Лекция 2

мехатронными модулями, которые стали серийно выпускаться и нашли очень широкое

применение в приводах различных машин и механизмов. Мотор-редуктор представляет собой компактный конструктивный модуль, объединяющий электродвигатель и редуктор.

моторы- редукторы обладают целым рядом существенных преимуществ:
- сокращение габаритных размеров

;
- снижение стоимости за счет сокращения количества присоединительных деталей, уменьшения затрат на установку, наладку и запуск изделия;
- улучшенные эксплуатационные свойства (пыле- и влагозащищенность, минимальный уровень вибраций, безопасность и надежность работы в неблагоприятных производственных условиях).

зависимости от технических требований задачи применяются цилиндрические, насадные, конические, червячные

и другие виды редукторов. В качестве электродвигателей наиболее часто используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и регулируемыми преобразователями частоты вращения, однофазные двигатели и двигатели постоянного тока.

базе высокомоментных двигателей

вращательного движения, применение которых позволило вообще исключить механический редуктор из

состава электроприводов постоянного тока, работающих на низких скоростях.

и электронной коммутацией обмоток, которые допускают многократную перегрузку по моменту.

Для определения положения полюсов на роторе вентильного ВМД устанавливают дополнительные технические средства (например, датчики Холла, индуктивные и фотоэлектрические датчики).
Обычно высокомоментные двигатели (ВМД) устойчиво работают на частотах вращения 0.1-1 1/мин, которые типичны для металлорежущих станов и промышленных роботов.

компактность и модульность конструкции;
- повышенные точностные характеристики привода благодаря отсутствию

зазоров;
- исключение трения в механической трансмиссии позволяет существенно уменьшить погрешности позиционирования и нелинейные динамические эффекты на ползучих скоростях;
- повышение резонансной частоты.

с коллекторными:
- высокая надежность, большой срок службы, минимальные

затраты на обслуживание ( вследствие исключения искрения и износа щеток);
- улучшенные тепловые характеристики (так как тепло рассеивается на обмотках статора, а на роторе тепловыделяющие элементы отсутствуют), отсюда возможность использования проводов малого сечения;
- высокое быстродействие за счет высокого соотношения развиваемый момент/ момент инерции ротора;
- большая перегрузочная способность по моменту (типично Мщах/Мно,, = 8 ) в широком диапазоне регулирования скорости;
- близкие к линейным механические и регулировочные характеристики.

вращения с помощью обратной связи, частота вращения не зависит от

напряжения питания, нет проблемы выпадения из синхронизма.
Основной недостаток вентильных двигателей - наличие дорогостоящих магнитов и блока управления коммутацией обмоток, отсюда пониженный показатель мощность/цена и повышенные габариты. В современных модификациях эта проблема решается путем построения этих блоков на базе относительно дешевых интегральных микросхем.

входят также датчики обратной связи и иногда управляемые тормоза, что

позволяет отнести такие ММД ко второму поколению. В качестве датчиков наиболее часто применяются фотоимпульсные датчики (инкодеры), тахогенераторы, резольверы и кодовые датчики положения. Принципиально важно, что модуль "двигатель-датчик" имеет единый вал, что позволяет сочетать высокие технические параметры и низкую стоимость.
Также модули данного типа могут применяться в нетрадиционных транспортных средствах: электромобилях, электровелосипедах, инвалидных колясках и т.п.

на базе высокомоментных двигателей получил в последние годы свое развитие

и в модулях линейного перемещения. Цель проектирования аналогична - исключить механическую передачу из состава ММД.
Мехатронные модули движения на основе линейных высокомоментных двигателей (ЛВМД) находят все большее применение в гексаподах, высокоскоростных станках (многоцелевых, фрезерных, шлифовальных), комплексах для лазерной и водоструйной резки, вспомогательном оборудовании (крестовых столах, транспортерах).

и механическую передачу для преобразования вращения в поступательное движение (шарико-винтовую

передачу (ШВП), зубчатую рейку, ленточную передачу и т.п.).
С начала 80-х годов известны разработки собственно линейных двигателей, однако из-за низких удельных силовых показателей они имели ограниченную область применения (графопостроители, координатно-измерительные машины) и в автоматизированном оборудовании не могли быть использованы.

линейными приводами:
- повышение в несколько раз максимальной скорости движения

(до 150-210 м/мин) и ускорения (в перспективе до 5g);
- высокая точность реализации движения;
- высокая статическая и динамическая жесткость.

ЛВМД: более высокая стоимость, необходимость использования систем охлаждения ММД (жидкостной

или воздушной), относительно невысокий к.п.д. модуля.

модулей движения стали разработки модулей типа "двигатель-рабочий орган". Такие конструктивные

модули имеют особое значение для технологических мехатронных систем, целью движения которых является реализация целенаправленного воздействия рабочего органа на объект работ.
В станках с относительно небольшим крутящим моментом (токарных малых размеров, консольно-фрезерных, высокоскоростных фрезерных станках) применяются так называемые "моторы-шпиндели". Отличительной конструктивной особенностью этих электромеханических узлов приводов главного движения является монтаж шпинделя непосредственно на роторе двигателя.

в электроприводах различных самоходных средств (электровелосипедов и электромобилей, робокаров и

мобильных роботов и т.п.).