Mitä moottoreita käytetään AGV-järjestelmissä ja kuinka valitset oikean AGV-käyttömoottorin?

Käyttömoottori on autonomisen ohjatun ajoneuvon (AGV) kriittisin sähkömekaaninen komponentti. Se määrittää, kuinka AGV kiihtyy, kuinka tarkasti se sijoittuu, kuinka paljon hyötykuormaa se voi liikkua, kuinka kauan sen akku kestää latausten välillä ja kuinka kauan ajoneuvo toimii ennen kuin vetojärjestelmä vaatii huoltoa. Automaattitrukki, jossa on alitehoinen tai väärin määritelty käyttömoottori, ei pysty täyttämään hyötykuorma- ja nopeusvaatimuksiaan tuotannossa; huono moottorin hyötysuhde tyhjentää akun nopeammin kuin logistiikkatoiminto pystyy; toistuvaa huoltoa vaativa käyttömoottori aiheuttaa suunnittelemattomia seisokkeja järjestelmään, jonka koko arvolupaus on luotettava, jatkuva autonominen toiminta.

Automaattivaunujen järjestelmäintegraattoreille, käyttökomponentteja määrittäville robotiikkainsinööreille, AGV-alustoja arvioiville varastoautomaatioryhmille ja uusia automaattitrukkiajoneuvoja suunnitteleville OEM-laitekehittäjille AGV-käyttöjärjestelmissä käytettyjen moottoritekniikoiden ymmärtäminen – ja spesifikaatioparametreja, jotka määrittävät, mikä tekniikka sopii kuhunkin sovellukseen – on olennaista tietoa oikeiden komponenttipäätösten tekemiseksi. Tämä opas kattaa AGV-käyttömoottorityypit, valintaparametrit ja erityisvaatimukset, jotka erottavat AGV-moottorisovellukset yleisistä teollisuusmoottorisovelluksista.

Miksi AGV-vetomoottorien vaatimukset eroavat yleisistä teollisuusmoottoreista?

AGV-käyttömoottorit toimivat vaativissa ja erottuvissa olosuhteissa, jotka erottavat ne useimmista yleisistä teollisuusmoottorisovelluksista:

Akkuvirtalähde. Kaikki automaattitrukit ovat akkukäyttöisiä – ne toimivat DC-akulla (tyypillisesti 24 V, 36 V tai 48 V nimellisjännite) ilman yhteyttä verkkovirtaan. Tämä edellyttää pohjimmiltaan DC-yhteensopivia käyttömoottoreita. Vaihtovirtamoottoreita voidaan käyttää sisäisten invertterien kanssa, mutta DC-AC-inversion hyötysuhde akkukäyttöisessä järjestelmässä on merkittävä. Tasavirtamoottorit - ja erityisesti BLDC-moottorit - ovat hallitseva valinta, koska ne ottavat akkuvirran suoraan (tai DC-DC-muuntimen kautta) ilman inversiorangaistusta.

Toistuvat käynnistys-pysäytyssyklit. Automaattivaunut kiihtyvät levosta matkanopeuteen, navigoivat keräily- tai talletuspisteeseen ja pysähtyvät – toistuvasti, satoja tai tuhansia kertoja päivässä. Käyttömoottorin on selvitettävä tämä käynnistys-pysäytysjakso ilman ylikuumenemista tai liiallista kulumista, mikä asettaa vaatimuksia moottorin lämmönhallinnalle ja harjatuissa moottoreissa kommutaattori-harjakokoonpanolle, joka käsittelee suurvirran käynnistystransientteja.

Kaksisuuntainen toiminta. Automaattivaunujen täytyy ajaa sekä eteen- että taaksepäin – ja niiden on vaihdettava suuntien välillä puhtaasti ilman mekaanisia iskuja. Moottorin ja sen ohjaimen on tuettava tasaista kaksisuuntaista nopeuden säätöä. Ohjaus-differentiaalisissa AGV-ajoneuvoissa (joissa riippumaton pyörän nopeuden säätö vasemmalla ja oikealla luo kääntymisen) molempien käyttömoottorien nopeus-vääntömomenttivaste on sovitettava tarkasti yhteen, jotta ohjaus on tarkkaa.

