中空軸トルクモーターの場合

今日の機械設計者は、新しいプロジェクトに取り組む際に、これまで以上に多くの要素を評価する必要があります。同様に、インテグレーターとレトロフィットエンジニアは、新しいテクノロジーの結果としてだけでなく、エネルギー消費の削減、組み立て時間の短縮、ベンダーの削減、設置面積の削減などの重要な重点分野のために、オプションを拡大しました。

モーションコントロールの分野では、歴史が比較的短い1つのタイプのモーターが大幅な進歩を遂げており、多くのアプリケーション分野でその可能性を新たに検討する必要があります。これらのアプリケーションは、工作機械の回転台からさまざまな包装、印刷、変換、押し出し、製紙、プラスチックフィルム、材料処理機械にまで及び、あらゆる方向を非常に高い精度で反転させる必要があり、バックラッシュ（ヒステリシス）がなく、動きを維持します。従来のモーターとギアボックスの必要なデカップリングを対比して制御します。

見過ごされがちな永久磁石、同期トルクモーターを入力してください。

トルクモーターは、比較的低速で高トルクと高精度が要求される回転軸用に構築されたダイレクトドライブです。設置時間、メンテナンス要件、構成部品数、およびスペースの許容量が大幅に少ないため、これらのモータータイプは、ギア付きモーターの代替として実行可能であることがよくあります。

今日、2つの人気のある種類のトルクモーターが存在します。これらは完全なトルクモーターであり、機械への直接フ​​ランジ取り付けとローターの機械シャフトへの接続のみが必要です。また、ステーターとローターが個別のコンポーネントとして供給され、直接統合されたトルクモーターが組み込まれています。機械の仕組み。

完全なトルクモーターは、押出機のメインドライブ、射出成形機のフィードヘッド、製紙機のローラードライブ、線引き装置、繊維機械のウェブストレッチ、パッケージのワインダー/クロスカッターによく見られます。機器。

ビルトイントルクモーターは、通常、工作機械の回転台、旋回軸、動的工具タレット、回転スピンドル、印刷機のシリンダー、キャストフィルムや箔引き機のチルロール、金属成形機のインデックステーブルなどで使用されます。高ダイナミック、高精度のパスおよび速度制御アプリケーションの概要。

どちらのタイプのトルクモーターも中空シャフトを備えているため、媒体または機械部品をローターキャビティに通すことができます。

トルクモーターは多対極同期モーターであり、動作は回転同期サーボモーターと同様です。回転子には永久磁石が装備されており、固定子にはモーター巻線が含まれています。極対の数が多いと、低速で高い最大トルクを発生する設計になります。これまで、渦電流損失は極対の数とモーターの回転速度とともに増加するため、トルクモーターは比較的低速でのみ適用可能であると考えられていました。新しい水冷設計はこの原理に対抗し、高い電力密度を可能にしました。今日のトルクモーターは、1000rpm以上の速度に対応できます。

これらのより高い極ペア設計の結果として、またバックラッシュ、熱、摩擦、およびノイズを生成する多くの機械式動力伝達コンポーネントが排除されるため、トルクモーターは設計者にこれらの利点を提供します。

• トルク密度が高いためフットプリントが小さい;
• 直接荷重制御による優れた回転精度と再現性;
• ギアユニットとベルトトランスミッションが不要なため、省スペースの機械設計。
• メンテナンスが少ないことは、駆動列の機械部品が少ないことの直接的な結果です。そして、
• 駆動列の機械的損失が排除されるため、エネルギー効率が高くなります。

ギア付きモーターよりもコストは高くなりますが、現在、トルクモーターは、設置と保守の両方で、パフォーマンスの即時向上と先行コストの節約を含まない、エネルギー節約だけで3〜4年の見返りを設計者に提供すると推定されています。これらのモーターを使用することで、ベンダーの明らかな削減と在庫の利点も実現されます。

たとえば、一般的な多層インフレーションフィルムラインでは、トルクモーターを使用すると、押出セクションのフットプリントを半分に減らすことができ、それに応じて消費される生産スペースが減少し、1平方フィートあたりの生産率が向上します。

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トルクモーターも化学物質やその他の周囲の大気汚染の影響を受けやすいと長い間考えられていましたが、新しい設計は製紙工場のドライフードなどの腐食性雰囲気に耐えるように適合されており、水冷式であるため、熱のない多くの過酷な環境で十分に機能しますダメージ。エンクロージャは、定格トルクの最大2.5倍の過負荷機能を備えたIP54定格まで使用できます。

