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科尔摩根 KBM 电机在高动态转台中毫秒必争

时间:2021-04-23 18:48:23来源:科尔摩根

导语:在工业制造领域,转台一直是其中一个重要的结构,在各个行业应用中都扮演着十分重要的角色。近年来, 国内太阳能新增装机量日益增长,有效提高太阳能硅片产能的需求日益凸显,其中以太阳能印刷机最具代表。目前最主流也是最高效率的太阳能印刷机是四工位状态,它的每一次节拍都直接关系到整条产线的效率,充分体现了毫秒必争的意义。

     在工业制造领域,转台一直是其中一个重要的结构,在各个行业应用中都扮演着十分重要的角色。近年来,国内太阳能新增装机量日益增长,有效提高太阳能硅片产能的需求日益凸显,其中以太阳能印刷机最具代表。目前最主流也是最高效率的太阳能印刷机是四工位状态,它的每一次节拍都直接关系到整条产线的效率,充分体现了毫秒必争的意义。

  为了满足太阳能硅片生产厂家要求,原始设备制造商(OEM)采用科尔摩根无框直驱电机(KBM系列), 根据实际应用需求,封装定制化转台电机,将原工位节拍从400ms提高到300ms,并且在300ms基础上,再次使用科尔摩根直驱方案进行机型升级,提升到200ms,同时实现定位精度达到1‰度。

  设备面临的挑战

  目前主流的太阳能光伏硅片丝网印刷机,采用的是四工位的转台结构设计。这种四工位旋转平台使得产生碎片时更容易处理,同时灵活应用四个工位分别完成不同动作,从而提高生产效率。

  根据丝网印刷转台的设计工艺,可以看出这样的转台结构,盘面相对较大,结构复杂,整体机械惯量也很大。所以提高节拍对电机的要求非常高,在瞬间出力以及快速整定方面都有着严格的要求。根据客户的要求,需要在原整个运行节拍400ms左右旋转90°,并且在该时间内是整定结束,同时在这个时间内定位精度为1‰度的基础上,提速到300ms,这意味着较原来速率提高了30%,更高速的转台则需要提速到200ms 左右,直接缩短一半的时间。

  

太阳能光伏硅片丝网印刷机工作图

  图 1 太阳能光伏硅片丝网印刷机工作图 


科尔摩根直驱技术方案

图 2 科尔摩根直驱技术方案

  

 KBM 系列无框直驱电机


 KBM 系列无框直驱电机

  图 3 KBM 系列无框直驱电机

  科尔摩根直驱技术解决方案

  针对这种高速高动态转台需求,科尔摩根采用直接驱动技术,提供KBM系列高压无框电机封装方案,配合高性能AKD伺服驱动器,解决转台提速问题,实现了在原基础上速率提高30%-50%,并且在精度上也完全实现了客户的需求。

  首先,在电机选择方面,由于客户给出转台的惯量是5.2kg/m2,这相对电机来说,惯量较大。因为系统惯量越大, 响应时间就越慢,所以具有较大惯量的大直驱电机KBM是该应用的最佳选择。KBM所采用的先进电磁设计,在同样的扭矩输出情况下,电机体积更小、旋转更平稳、齿槽效应非常小;同时,多样化的尺寸以及多重标准绕组,提高了设计方案的可配置性,减少了设计解决方案的时间。科尔摩根采用惯量较大的KBM88系列电机,保证惯量比在20以内,使得整个调试整定更加迅速。

  其次,在电机封装方面,对于这种大电机的封装,很多厂商并没有太多把握,我们提供了整体封装方案。同样,我们也支持客户进行定制化的自行封装,并帮助培训和指导客户规避封装中的问题。包括轴承的刚性要求,编码器的选择,封装方式等。封装完成后,对电机的转子轴做径向和轴向跳动测试, 均达到5μm以内,从而保证最终转台的精度。另外,在实施这个方案时,同时增加的水冷设计,有效地提高电机的持续扭矩输出。

  AKD伺服驱动器的性能也至关重要,AKD伺服驱动器具有业界领先的三环刷新频率(670ns电流环刷新、62.5μs速度环刷新、125μs位置环刷新)以及先进的伺服技术,比如高阶观测器、双二阶滤波器以及高精度伺服算法,从而缩短整定时间。

  给客户带来的收益

  科尔摩根KBM电机搭配AKD高性能伺服驱动器在高动态转台中的应用,让客户设备更具竞争力:

  • 90°定位整定时间从 400ms 减少到 200ms 左右;

  • 通过水冷设计,工作效率提高 60%+;

  • 定位精度和重复定位精度更稳定。


标签: 直驱电机太阳能

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