Tarkka nopeuden ja asennon hallinta. Navigoinnin tarkkuus nykyaikaisissa AGV-autoissa – erityisesti laser-ohjatuissa (LiDAR), näköohjatuissa tai magneettiraiteisissa AGV-autoissa – vaatii tarkan nopeuden säädön ja joissakin järjestelmissä tarkan paikanpalautteen ajomoottorin kooderista. Moottorin on toimittava tasaisilla, kontrolloiduilla nopeuksilla koko hyötykuormalla ja maastossa ilman nopeuden metsästystä tai epävakautta.

Korkea hyötysuhde akun kestoon. Akkukäyttöisessä autonomisessa ajoneuvossa moottorin tehokkuus määrää suoraan latausten välisen käyttöajan. Vetomoottorijärjestelmä, joka toimii 85 %:n hyötysuhteella 75 %:n sijaan, laajentaa ajoneuvon toiminta-aluetta noin 13 %:lla, mikä logistiikkasovelluksessa voi olla ero sen välillä, että ajoneuvo suorittaa reittinsä akkujakson aikana ja vaatii odottamattoman latauspysähdyksen. Energiatehokkuus on ensiluokkainen vaatimus AGV-moottorien valinnassa, ei toissijainen näkökohta.

AGV-käyttöjärjestelmissä käytetyt päämoottorityypit

Harjattomat DC-vaihdemoottorit (BLDC): hallitseva AGV-käyttötekniikka

Harjattomat DC-vaihdemoottorit ovat ylivoimaisesti suositeltu käyttömoottoritekniikka nykyaikaisissa AGV-järjestelmissä. BLDC-moottori korvaa perinteisen harjatun tasavirtamoottorin mekaanisen kommutaattorin ja harjakokoonpanon elektronisella kommutaatiolla – moottorin ohjain lukee roottorin asennon (Hall-antureiden tai anturin takaisinkytkennän kautta) ja kytkee staattorin käämit oikeaan järjestykseen pyörimisen ylläpitämiseksi ilman fyysistä harjakosketinta. Tämä elektroninen kommutointi antaa BLDC-moottoreille niiden määrittävät edut harjattuihin moottoreihin verrattuna AGV-kontekstissa:

Ei harjan kulumista = ei harjan huoltoa. Harjatussa tasavirtamoottorissa kommutaattorin renkaita vasten painavat hiiliharjat kuluvat jatkuvasti käytön aikana. Korkeilla käyttösykleillä – automaattitrukit toimivat 20 tuntia päivässä kolmivuoroisessa logistiikkatoiminnassa – harjan vaihtovälit voidaan saavuttaa kuukausissa, mikä vaatii ajoitettuja seisokkeja ja vaihtotyötä. BLDC-moottoreissa ei ole kuluvia harjoja; Ainoat kuluvat komponentit ovat moottorin laakerit, joiden käyttöikä mitataan tuhansissa tunneissa. Jatkuvasti toimivalle AGV-kalustolle harjahuollon poistaminen on korkeat käyttökustannukset ja käyttöaikaetu.

Korkeampi tehokkuus. BLDC-moottorit saavuttavat tyypillisesti 90–95 % sähköisestä mekaaniseen hyötysuhteeseen nimelliskäyttöpisteessään, kun vastaavat harjatut DC-moottorit vastaavat 75–85 %. Akkukäyttöisessä AGV-autossa tämä tehokkuusero merkitsee suoraan enemmän työaikaa latausjaksoa kohden.

Parempi lämpöteho. BLDC-moottorin lämpöä syntyy pääasiassa staattorin käämeissä, jotka ovat suorassa kosketuksessa moottorin koteloon, mikä tekee lämmönpoistosta tehokkaan. Harjatut moottorit tuottavat lämpöä sekä käämeissä että kommutaattorin/harjan kosketuspisteessä, ja harjan kosketuspiste on moottorin sisällä, missä lämmönpoisto on vähemmän tehokasta. BLDC-moottorit kestävät korkeammat jatkuvat käyttöjaksot ilman ylikuumenemista.

