集成电机：定义，设计，应用

集成和减速电机是自动化繁荣的基础设施
想要看到更多这样的文章？ 将我们的最新功能和新闻每月发送到您的收件箱一次。 订阅运动控制在线电子报汽车让事情走了。在目前的市场中增加计算机和信息处理能力，继续加强技术成本降低，各种电机，包括越来越多的集成和齿轮电机，构成了当前自动化繁荣的基础设施。
自动化技术提供商正在以正确的时间呼吁当前市场正确的空间，因为越来越多的公司希望在人力成本上升和技术成本下降的过程中实现自动化。MCMA市场分析总监Alex Shikany表示：“2016年，运动控制市场在2015年大幅反弹，这是一个下滑的年头，制造业大部分时间都在扩张，每个产品类别的需求都在上升。每个产品类别MCMA跟踪的增长率都是正的。该市场前三大市场中，汽车（9.6％至1.2亿美元），电子驱动（10.5％至0.631亿美元）和执行机构系统（19.5％至5.51亿美元）同比增长，有助于推动整体增长。较小的交流电动机部门增长最快，为24.3％，达到3,430万美元。
定义和描述
最近MCMA赞助的研究将电机定义为通用运动控制（GMC）和计算机数控（CNC）类，以更好地跟踪应用和增长。GMC电机被定义为与独立于最终应用的一般运动控制器结合使用的电动机和驱动器，例如用于包装机械，食品加工线，半导体制造，印刷设备等的那些。相比之下，数控电机和驱动器在G代码中编程，用于提供分立零件的机床，包括车削中心，加工中心，多轴多任务机，输送线等。
根据2014年由自动化推进协会主办的报告（“运动控制：全球市场更新”），GMC电机占全球市场的56.5％。数控电机占43.5％。在金属切割和金属成型领域的机床占市场收入的近45％。加上GMC主导类别的包装和贴标设备，半导体机械，机器人，橡胶和塑料设备以及材料处理应用，这六大类占电动机市场的70％以上。
那么集成电机集成在一起呢？Allied Motion Technologies
营销副总裁Ken Wyman 在2017年的AUTOMATE“自动化系统中适用哪些电机技术？他说，定义一体化电机就像美丽在旁观者眼中一样。将驱动器的电子元件与电机集成可以是一个描述; 适用于各种类型的电动机的齿轮箱是市场上使用的另一种描述。
这个概念不是那么老，他继续说。自1995年以来，Animatics（现Moog Animatics）将其控制，放大器和编码器技术集中在SmartMotor产品线上，称之为“集成运动控制的典型形式”。
集成电机由于如何通过机械和电子方式整合而继续发展。例如，一个好处就是降低控制器和电机之间的布线水平。“集成马达可以机械地简化机器，但是有缺点要注意，”威曼建议。“苛刻的或高温的工业环境可能会导致热管理问题，可能会导致集成电机早日达到更高的性能限制。集成驱动器可能无法为电机提供最高的性能水平。”
减速电机通常设计为与电动机一起安装齿轮箱水平，并且驱动轴处于水平方向。 不断发展的减速机
集成有电机减速机是一个不断发展电动机应用。最初，当交流电机是简单的旋转装置时，齿轮箱主要用于改变电机转速和转矩放大器。随着引入具有速度控制功能的电机，齿轮箱的主要作用是放大扭矩。
但是，随着步进电机的发展和广泛接受，满足控制速度和位置要求，减速机发现了新的目的，包括提高允许惯性和减少电机振动。此外，电动机的精确定位能力对于高精度，无间隙的齿轮箱产生了需求，与传统的用于交流电动机的齿轮箱不同。
Bodine Electric的技术文章建议，为了给定应用设计最佳减速电机，它不仅需要确定正确的速度和扭矩。注意事项包括：
安装方向 减速电机通常设计为与电动机一起安装齿轮箱水平，并且驱动轴处于水平方向。如果油润滑减速电机安装在水平以外的位置，则随着轴封磨损，静态和动态条件下的泄漏可能性增加。润滑脂润滑产品不易泄漏，但齿轮寿命可能会受到影响。
减速机效率。在大多数直角齿轮箱中发现的蜗轮的效率较低，产生比平行轴齿轮箱中使用的齿轮或斜齿轮组件更多的热量。因此，直角减速电机通常需要较大的电机来匹配平行轴减速电机的输出转矩与相同的传动比。
噪音和冲击负载。齿轮箱的噪音由齿轮级，负载和电枢/转子输入速度的数量影响。一些较小的平行轴和行星齿轮箱使用尼龙型一级齿轮来减少噪音和振动。蜗轮通常比直齿轮/斜齿轮减速器更安静，因为它们以滑动动作操作。由于蜗轮和齿轮齿处于破碎而不是悬臂载荷下，并且更多的齿通常接触，所以与齿轮或螺旋齿轮相比，蜗轮具有较高的抗冲击载荷。
其他磨损和撕裂。减速电机的使用寿命受许多因素的影响。明显的是运行速度，负载，占空比和环境温度。任何这些操作条件越高，越快的齿轮箱部件就会磨损。但齿轮箱内的设计细节也决定减速电机的使用寿命。例如：蜗轮的滑动作用更难以润滑，而且比正齿轮和斜齿轮传动装置的滚动动作效率低。因此，金属蜗杆和齿轮齿的磨损速度要比金属齿轮和斜齿轮齿快。如果不施加严重或冲击载荷，非金属齿轮会比金属齿轮慢。油润滑的齿轮将比油脂润滑的齿轮持续时间更长，因为油在负载条件下为齿轮提供更一致的润滑。
与传感器和电子仪器集成的定制电机有助于通过遥控来指导农业设备尺寸和定制
同样在2017年的AUTOMATE，美国东方汽车公司的北美技术支持经理George Matsuno也是这样说的。他介绍了他的公司向在线工程师提供的许多转换工具，以帮助大型电机的应用，包括索引表，皮带输送机，球/导螺杆，门/门和旋转设备。例如，点击索引表会引导用户提供表格，驱动轴，载荷直径，摩擦系数，传动选择（齿轮或皮带）等尺寸的形式。添加定位精度和安全系数等操作条件，转换工具有助于计算右侧电机的尺寸，功率，转速，转矩和转动惯量特性。
“对定制电机设计和配置的需求也不断增长。” 威曼说。“我们为基于标准技术的许多应用程序的定制感到自豪。他说。他将定制的扭矩电机的示例与集成驱动器，编码器和专用电子设备相结合，该电子装置安装在农业设备的转向轴上，使其能够被GPS引导。该系统可以改装成旧的设备，这对于希望从现有系统中获得更多的小型农民来说是一个巨大的福音。这种开发为较小的农民提供了先进的准确性，一致性和控制能力，只需购买一台具有预先安装功能的全新拖拉机所需的一小部分成本。