トルクモーターは、駆動列の機械的伝達を排除するため、機械効率の損失を最小限に抑えます。ギヤードモーターソリューションと比較すると、効率の向上は通常10％の範囲ですが、射出成形機などのアプリケーションで油圧モーターを交換すると、向上は70％に近くなります。さらに、バックラッシュやデカップリングが発生することなく、トルクモーターの負荷シャフトを直接かつ一定に制御することにより、ギア付きまたはベルト駆動のソリューションでは不可能な、大幅に高い動作精度が達成されます。

たとえば、ストレッチフィルムの製造では、チルロール、プルロール、ストレッチロール、ワインダーにトルクモーターを適用することで、製造品質が劇的に向上しました。直接駆動ロールのより正確な速度制御により、ウェブの亀裂の可能性が最小限に抑えられるため、あるフィルム製品から別のフィルム製品への切り替え中の起動が速くなります。さらに、制御精度が高いため、厚さが10倍の薄いフィルムを作成できます。同様に、トルクモーターで実現された堅固な駆動列構成により、周期的なアプリケーションでのランプアップとランプダウンが速くなり、同じ期間でサイクルが短くなり、製品の出力が増加します。インデックステーブルや射出成形機など、サイクル時間が非常に短い多くのアプリケーションでは、従来のドライブから直接駆動ソリューションへの切り替えにより、通常25〜30％の生産量の増加が見られました。これらの結果は、コンポーネント数が少なくなると、製品のライフサイクルコストが低くなり、現場での潜在的な故障率が低下することを示しています。

機械設計者にとってより魅力的な今日のトルクモーターのその他の機能は次のとおりです。

• 強化された
  モーションコントロール用の絶対値またはインクリメンタルエンコーダまたはリゾルバ
• 試運転を高速化するための電子銘板
• 水平または垂直の取り付けオプション
• アキシャルスラストアプリケーション用のベアリングオプション
• 最適な温度監視のための標準のKTYサーミスタに加えて、各相のPTC抵抗器

メカトロニクスの新しい科学は、統合プロセスにおけるトルクやリニアモーターなどの直接駆動にとっても重要です。これは、電気機械の動きを監視および実行する上で、電子機械制御プロトコルが非常に重要であるためです。負荷に適した適切なユニットを決定するには、3つの分野（機械工学、電気工学、電子工学）に関する鋭い知識が基本です。メカトロニクスは、適切なエンコーダの位置、反力と動的な力の計算、高動的ダイレクトドライブを機械的に機械に統合する最善の方法など、機械製造業者向けのトピックに取り組んでいます。

さらに、さまざまな高度なコンピューター化されたシミュレーション手法により、メカトロニクスのパフォーマンスを検証し、最初のマシンを構築する前に設計のトラブルシューティングを実行できます。現場でも、改造や再構築の前後に、現在利用可能なメカトロニクスサービスを使用して、製品アプリケーションの決定、完全なパフォーマンス分析、および互換性の制御を行うことができます。新しいモーターまたはドライブの性能はメカトロニクス分析によって満足のいくものと見なされる場合がありますが、他の機械的、電気的、または電子的コンポーネントが不足していることが判明する場合があります。まさにこの包括的で統合されたアプローチが、機械の開発と利用の全体的なスキームにおいてメカトロニクスを急速に獲得しています。

結論として、今日ではあらゆるタイプの機械設計でコスト抑制、エネルギー効率、および生産性の向上に重点が置かれているため、実行可能なすべてのオプションを検討することが不可欠です。多くの機械で駆動列を設計する場合、このペーパーで説明するトルクモーターの利点は、プロジェクト全体の結果にプラスの影響を与えます。トルクモーターは、アプリケーションの設計、改造、再構築に大きな柔軟性を提供できるほか、より多くの種類のマシンに実装するためのロビー活動を行う機能を拡張しています。

トルクモーターの詳細については、Siemens Industry Inc.、Drive Technologies – Motion Controlに電話（847-640-1595）、電子メール（[email protected]）またはWeb（www.usa.siemens.com）でお問い合わせください。 / motioncontrol）。

上の4枚の写真：中空シャフトトルクモーターは、さまざまな設計統合オプションと高度なパフォーマンス機能を組み合わせて、今日の機械駆動列のエネルギー効率を高め、コンポーネントを大幅に削減し、設置面積を大幅に削減します。

下の4枚の写真：今日の高度なトルクモーターの典型的な用途には、a）プラスチックフィルム鋳造機、b）印刷機、c）変換装置、d）工作機械の回転台があります。>