Tarkka nopeuden säätö. Elektroninen kommutointi anturilla tai Hall-anturin takaisinkytkennällä mahdollistaa tiukan suljetun silmukan nopeudensäädön laajalla toiminta-alueella. AGV-navigointialgoritmit ovat riippuvaisia ​​tarkasta pyörän nopeuden takaisinkytkemisestä absoluuttisen sijainnin korjausten välisen kuolleiden paikkojen arvioimiseksi – BLDC-moottorit, joissa on anturipalaute, tarjoavat tämän tarkkuuden luotettavasti.

Harjatut DC-vaihdemoottorit: Kustannustehokasta pienempitehoisiin AGV-sovelluksiin

Harjattuja DC-vaihdemoottoreita käytetään edelleen automaattisissa ajoneuvosovelluksissa, joissa käyttömäärä on alhaisempi (ei jatkuva 24/7-käyttö), joissa hyötykuormavaatimukset ovat vaatimattomat ja joissa alhaisemmat moottorikustannukset ovat etusijalla kustannusherkissä AGV-alustoissa. Kevyisiin sisäiseen logistiikkaan – pienten osien kuljetukseen, asiakirjojen jakeluun, kevyeen tuotantolinjatukeen – suunnitelluissa automaattitrukeissa harjattujen tasavirtamoottoreiden vaatima yksinkertaisempi ohjauselektroniikka (kommutointiohjainta ei tarvita) ja niiden alhaisemmat yksikkökustannukset voivat oikeuttaa valinnan BLDC-vaihtoehtojen sijaan harjojen huoltotarpeesta huolimatta.

Harjatut DC-moottorit tarjoavat myös erittäin suuren käynnistysmomentin – korkeamman kuin vastaavan kokoinen BLDC-moottori joissakin malleissa – mikä voi olla hyödyllistä AGV-autoissa, jotka käynnistyvät kuormitettuna rinteissä. Nykyaikaiset BLDC-moottoriohjaimet voivat kuitenkin toistaa tämän korkean käynnistysmomentin käyttäytymisen kenttäsuuntautuneiden ohjausstrategioiden avulla, mikä vähentää harjatun moottorin historiallista etua tällä alueella.

Planeettavaihteistomoottorit AGV-vetopyörille

Riippumatta siitä, onko moottorielementti harjattu vai harjaton tasavirta, AGV-vetopyörissä käytetään lähes yleisesti planeettavaihteistoa moottorin ja pyörän välillä. Planeettavaihteisto on ensisijainen vaihteistotyyppi AGV-sovelluksissa useista syistä:

Planeettavaihteet tarjoavat suurimman vääntömomenttitiheyden – suurimman vääntömomentin tietyllä vaihteiston ulkohalkaisijalla – mikä on kriittistä AGV-pyöräkokoonpanoissa, joissa täydellisen moottori-vaihteisto-pyöräyksikön on mahduttava ajoneuvon alustan tiukkojen mittarajoitusten alle. Planeettavaihteiston koaksiaalinen tulo-/lähtökohdistus mahdollistaa kompaktin riviasennuksen: moottori → planeettavaihteisto → vetopyörä, kaikki yhdellä akselilla, ilman hammaspyörän tai kierukkavaihteen aiheuttamaa siirtymää.

Planeettavaihteistot tarjoavat myös korkean hyötysuhteen (92–97 % vaihetta kohti) verrattuna kierukkavaihteisiin (tyypillisesti 50–85 % suhteesta ja johtokulmasta riippuen), mikä on tärkeää akun hyötysuhteen kannalta kriittisissä AGV-sovelluksessa. Kierukkavaihteinen AGV-vetomoottori, joka toimii 70 %:n vaihteiston hyötysuhteella, menettää 30 % moottorin sähköenergiasta lämmittääkseen pelkästään vaihteistossa. Tämä on kohtuuton rangaistus akkukäyttöiselle ajoneuvolle.

