로봇의 전력 밀도

토크의 문제 - 파이프 및 덕트용 검사 로봇, 재난 지역의 구조 로봇 또는 휴머노이드 로봇 - 이 로봇들은 모두 한 가지 공통점을 가지고 있습니다. 로봇은 인간을 돕는 이동식 로봇입니다. 여기서 드라이브 기술에 대한 로봇의 몇 가지 요구 사항을 자세히 설명합니다.

이동식 로봇의 드라이브에 대한 기본 요구 사항 중 하나는 높은 전력 밀도입니다. 로봇의 경우에는 일반적으로 가능한 가장 작은 공간을 차지하며 높은 토크를 의미합니다. 속도에 관한 한, 일반적으로 1000rpm 미만의 속도는 로봇 공학에서 빠른 움직임에도 충분합니다.

DC 모터: 높은 전력 밀도

DC 모터는 일반적으로 높은 전력 밀도가 필요한 경우 첫 번째 선택 사항입니다. 높은 시동 토크로써 가속 애플리케이션에 이상적입니다. 브러시가 있거나 없는 "아이언리스" 맥슨 모터는 이러한 DC 모터의 전형적인 예입니다. 그리고 매우 효율적입니다. 이 고속 모터는 일반적으로 길고 좁으며, 상대적으로 낮은 토크가 낮습니다. 모터는 로봇에 필요한 높은 토크를 달성하기 위해 기어헤드와 결합되어 있습니다.

높은 힘의 직선 모션이 필요한 경우, 고속 모터의 이점을 희생하지 않으면서 높은 감속비로 적절한 기계적 설계를 통해 달성시킬 수 있습니다. 예를 들면, 낮은 피치 스핀들과 소형 디플렉터 풀리가 있는 케이블 드라이브가 있습니다.

다극 모터: 높은 토크

높은 토크는 자극의 수를 늘려 구현할 수 있습니다. 맥슨 EC-4pole 모터는 다극 모터를 향한 첫 단계입니다. 이 경우, 추가적인 자극은 또한 더 복잡한 설계와 조립을 의미합니다. 슬롯형 철심이 있는 기존의 브러시리스 DC 모터는 보통 다중극으로 설계되어 있어 그 결과, 더 높은 토크에서 더 낮은 속도를 내는 경향이 있습니다.

EC 플랫 모터:  강력하고 매력적인 가격

맥슨의 다극 플랫 모터는 로봇에 대한 이상 실현에 가장 근접합니다. 이러한 외부 로터 모터는 회전축으로부터 가능한 최대 거리에서 힘을 생성하므로 적당한 속도에서 상대적으로 높은 전력 밀도를 얻을 수 있습니다. 그러나 로터의 관성도 높아서 역학을 제한합니다. 수중 청소 로봇인 헐버그(Hullbug)는 플랫 모터 애플리케이션의 한 가지 예입니다. 철심이 있는 기존의 다중 톱니 권선과 단일 단계에서 자화되는 등방성 영구 자석 링을 사용하여 EC 플랫 모터를 경제적으로 제조할 수 있습니다. 개별 부품에서 자석 링의 복잡한 조립은 제거되었습니다.

토크 모터: 많은 극, 그러나 높은 비용

토크 모터는 극이 매우 많은 모터의 예입니다. 중공 샤프트가 장착된 저속의 고토크 전기 모터. 보통 회전자와 고정자로만 구성되며 애플리케이션에 직접 설계됩니다. 따라서 기어헤드, 벨트, 커플링 또는 베어링은 필요하지 않습니다. 이러한 다이렉트 드라이브에는 백래시가 없으며 일반적으로 정밀 제어의 동적 애플리케이션에 사용됩니다. 선형 드라이브는 특별한 경우입니다. 토크 모터는 극이 많기 때문에 높은 스위칭 주파수를 필요로 합니다. 생성된 열은 또한 수냉식으로 발산되어야 합니다.

토크 모터는 로봇 애플리케이션의 토크와 역학에 대한 요구 사항을 완벽하게 충족하지만, 표준화의 결여와 설계에 대한 광범위한 결과로 사용 비용이 많이 듭니다. 그 결과, 모듈식의 유연한 모터-기어헤드 조합이 로봇에 선호되는 솔루션입니다. 모터 유형과 설계는 전력, 공간 및 비용에 대한 특정 요구 사항에 따라 선택됩니다.

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