無(wú)外殼的Cyber Kit系列電機(jī)是 Wittenstein Cyber Motor有限公司為不能靠軸驅(qū)動(dòng)的伺服技術(shù)應(yīng)用提供的一個(gè)解決方案，以各種不同的電機(jī)以及特殊的開(kāi)發(fā)、制造和集成能力為基礎(chǔ)，人們研發(fā)出了專用內(nèi)置式電機(jī)，它們由高度專業(yè)化的小型制造廠生產(chǎn)。
圖1 一家驅(qū)動(dòng)器專業(yè)生產(chǎn)商根據(jù)客戶的個(gè)性化要求生產(chǎn)無(wú)外殼電機(jī)
特殊要求是客戶項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)
針對(duì)可用安裝空間、許可重量、電機(jī)的集成，或者功率和扭矩密度等方面的特殊要求通常是客戶項(xiàng)目的出發(fā)點(diǎn)，但有時(shí)客戶只想讓企業(yè)創(chuàng)造盡可能多的價(jià)值，或者按照他們自己的設(shè)計(jì)生產(chǎn)電機(jī)。通過(guò)Cyber Kit電機(jī)，Wittenstein Cyber Motor有限公司不僅可以滿足不同的個(gè)性化要求，而且還能實(shí)現(xiàn)特殊的集成愿望。
永磁旋轉(zhuǎn)同步電機(jī)是技術(shù)基礎(chǔ)
無(wú)外殼Cyber Kit電機(jī)的基礎(chǔ)是永磁旋轉(zhuǎn)同步電機(jī)，Wittenstein在其革新工廠中制造了很多臺(tái)，選擇這種電機(jī)類型的原因很多，由于結(jié)構(gòu)體積小，這種電機(jī)特別易于集成，此外，永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)行時(shí)能夠保持相對(duì)較低的溫度，因?yàn)榕c異步電機(jī)相比，只有定子中才會(huì)出現(xiàn)電流熱損耗，這使無(wú)殼內(nèi)置電機(jī)產(chǎn)生的熱量很容易通過(guò)外部冷卻方案排除。
圖2 性能優(yōu)化的Cyber Kit電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)矩低且過(guò)載能力強(qiáng)
另外，Wittenstein擁有大量生產(chǎn)無(wú)殼電機(jī)及其部件的豐富知識(shí)和必要的生產(chǎn)用具，例如，個(gè)性化的金屬板材包需要時(shí)可以幫助客戶將發(fā)動(dòng)機(jī)集成到特定的設(shè)備環(huán)境或自己的機(jī)殼中。
轉(zhuǎn)子和定子是Cyber Kit電機(jī)最基本的供貨范圍，此外可以選擇增加傳感器、機(jī)械接口、液體冷卻或特殊的電纜出口，電機(jī)的定子外徑、碟片芯長(zhǎng)度、空心軸直徑以及各類轉(zhuǎn)子的性能特別是扭矩優(yōu)化可分別量身定制，功率范圍可從10?W～220?kW，外徑從19?mm～440?mm。
該設(shè)計(jì)由兩個(gè)強(qiáng)大的計(jì)算工具支持，使用軟件工具Cymex 5可以非常精確地測(cè)定運(yùn)動(dòng)任務(wù)所需的性能數(shù)據(jù)，通過(guò)另外一個(gè)計(jì)算特性曲線的程序，可以依據(jù)現(xiàn)有同步電機(jī)詳細(xì)定義無(wú)外殼的內(nèi)置電機(jī)，并確定電壓、溫度、頻率和電流等外部變量。
這樣便可以定量分析電機(jī)可能出現(xiàn)的運(yùn)行情況，模擬負(fù)載下的電壓下降或環(huán)境溫度上升，從而使扭矩/轉(zhuǎn)速系數(shù)盡可能與應(yīng)用要求精確匹配，此外還可以在不費(fèi)力的情況下評(píng)估多個(gè)不同直徑的發(fā)動(dòng)機(jī)，確定最佳解決方案。
電機(jī)繞組專業(yè)知識(shí)突出的小規(guī)模手工制造商
作為電機(jī)制造商，Wittenstein能夠生產(chǎn)具有集中和分布式定子繞組的電機(jī)，如果需要也可以針對(duì)特殊安全要求冗余設(shè)計(jì)繞組。Cyber Kit系列的內(nèi)置電機(jī)大多采用分布式繞組原理，其特點(diǎn)是使用壽命長(zhǎng)，齒槽轉(zhuǎn)矩小。
圖3 鑒于其緊湊性和可集成性，無(wú)外殼電機(jī)為新機(jī)器的設(shè)計(jì)提供了最大的自由度
原因是，將線圈懸掛到凹槽中是采用手工完成的，這項(xiàng)要求細(xì)膩和沉穩(wěn)的工作由經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)人員完成，他們將電線小心翼翼地放入槽中，不產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，因此不會(huì)損壞絕緣部分，由此制成了特別經(jīng)久耐用的內(nèi)置電機(jī)，全銅填裝可根據(jù)特定應(yīng)用進(jìn)行優(yōu)化，此外還有一個(gè)特點(diǎn)是齒槽扭矩非常小，只有大約千分之一，因此可以實(shí)現(xiàn)非常精確的移動(dòng)。如果纏繞定子，那么它和纏繞頭要么用樹(shù)脂進(jìn)行浸漬，要么采用環(huán)氧涂層，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要承受很高的熱負(fù)荷或需要盡可能大的散熱時(shí)，建議使用后者。