Tärkeimmät tekniset parametrit AGV-käyttömoottorin valinnassa

Vaaditun AGV-moottorin vääntömomentin laskeminen

Vääntömomentin, joka tarvitaan AGV:n ajamiseen tasaisella nopeudella tasaisella pinnalla, on voitettava vierintävastus; rinteessä painovoima lisää luokan vastuskomponentin. Laskelma tyypilliselle kaksipyöräiselle AGV:lle:

Ajoneuvon kokonaispaino: W = (AGV:n taarapainon maksimi hyötykuorma) × g [newtonit]

Vierintävastusvoima: F_rolling = W × μ_r, jossa μ_r on vierintävastuskerroin (tyypillisesti 0,01–0,02 kumipyörille sileällä betonilla; 0,02–0,05 pehmeillä lattioilla tai karkeilla pinnoilla)

Tasovastusvoima (rinteille): F_aste = W × sin(θ), jossa θ on astekulma (5 %:n asteikolla θ ≈ 2,86°, sin(θ) ≈ 0,05)

Kokonaiskäyttövoima: F_total = F_liikkuva F_luokka

Vaadittu vääntömomentti vetopyörässä (moottoria kohti, olettaen, että käyttömoottoria on kaksi): T_wheel = (F_yhteensä / 2) × r_wheel, missä r_wheel on vetopyörän säde metreinä

Vaadittu moottorin vääntömomentti: T_moottori = T_pyörä / (i × η), jossa i on välityssuhde ja η on vaihteiston hyötysuhde

Esimerkiksi AGV, jonka kokonaispaino on 500 kg, vetopyörät halkaisijaltaan 150 mm, 3 %:n asteikolla, 25:1 planeettavaihteistolla 0,95 hyötysuhteella:

• L = 500 × 9,81 = 4 905 N
• F_rolling = 4 905 × 0,015 = 73,6 N
• F_luokka = 4 905 × 0,03 = 147,2 N
• F_yhteensä = 220,8 N; per moottori = 110,4 N
• T_pyörä = 110,4 × 0,075 = 8,28 Nm
• T_moottori = 8,28 / (25 × 0,95) = 0,35 Nm jatkuva nimellisvääntömomentti

Lisää 2x varmuuskerroin kiihdytysmomentille: moottorin huippumomenttivaatimus ≈ 0,70 Nm. BLDC-planeettavaihteistomoottori, jonka huippuvääntömomentti on ≥ 0,70 Nm 48 V jännitteellä ja suhde 25:1, täyttää tämän vaatimuksen. Jatkuva vääntömomentti on verrattava jatkuvaan vaadittavaan vääntömomenttiin (0,35 Nm täydellä hyötykuormalla tasolla) riittävällä lämpömarginaalilla.

Usein kysytyt kysymykset

Miten AGV:n ohjauskokoonpano vaikuttaa moottorin valintaan?

Automaattitrukeissa käytetään useita ohjauskokoonpanoja, joista jokaisella on erilaiset moottorivaatimukset. Tasauspyörästö (kaksi itsenäistä vetopyörää, ei ohjauspyörää) luo käännöksiä käyttämällä kahta käyttömoottoria eri nopeuksilla – tämä edellyttää, että molempien moottoreiden nopeus-vääntömomenttiominaisuudet vastaavat tiiviisti ja että niitä ohjataan koordinoidulla moottorinohjaimella, joka voi ohjata nopeuseroa molemmilla pyörillä samanaikaisesti. Kolmipyörän ohjaus (yksi ohjattu vetopyörä edessä, kaksi passiivista takapyörää) käyttää yhtä käyttömoottoria erillisellä ohjauksen toimilaitteella – moottorin valinta on yksinkertaista, mutta ohjaustoimilaitteen integrointi on harkittava. Omnisuuntaiset vetolaitteet (mecanum- tai omni-pyörät kussakin kulmassa) käyttävät neljää yksilöllisesti ohjattua moottoria ja mahdollistavat sivuttais- ja diagonaaliliikkeet – moottorisäätimien tulee käsitellä nelikanavaista koordinaatiota, ja moottoreilla on oltava erinomaiset nopeudensovitusominaisuudet koko toiminta-alueella.

