Servo drif, mótorar og tækin sem stjórna þeim eru sjálfbært vaxtartækifæri, knúin áfram af nýjungum í bifreiðum og iðnaðarkerfi og framfarir í framleiðslutækni. Gert er ráð fyrir að bíla- og flutningaiðnaðurinn muni gera grein fyrir stærsta hluta Servo Motors og knýja sölu til og með 2022 til 2022. Eftirspurn eftir drifum, stýringum og servó mótorum er áfram sterk til að hjálpa fyrirtækjum að bæta skilvirkni í iðnaðarumhverfi.
Leiðbeiningar og hraða/togstýringarkröfur og tækni eru mismunandi eftir hreyfigerð, allt frá einfaldri stjórn á spennu og straumi fyrir DC mótora og almennar tilgangs mótora til notkunar inverters fyrir AC mótora, endurgjöf skipt um mismunandi áfanga í burstalausum mótorum og flóknum stafrænum hringrásarstigum. Jafnvel fyrir hefðbundna hliðstæða mótor eins og örvunarvélar og skipt um tregðategundir, fylgir hefðbundin hliðstæða tækni nútímans sífellt háþróaðri stafrænar stjórnunaraðferðir sem gera kleift að hrinda lausnum á litlum tilkostnaði. Notkun ör -rafeindatækja gerir kleift að fá betri hraða, staðsetningu og togstýringu, sem og meiri skilvirkni.
Mynd 1: Motor Control IC blokk skýringarmynd (mynd: Maxim Integrated)
Vélstýringarrásir verða fljótt að kveikja og slökkva á straumi í mótorspólum en lágmarka tap eða leiðslutap. Bæði MOSFET og einangruð tvíhverfa smári (IGBTs) uppfylla þarfir mótorstýringar í ýmsum forritum. Þessi rafstýringartæki hafa svipaðar aðgerðir og eiginleika og það er skörun í innri hönnun þeirra. Í flestum forritum eru þeir notaðir í H-Bridge stillingum til að stjórna núverandi slóð að tveimur eða fleiri mótorspólum. Þetta gerir kleift að fá fulla stjórn á hraðanum og stefnu mótorsins (mynd 1).
Yfirlit yfir mótor
Sérhver hönnunarverkefni sem felur í sér kröfu um mótor eða vélrænan drif verða að meta hvort nota eigi samfellda núverandi hönnun eða stepper eða servó mótor. Í samfelldum mótor eru varanleg segull eða vinda notuð til að búa til kyrrstætt segulsvið í stator. Snúðurinn samanstendur af vafningum þar sem straumur fer í gegnum grafítbursta sem er ýtt í margvíslega á snúningsskaft. Núverandi rennur í gegnum vinda í röð til að viðhalda snúningi.
AC mótorar geta verið samstilltir eða ósamstilltir. Í ósamstilltum mótorum (einnig þekktir sem örvunarmótorar) er stator vindi komið fyrir til að mynda nokkurn veginn sinusoidal dreifingu. Samstilltir mótorar fela í sér burstalausa DC og AC mótora sem og skiptingu tregðu mótora og mótora knúnir af sinusoidal spennuuppsprettum.
Í burstalausum mótorum hefur snúningurinn varanlegan segla og vafningarnar sem staðsettar eru í stator eru eknar af stjórn rafeindatækni í viðeigandi röð. Burstalaus DC mótor er ekið með stöðugri merkisrofa röð á mismunandi vinda stator. Hægt er að búa til burstalausa AC mótora sem samstillta AC mótora með varanlegum seglum; Í þessu tilfelli eru þau knúin áfram af sinusoidal merkjum. Skortur á burstum eykur skilvirkni með því að útrýma núningsheimildum. Skortur á vélrænum hlutum á rofunum gerir kleift að ná hærri snúningshraða.
Stepper mótorar eru burstalausir samstilltir mótorar knúnir af DC. Snúðurinn er kyrrstæður á ákveðinni stöðu. Stepper mótorar geta mjög nákvæmlega snúið snúningsskaftinu nokkrum gráðum án þess að nota skynjara til að greina hyrndarstöðu.
Lykilbreytur
Eins og með flesta rafræna íhluti, ákvarða fjöldi lykil- og sértækra afkösts færibreytna upphafssamsvörun milli tækisins og forritsins. Lykilbreyturnar fyrir mótorstýringartæki eru núverandi og spennustjórnunargildi, þar sem þessar ákvarða hvort tiltekinn hluti geti stutt við kröfur um álag.
Fyrir MOSFET eru næstu lykilstærðir virka viðnám (RDS (ON)) og GATE þéttni. Lægri mótspyrna dregur úr mótstöðutapi og spennufalli meðan á ON ástandinu stendur, sem dregur úr álagi og bætir skilvirkni. Hliðagetan ákvarðar tíðni og straumhraða sem þarf til að gera kleift og slökkva á hliðinu að fullu á tilætluðum aðlögunartíma (rofihraði). Fyrir IGBTs er næsti mikilvægi færibreytan spennufallið (Vdrop), sem er summan af framlögum frá díóða og innri MOSFET sem fara um PN mótum. Hitastig og núverandi stig hafa áhrif á RDS (ON) og VDROP breytur.
Almennt bjóða MOSFETS hærri rofahraða (í MHz) og hærri hámarksstraumum. IGBTS bjóða upp á núverandi gildi í kringum 10 A og eru öflug, en hafa hægari rofahraða. Að því er varðar mótorstýringarforrit er grunnreglan sú að MOSFETs eru betri kostur fyrir lægri spennu og straum- og hærri rofatíðni, en IGBT eru betri kostur fyrir hærri spennu/straum og lægri tíðni.