手工纏繞定子的工作場(chǎng)所是高度專業(yè)的小批量手工生產(chǎn)廠的一部分，它們擁有一系列用于個(gè)性化板材包的機(jī)器和沖壓工具以及加工、浸漬和澆鑄定子的設(shè)備，這里提供了必要的靈活性，可以滿足客戶特定的要求，如疊片鐵芯的長(zhǎng)度、溫度傳感器或匝數(shù)。
圖4 Cyber Kit 電機(jī)系列的內(nèi)置電機(jī)大多采用分布式繞組的原理
此外這里也能經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)精密電機(jī)，如Cyber Kit電機(jī)，批次量可以是1臺(tái)，也可以是少量或幾千臺(tái)，同時(shí)小規(guī)模手工制造廠也被納入生產(chǎn)和物流結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及創(chuàng)新工廠的流程中，可以從其大量檢測(cè)設(shè)施和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中受益。
自我整合或完善由客戶決定
在兼具開(kāi)發(fā)和制造能力的同時(shí)，Wittenstein Cyber Motor公司還為客戶提供幫助他們將無(wú)殼Cyber Cyber電機(jī)集成到相應(yīng)應(yīng)用中的解決辦法，進(jìn)行自我集成時(shí)既可以通過(guò)咨詢服務(wù)和支持在客戶那里完成，也可以作為Wittenstein聯(lián)合集成過(guò)程的一部分，為此客戶需要將其配件交給創(chuàng)新工廠，Wittenstein Cyber Motor公司則負(fù)責(zé)可安裝部件的完整組裝，包括必要的檢測(cè)措施。例如人們采用第二種方式，選擇了EHRT機(jī)器制造有限公司，在沖床上為螺紋成型裝置安裝了創(chuàng)新式直接驅(qū)動(dòng)。該公司碩士工程師、公司開(kāi)發(fā)/建設(shè)負(fù)責(zé)人Tobias Campe按照自己的觀點(diǎn)總結(jié)出以下優(yōu)點(diǎn)：“Wittenstein公司擁有專業(yè)知識(shí)和工具對(duì)電機(jī)和我們提供的零配件進(jìn)行專業(yè)組裝，在僅半年的短期發(fā)展時(shí)間內(nèi)，我們還沒(méi)有建好相應(yīng)的生產(chǎn)能力和過(guò)程，不過(guò)這樣可以讓我們更專注于自己的核心能力?！?/p>
圖5 Cyber Kit電機(jī)系列中的無(wú)殼電機(jī)是一個(gè)可高度集成的伺服技術(shù)應(yīng)用解決方案
通過(guò)Cyber Kit電機(jī)系列的無(wú)外殼電機(jī)，Wittenstein Cyber電機(jī)有限公司進(jìn)入了一個(gè)富有吸引力的市場(chǎng)領(lǐng)域，在這里該公司不僅能夠展示其特殊的開(kāi)發(fā)、制造和集成能力，還可以全方位地為客戶提供咨詢。無(wú)外殼電機(jī)不是每個(gè)電機(jī)制造商都能提供的，因?yàn)樽稍児ぷ髁看笄液軓?fù)雜，一方面必須熟悉技術(shù)知識(shí)及其內(nèi)在聯(lián)系，如電機(jī)本身、在用戶機(jī)殼中的位置或電機(jī)與電子裝置的配合、電機(jī)調(diào)試、參數(shù)設(shè)置以及通過(guò)合適的冷卻方法去除驅(qū)動(dòng)器中產(chǎn)生的熱量，另一方面客戶還面臨一系列檢測(cè)和認(rèn)證方面的法律義務(wù)，因?yàn)橘?gòu)買無(wú)殼電機(jī)的客戶自己可以成為制造商或者以制造商的身份出現(xiàn)。
圖6 需要時(shí)也可以針對(duì)特殊的安全要求冗余設(shè)計(jì)繞組
無(wú)殼電機(jī)需要特殊的專業(yè)咨詢知識(shí)
那些將無(wú)殼電機(jī)裝配到自產(chǎn)機(jī)器中并銷售它們的終端客戶需要承擔(dān)所有相關(guān)責(zé)任，例如進(jìn)行符合標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試、提供操作說(shuō)明和用銘牌進(jìn)行電機(jī)標(biāo)識(shí)，一方面他必須能夠且愿意承擔(dān)技術(shù)和法律方面的全部責(zé)任，不過(guò)另一方面他也能從這一電子驅(qū)動(dòng)的機(jī)械部件所帶來(lái)的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)潛力中受益。作為機(jī)器組成部分的電機(jī)只需要很少的空間和接口，總體而言是一種特別緊湊和輕便的驅(qū)動(dòng)解決方案。
緊湊性和集成度、精確性與多功能性、高效及堅(jiān)固等是Cyber Kit無(wú)殼伺服電機(jī)的特點(diǎn)。此外，它們還為測(cè)量和測(cè)試技術(shù)、電氣自動(dòng)化、半導(dǎo)體、電子制造、裝配和加工機(jī)械、機(jī)器人技術(shù)以及包裝技術(shù)等領(lǐng)域提供了大量的個(gè)性化驅(qū)動(dòng)解決方案。Wittenstein Cyber 電機(jī)有限公司在開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和集成方面的專業(yè)知識(shí)能夠確保高性能驅(qū)動(dòng)解決方案無(wú)實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。
