Kollmorgen新旋转伺服电机剖析,解析其高功率密度和宽转速范围

上周 Kollmorgen 在“优管”上推送了一条关于其新一代旋转伺服电机 AKM2G 的宣传视频。

本期我们就来一起聊一聊 Kollmorgen 的这款伺服新品。

Kollmorgen新旋转伺服电机剖析,解析其高功率密度和宽转速范围

PicSource:Kollmorgen | AKM2G

目前发布的这款产品,总体规格参数大致如下:

  • 功率:0.3 ~ 10 kW;
  • 堵转扭矩:0.65 ~ 75.2 Nm;
  • 法兰尺寸:
  • 共包含 6 个基座;
  • 从 063 ~ 215( IEC58 ~ 192);
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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

可选反馈类型包括:

  • Hiperface DSL;
  • EnDat2.2;
  • SFD3;
  • Resolver ;
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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

可选 speedtec 或 y-tec 电气接口,支持单电缆连接。

乍看起来,这款 AKM2G 和市面上大部分伺服电机貌似并没有什么太大区别。

不过,从 Kollmorgen 官方发布的资料中,我们还是看到了 AKM2G 电机的几个差异性特点。

Kollmorgen新旋转伺服电机剖析,解析其高功率密度和宽转速范围

PicSource:Kollmorgen | AKM2G

更高的功率输出密度

Kollmorgen 官方宣称 AKM2G 的机体尺寸较市面上同类型产品(包括 AKM 上一代产品)小 20%,并且在同等尺寸条件下,其动力输出能力要高出 30% 之多。

为此,我们专门查阅了目前市场上几款主流伺服电机的技术资料,并就几项主要的规格参数与 AKM2G 进行了比较。

Kollmorgen新旋转伺服电机剖析,解析其高功率密度和宽转速范围

PicSource:智造商

上表所示的几个型号的电机,分别来自欧系 Rexroth 的 MS2N、SIEMENS 的 1FK7 和日系 YASKAWA 的 SGM7A、SGM7G,动力输出范围基本在堵转扭矩 20Nm 一档。

可以看到,22.1 Nm / 5000 RPM 的 AKM2G-62,其法兰半径仅为 165 mm,而同为 165 mm 法兰尺寸的 MS2N-C0BQ 和 SGM7A-70A,在机体长度上都比 AKM2G-62 长出不少;1FK7100 的长度的确比 AKM2G-62 短了 21 mm,但法兰框架却更大,达到了 215 mm,而且其堵转扭矩仅为 18 Nm,额定转速也只有 3000 RPM。

所以,仅从目前这几款主流电机的输出特性来看,AKM2G 在功率输出密度方面的表现的确是比较出色的。

Kollmorgen新旋转伺服电机剖析,解析其高功率密度和宽转速范围

PicSource:Kollmorgen | AKM2G

对于设备用户来说,较高的功率密度,一方面,有助于在相对有限的物理空间内为设备提供更高的机械动力输出;另一方面,则能够在保持设备较高水平的运控性能的同时,帮助其优化机电系统的空间布局和总体成本。

Kollmorgen新旋转伺服电机剖析,解析其高功率密度和宽转速范围

PicSource:Kollmorgen | AKM2G

更宽的转速范围

一般来说,同一系列伺服电机的转速输出能力,会随着扭矩规格的升高而呈现逐渐下降的趋势;而目前市面上主流的伺服电机,在进入大扭矩规格( 堵转扭矩 > 15 Nm )后,其额定转速很少有能超过 3000 RPM 的。

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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

但如果看一下 AKM2G 的规格参数就不难发现,其在 22 Nm 一档依然能够有 5000 RPM 的额定转速输出,即使是堵转扭矩为 75.2 Nm 的 AKM2G-74,额定转速输出也高达 3000 RPM。

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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

这种较宽的电机转速范围,首先自然是能够为设备带来更大的提速空间,有助于其产能和运行效率的提升;而如果考虑到电机扭矩与转速之间基于传动速比的换算关系,那么这样的转速特性也将在一定程度上帮助用户在机电传动系统的优化上作出更加灵活的调整,以满足各种不同类型的应用需求,例如:成本、效率、性能...等等。

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PicSource:Gerhard Schubert

有一个我拍脑袋想到的非常适合 AKM2G 的大扭矩、高转速应用场景,就是薄膜材料的高速收放卷。在料卷满载启动时,因为负载惯量较高,所以需要的是大扭矩输出;而在料卷接近空载的时候,超高的产线速度和极小的卷径,就要求电机运行在高转速时依然能有足够的扭矩输出,用于完成对材料张力的控制。

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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

更高的运行能效

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PicSource:Machine Design

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PicSource:Kollmorgen | AKD2G

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