Kollmorgen新旋轉伺服電機剖析,解析其高功率密度和寬轉速範圍

上週 Kollmorgen 在“優管”上推送了一條關於其新一代旋轉伺服電機 AKM2G 的宣傳視頻。

本期我們就來一起聊一聊 Kollmorgen 的這款伺服新品。

Kollmorgen新旋轉伺服電機剖析,解析其高功率密度和寬轉速範圍

PicSource:Kollmorgen | AKM2G

目前發佈的這款產品,總體規格參數大致如下:

  • 功率:0.3 ~ 10 kW;
  • 堵轉扭矩:0.65 ~ 75.2 Nm;
  • 法蘭尺寸:
  • 共包含 6 個基座;
  • 從 063 ~ 215( IEC58 ~ 192);
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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

可選反饋類型包括:

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

可選 speedtec 或 y-tec 電氣接口,支持單電纜連接。

乍看起來,這款 AKM2G 和市面上大部分伺服電機貌似並沒有什麼太大區別。

不過,從 Kollmorgen 官方發佈的資料中,我們還是看到了 AKM2G 電機的幾個差異性特點。

Kollmorgen新旋轉伺服電機剖析,解析其高功率密度和寬轉速範圍

PicSource:Kollmorgen | AKM2G

更高的功率輸出密度

Kollmorgen 官方宣稱 AKM2G 的機體尺寸較市面上同類型產品(包括 AKM 上一代產品)小 20%,並且在同等尺寸條件下,其動力輸出能力要高出 30% 之多。

為此,我們專門查閱了目前市場上幾款主流伺服電機的技術資料,並就幾項主要的規格參數與 AKM2G 進行了比較。

Kollmorgen新旋轉伺服電機剖析,解析其高功率密度和寬轉速範圍

PicSource:智造商

上表所示的幾個型號的電機,分別來自歐系 Rexroth 的 MS2N、SIEMENS 的 1FK7 和日系 YASKAWA 的 SGM7A、SGM7G,動力輸出範圍基本在堵轉扭矩 20Nm 一檔。

可以看到,22.1 Nm / 5000 RPM 的 AKM2G-62,其法蘭半徑僅為 165 mm,而同為 165 mm 法蘭尺寸的 MS2N-C0BQ 和 SGM7A-70A,在機體長度上都比 AKM2G-62 長出不少;1FK7100 的長度的確比 AKM2G-62 短了 21 mm,但法蘭框架卻更大,達到了 215 mm,而且其堵轉扭矩僅為 18 Nm,額定轉速也只有 3000 RPM。

所以,僅從目前這幾款主流電機的輸出特性來看,AKM2G 在功率輸出密度方面的表現的確是比較出色的。

Kollmorgen新旋轉伺服電機剖析,解析其高功率密度和寬轉速範圍

PicSource:Kollmorgen | AKM2G

對於設備用戶來說,較高的功率密度,一方面,有助於在相對有限的物理空間內為設備提供更高的機械動力輸出;另一方面,則能夠在保持設備較高水平的運控性能的同時,幫助其優化機電系統的空間佈局和總體成本。

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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

更寬的轉速範圍

一般來說,同一系列伺服電機的轉速輸出能力,會隨著扭矩規格的升高而呈現逐漸下降的趨勢;而目前市面上主流的伺服電機,在進入大扭矩規格( 堵轉扭矩 > 15 Nm )後,其額定轉速很少有能超過 3000 RPM 的。

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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

但如果看一下 AKM2G 的規格參數就不難發現,其在 22 Nm 一檔依然能夠有 5000 RPM 的額定轉速輸出,即使是堵轉扭矩為 75.2 Nm 的 AKM2G-74,額定轉速輸出也高達 3000 RPM。

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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

這種較寬的電機轉速範圍,首先自然是能夠為設備帶來更大的提速空間,有助於其產能和運行效率的提升;而如果考慮到電機扭矩與轉速之間基於傳動速比的換算關係,那麼這樣的轉速特性也將在一定程度上幫助用戶在機電傳動系統的優化上作出更加靈活的調整,以滿足各種不同類型的應用需求,例如:成本、效率、性能...等等。

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PicSource:Gerhard Schubert

有一個我拍腦袋想到的非常適合 AKM2G 的大扭矩、高轉速應用場景,就是薄膜材料的高速收放卷。在料卷滿載啟動時,因為負載慣量較高,所以需要的是大扭矩輸出;而在料卷接近空載的時候,超高的產線速度和極小的卷徑,就要求電機運行在高轉速時依然能有足夠的扭矩輸出,用於完成對材料張力的控制。

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PicSource:Kollmorgen | AKM2G

更高的運行能效

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PicSource:Machine Design

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PicSource:Kollmorgen | AKD2G

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