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    科爾摩根 | 極端環境下伺服電機的設計思路,這里全都有!

      2022年02月24日  

      伺服電機和驅動器廣泛應用于各種工業應用中,當它們需在極端或危險環境中運行時,通常驅動電子系統會有特別的保護,可免除危險的影響,只有電機會在極境下運行。因而,伺服電機面對的性能挑戰及其在極端環境下運行時需要考慮的設計問題,更值得我們關注。

    具備性能挑戰的環境類型

      極端溫度

      典型伺服電機的額定值是在基于40℃環境溫度的工業環境中測定的,操作環境的溫度范圍常介于-10℃低溫和50℃高溫。對于靠近烘箱或井下環境的應用,溫度可能會更高;在制冷、冷藏、低溫系統中,或在南極地區,應用環境溫度可達-40℃以下。

      真空

      標準電機通常設計為可以在有限的大氣壓力范圍內運行,但某些機械加工應用或關鍵部件可能需要在真空中操作特定過程,來限制大氣壓力對其的影響。在高海拔或空間相關的應用中,也會有高真空度的運行需求。

      無塵室

      通常與工業真空應用密切相關,無塵室對通過空氣進入環境的污染物有嚴格的限制。

      水

      在食品加工行業,需要防止水霧和腐蝕的環境比比皆是,還可能需要進行高壓沖洗或長時間浸泡。潛水應用不僅需要防止進水,還需要考慮更高的壓力要求。

      衛生

      在食品加工要求中,衛生環境不僅需要高壓和高溫沖洗,還需要防止病原體在電機表面滋生。采用鋁制或鋼制外殼設計的電機在大多數工業環境中運行良好,但由于氧化作用和表面形狀不規則可能導致病原體滋生,因此不適用于衛生環境。

      易爆

      在谷物升降機、面粉廠、紡織廠或其他含可燃氣體、粉塵、蒸汽或纖維的環境中的應用,需要適用于這些特定危險的特別電機設計。

      輻射

      對于靠近核反應堆或處于高輻射量太空環境中的電機應用,選擇適合的電機材料以盡量減少性能隨時間減弱是一項充滿挑戰的工作。

      高振動和沖擊

      標準伺服電機的設計可以應對超出典型工業環境的振動,然而,對于高重復振動或突然的沖擊振動,需要額外考慮。

      以上列出的每一種環境類型都偏離了典型的工業環境,如果這些環境條件混合在一起(例如極端寒冷和極端炎熱的環境),更是一項難以應對的挑戰。接下來,請隨小科一起探索極端環境下伺服電機的設計思路,逐一擊破各類應用挑戰!

    基于環境的電機設計思路

      極端溫度

      在炎熱環境下,電機扭矩輸出受限于其特定的降低損耗以避免電機線圈過熱的能力。針對這種情況,可根據額定溫度與環境溫度的差值對電機進行降額,或采用更高額定等級值的絕緣材料來改進絕緣系統,從而允許更高的溫升。寒冷環境則以其他方式影響電機,例如軸承潤滑脂性能下降,電機材料變得易脆。因此謹慎選擇電機材料和軸承潤滑油能夠解決低溫環境下出現的問題。

      真空

      在真空中,電機散熱的對流能力有限,因此,與高溫問題一樣,要么對電機進行降額,要么必須采用一種方法來提高電機的熱傳導能力。由于電機材料和軸承潤滑油的除氣特性,電機材料和軸承的選擇也很重要。

      無塵室

      對于應用于無塵室環境中的電機而言,材料的選擇至關重要。根據無塵室不同等級的溫度和大氣壓力水平,仔細檢查電機構造所使用材料的除氣特性。引線、軸承潤滑脂和軸封等材料非常容易釋放分子微粒,污染無塵室的環境。

      

      單純地增加密封件可能無法實現堅固的防水設計,因為電機溫度的升高和降低,由此產生的壓力變化會對密封件產生持續的推力,最終導致密封件失效。因此如果允許電機隨溫度升高而排氣,那么電機內部壓力不會發生變化。又如潛水電機在內部設計有非腐蝕性流體和一個壓力囊,當電機逐漸在水中下沉時,該壓力囊可適應壓力的變化。

      衛生

      與潮濕環境類似,密封對于衛生應用而言也很重要。此外,為了防止病原體在裂縫和縫隙中滋生,電機表面所有暴露區域都需要采用不銹鋼材料。電機外殼的邊緣應是圓潤的。密封材料和電纜需要根據食品行業應用中的食品級要求來確定。

      易爆

      易爆環境的問題需要針對環境中會導致爆炸的特殊氣體、蒸汽、纖維或粉塵來應對。電機的設計應在繞組發生短路并引發內部爆炸時,其外殼的每個接頭處均能限制和承受可能的火焰。具體防爆等級由美國UL、歐洲ATEX或中國CCC定義。

      輻射

      輻射環境由總體累積輻射量來衡量,以確定特定時間段內的輻射水平,從而選擇電機材料。標準電機材料在高濃度輻射下會在短時間內發生性能降級,而抗輻射電機所選擇的材料需能夠耐受總體累積輻射量,從而在較長時間內保持性能不變。

      高振動和沖擊

      沖擊的方向和振動的頻率將決定減輕電機損壞的最佳方式。在高沖擊環境下,與易碎的光柵編碼器相比,旋變編碼器等堅固的反饋裝置是更好的選擇?;蚋鶕_擊和振動的級別,采用不同類型或尺寸的軸承。

      盡管這些極端應用環境給電機設計者帶來了巨大挑戰,但許多電機已經成功應用于這類環境中??茽柲Ω鳛槿蝾I先的運動控制系統和配件供應商,依托超過七十年的運動控制設計和研發領域的專業經驗,能夠為客戶提供應對極端環境應用挑戰的卓越解決方案!

    卓越的極端應用解決方案

      AKM 3C防爆伺服電機

      AKM 3C防爆伺服電機基于AKM系列伺服電機的優異性能,通過創新技術研發,為極端環境應用提供保障,具有小巧,經濟,性能優異的特點。能夠滿足各種應用需求,并可以滿足CCC的防爆標準。是一款本地化生產,擁有一區粉塵二區氣體防爆且選項豐富的伺服電機。

      AKMH不銹鋼防水伺服電機

      AKMH不銹鋼防水伺服電機專為與食品接觸或飛濺區域應用而設計,使用符合FDA標準的食品級材料制造。電機設計避免平面、裂紋和裂縫,防止異物和細菌堆積。AKMH外殼和電纜可以耐受每日高壓、高溫和腐蝕性化學品沖洗。有效減少清潔時間和維護工作,直接提升了機器整體的設備綜合效率。

      AKM低溫伺服電機

      AKM低溫伺服電機,是以代表了業界出色性能和靈活性的AKM伺服電機為藍本研發的耐低溫型電機,采用特制的耐低溫軸承,抱閘和反饋元件,可以在低至-40℃的極寒環境內使用,并且保持高性能。

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