В последние годы, в условиях постоянно растущей потребности в особо точных мехатронных устройствах, острым вопросом для отечественных производителей вопросом становится выбор качественной приводной техники. Особенно остро этот вопрос стоит в области микроприводной техники, где ко всей системе как правило предъявляются достаточно жёсткие требования по точностям, габаритам, развиваемым скоростям. Кроме того, в силу характера конечных изделий — существует и ряд специфических требований: так для портативных устройств очень важным параметром является низкое токопотребление, для медицинских приборов — максимально долгий срок службы изделия, а также возможность стерилизации всего устройства, а значит и двигателя в автоклаве. Особые требования предъявляются также и к управляющей электронике — это, как правило, компактность, автономность, малые потребляемые токи, возможность работы в составе промышленных сетей.
Всем этим требованиям удовлетворяют решения, предлагаемые компанией «Микропривод», ориентированной на поставку, разработку, системную интеграцию в области мехатронных прецизионных приводных систем. Говоря о микроприводной технике, особое внимание следует уделить продуктам швейцарско-немецкого концерна Faulhaber, эксклюзивным представителем которого на территории Российской Федерации и стран СНГ является компания «Микропривод». В рамках этой статьи проводится обзор решений, предлагаемых на данный момент.
Коллекторные микродвигатели
Коллекторные микродвигатели с полым ротором
Это самая массовая, традиционная и одновременно самая доступная серия электродвигателей, находящая своё применение в самых разнообразных отраслях промышленности. В рамках данной серии предлагаются электродвигатели мощностью от 0,12 до 226 Вт диаметром от 6 до 38 мм. Все двигатели опционально комплектуются редукторами схожего диаметра с различными передаточными отношениями и импульсными микродатчиками обратной связи. Старшие модели двигателей могут комплектоваться электромагнитными тормозами.
Благодаря конструкции с полым ротором, моторы развивают внушительные скорости (до 13000 об/мин для младших версий), высокие крутящие моменты и могут характеризоваться пониженным энергопотреблением.
Двигатели имеют варианты исполнения под различные стандартизированные питающие напряжения, также существует большое количество опций, позволяющих, к примеру, расширить температурный диапазон или изменить выход проводов.
Плоские коллекторные двигатели и мотор редукторы
Данная серия двигателей находит широкое применение в портативных приборах, где особенно актуален вопрос малых габаритов и пониженного энергопотребления. Такие параметры достигаются благодаря использованию трёх самоподдерживающихся плоских обмоток, расположенных под 120 градусов. В рамках данной серии предлагаются как просто двигатели, так и двигатели с интегрированными энкодерами, а также мотор-ре- дукторы.
Бесколлекторные микродвигатели
Особо малые бесколлекторные двигатели
Особое место в линейке решений Faulhaber занимает серия особо малых бесколлекторных двигателей. Эти двигатели находят своё применение в медицинской технике, приборах, микромехатронных компонентах. В рамках данной серии предлагаются двигатели диаметром от 1,9 до 5 мм с бездатчиковой коммутацией обмоток (управление по противоЭДС), опционально комплектуемые микроредукторами сходного диаметра, а также парами винт-гайка скольжения. Немаловажным является и тот факт, что двигатели данной серии могут быть оснащены управляющей электроникой ультракомпактного формфактора.
Бесколлекторные серводвигатели
Пожалуй, одна из самых широких линеек двигателей в гамме продукции Faulhaber, пользующаяся всё большим спросом у отечественных специалистов. Это и не удивительно, ведь бесколлекторные двигатели обладают массой преимуществ по сравнению с традиционными решениями — это прежде всего повышенный срок службы, более высокая удельная мощность, высокие развиваемые скорости (до 100000 об/мин), а также богатый набор оп-ций,позволяющий даже при единичных поставках получить специализированное решение, удовлетворяющее требованиям той или иной отрасли.
В рамках линейки бесколлекторных серводвигателей предлагаются серия двигателей с интегрированными датчиками Холла диаметром от 6 до 44 мм, серия безсенсорных двигателей SMARTSHELL®, а также серия инновационных четырёхполюсных бесколлекторных двигателей BX4. Опционально все двигатели этой линейки могут комплектоваться аналоговыми дат- чиками Холла, либо энкодерами, что позволяет решать задачи позиционирования, а также различными редукторами и управляющей электроникой.
Особое место в линейке серводвигателей занимают двигатели с интегрированной электроникой, представляющие собой по сути уже готовую приводную систему в одном корпусе. Существуют модели как с интегрированным простым контроллером скорости, позволяющие легко и быстро организовать серво режим по скорости, так и двигатели, с интегрированным программируемым контроллером движения с RS-232, либо CAN-интерфейсом.
Плоские бесколлекторные двигатели и моторредукторы
Инновационная серия двигателей, ориентированная на использования в микромехатронных компонентах, медицинской технике и портативных приборах. Характери-зуется ультракомпактными размерами, высокими развиваемыми скоростями, ультрамалыми пульсациями тока. В рамках данной серии предлагаются как двигатели, так и мотор-редукторы с варьируемым передаточным отношением.
Шаговые двигатели PRECIstep®
Шаговые двигатели PRECIstep ® — это специальные миниатюрные биполярные двигатели для прецизионных применений. Отличительной особенностью этих двигателей является компактный размер, большой квазистатический момент удержания, возможность комплектации с редукторами, датчиками и передачами винт-гайка скольжения. Все двигатели в рамках одной модели имеют несколько исполнений по типу обмоток, что позволяет подобрать наиболее оптимальное решение для каждой задачи. Кроме того, для шаговых двигателей данной серии существует огромное количество опций, позволяющих, к примеру, расширить температурный диапазон двигателя, реализовать работу в вакууме.
Линейные серводвигатели
Для реализации особо точного программируемого линейного движения Faulhaber предлагает серию линейных серводвигателей. Эти привода при компактном размере развивают усилия до 27 Н, могут использоваться как в режиме двигателя (двигатся каретка при зафиксированном вале), так и в режиме акутатора (двигатеся вал, каретка зафиксирована). Благодаря интегрированным линейным датчикам Холла, могут быть достигнуты точности по-зиционирования до 120 мкм без применения каких-либо внешних датчиков. Линейные серводвигатели не требуют смазки, либо какого-то дополнительного обслуживания при работе, бесшумны, развивают скорости до 3,2 м/с, а ускорения до 198 м/с2.
Линейные двигатели Faulhaber предлагаются с различной длиной штока. Доступны исполнения как для работы с компактными контроллерами производителя, так и с синусно-косинусной обратной связью, позволяющие реализовать управление с помощью GKR-контроллера.
Управляющая электроника
Работа современной высокоточной микроприводной системы невозможна без использования управляющей электроники. Зачастую универсальная управляющая электроника не является оптимальным решением для микроприводных задач в силу больших габаритов, обилия ненужного функционала. Компания «Микропривод» предлагает широкую линейку компактных драйверов, а также программируемых контролеров движения для работы с миниатюрными двигателями всех типов. Кроме того, специалисты компании всегда готовы провести как настройку и программирование электроники, так и предложить разработку контроллера двигателя по индивидуальному Техническому Заданию заказчика.
М. В. Сонных, журнал «Конструктор-машиностроитель» №1, 2010