Mitä anturityyppiä suositellaan AGV-käyttömoottoreille?

Inkrementtianturit (kvadratuuri-A/B-lähtö) ovat yleisin tyyppi AGV-ajomoottorin matkamittauksessa – ne tarjoavat pulssiluvun kierrosta kohden, jonka navigointiohjain muuntaa ajetuksi pyörän etäisyydeksi ja nopeudeksi. Absoluuttiantureita käytetään toisinaan sovelluksissa, joissa ohjaimen on tiedettävä sijainti ilman kotiutusta virran kytkemisen jälkeen, mutta matkamittaukseen (etäisyyden mittaukseen) inkrementtianturit ovat vakiona. Resoluutio 500–1000 PPR moottorin akselilla riittää tyypillisesti hyvään matkanmittaustarkkuuteen tavallisilla planeettavaihteiston alennussuhteilla. Korkeampi resoluutio (2000–4096 PPR) parantaa matkan mittaamista pienisuhdejärjestelmissä, joissa pyörän akseli liikkuu suuremman kierroksen murto-osan moottorin kierrosta kohti.

Voidaanko AGV-käyttömoottoreita käyttää regeneratiivisen jarrutuksen kanssa?

Kyllä – BLDC-moottoriohjaimet AGV-sovelluksissa tukevat tyypillisesti regeneratiivista jarrutusta, jossa moottori toimii generaattorina hidastuessa ja muuntaa kineettisen energian takaisin sähköenergiaksi, joka lataa akun uudelleen. Regeneratiivinen jarrutus vähentää akun kulutusta (erityisesti stop-and-go AGV-reiteillä, joissa on usein hidastuvia tapahtumia), vähentää jarrujen kulumista ja mahdollistaa nopeamman hidastuvuuden ilman mekaanista jarrujen lämpöä. Hyödyntävän jarrutuksen energian talteenottotehokkuus tyypillisessä AGV-sovelluksessa on 15–30 % kiihdyttämiseen käytetystä energiasta, mikä on merkityksellistä korkeataajuisissa lyhyen matkan ajoajoissa. Regenerointikyky edellyttää, että moottoriohjain tukee kaksisuuntaista virrankulkua ja että akunhallintajärjestelmä hyväksyy regeneroidun latausvirran ilman ylijännitesuojausta.

AGV-käyttömoottorit Zhejiang Saiya Intelligent Manufacturingilta

Zhejiang Saiya Intelligent Manufacturing Co., Ltd. , Deqing, Zhejiang, valmistaa BLDC-planeettavaihteistomoottoreita, harjattuja DC-planeettavaihteistomoottoreita ja täydellisiä AGV-käyttömoottorikokoonpanoja autonomisiin ohjattuihin ajoneuvosovelluksiin. AGV-tuotevalikoima kattaa käyttömoottoriyksiköt integroiduilla antureilla 24 V:n, 36 V:n ja 48 V:n nimellisakkujännitteillä, runkokooissa 32 mm - 82 mm halkaisijaltaan, planeettavaihteiston alennussuhteilla 5:1 - yli 500:1, ja se kattaa hyötykuormaluokat kevyestä pienten osien materiaalinkäsittelystä AGV-kuormitukseen. Mukautetut AGV-moottorin tekniset tiedot – jännite, suhde, kooderin resoluutio, asennus, IP-luokitus ja liitin – ovat saatavilla yrityksen OEM/ODM-kehityspalvelun kautta.

Ota meihin yhteyttä ja kerro AGV:si tekniset tiedot – ajoneuvosi paino, hyötykuorma, enimmäisnopeus, akun jännite, pyörän halkaisija ja käyttöympäristö – saadaksesi vetomoottorisuosituksen ja tarjouksen.

Liittyvät tuotteet: AGV-projektituotteet | Harjattomat DC-vaihdemoottorit | Planeettavaihteistomoottorit | Planetaarinen tarkkuusvaihteisto | Harjatut DC Gear Motors