無外殼的Cyber Kit系列電機是 Wittenstein Cyber Motor有限公司為不能靠軸驅(qū)動的伺服技術(shù)應用提供的一個解決方案，以各種不同的電機以及特殊的開發(fā)、制造和集成能力為基礎(chǔ)，人們研發(fā)出了專用內(nèi)置式電機，它們由高度專業(yè)化的小型制造廠生產(chǎn)。
圖1 一家驅(qū)動器專業(yè)生產(chǎn)商根據(jù)客戶的個性化要求生產(chǎn)無外殼電機
特殊要求是客戶項目的出發(fā)點
針對可用安裝空間、許可重量、電機的集成，或者功率和扭矩密度等方面的特殊要求通常是客戶項目的出發(fā)點，但有時客戶只想讓企業(yè)創(chuàng)造盡可能多的價值，或者按照他們自己的設(shè)計生產(chǎn)電機。通過Cyber Kit電機，Wittenstein Cyber Motor有限公司不僅可以滿足不同的個性化要求，而且還能實現(xiàn)特殊的集成愿望。
永磁旋轉(zhuǎn)同步電機是技術(shù)基礎(chǔ)
無外殼Cyber Kit電機的基礎(chǔ)是永磁旋轉(zhuǎn)同步電機，Wittenstein在其革新工廠中制造了很多臺，選擇這種電機類型的原因很多，由于結(jié)構(gòu)體積小，這種電機特別易于集成，此外，永磁同步電機的轉(zhuǎn)子運行時能夠保持相對較低的溫度，因為與異步電機相比，只有定子中才會出現(xiàn)電流熱損耗，這使無殼內(nèi)置電機產(chǎn)生的熱量很容易通過外部冷卻方案排除。
圖2 性能優(yōu)化的Cyber Kit電機結(jié)構(gòu)緊湊、轉(zhuǎn)矩低且過載能力強
另外，Wittenstein擁有大量生產(chǎn)無殼電機及其部件的豐富知識和必要的生產(chǎn)用具，例如，個性化的金屬板材包需要時可以幫助客戶將發(fā)動機集成到特定的設(shè)備環(huán)境或自己的機殼中。
轉(zhuǎn)子和定子是Cyber Kit電機最基本的供貨范圍，此外可以選擇增加傳感器、機械接口、液體冷卻或特殊的電纜出口，電機的定子外徑、碟片芯長度、空心軸直徑以及各類轉(zhuǎn)子的性能特別是扭矩優(yōu)化可分別量身定制，功率范圍可從10?W～220?kW，外徑從19?mm～440?mm。
該設(shè)計由兩個強大的計算工具支持，使用軟件工具Cymex 5可以非常精確地測定運動任務(wù)所需的性能數(shù)據(jù)，通過另外一個計算特性曲線的程序，可以依據(jù)現(xiàn)有同步電機詳細定義無外殼的內(nèi)置電機，并確定電壓、溫度、頻率和電流等外部變量。
這樣便可以定量分析電機可能出現(xiàn)的運行情況，模擬負載下的電壓下降或環(huán)境溫度上升，從而使扭矩/轉(zhuǎn)速系數(shù)盡可能與應用要求精確匹配，此外還可以在不費力的情況下評估多個不同直徑的發(fā)動機，確定最佳解決方案。
電機繞組專業(yè)知識突出的小規(guī)模手工制造商
作為電機制造商，Wittenstein能夠生產(chǎn)具有集中和分布式定子繞組的電機，如果需要也可以針對特殊安全要求冗余設(shè)計繞組。Cyber Kit系列的內(nèi)置電機大多采用分布式繞組原理，其特點是使用壽命長，齒槽轉(zhuǎn)矩小。
圖3 鑒于其緊湊性和可集成性，無外殼電機為新機器的設(shè)計提供了最大的自由度
原因是，將線圈懸掛到凹槽中是采用手工完成的，這項要求細膩和沉穩(wěn)的工作由經(jīng)驗豐富的專業(yè)人員完成，他們將電線小心翼翼地放入槽中，不產(chǎn)生機械應力，因此不會損壞絕緣部分，由此制成了特別經(jīng)久耐用的內(nèi)置電機，全銅填裝可根據(jù)特定應用進行優(yōu)化，此外還有一個特點是齒槽扭矩非常小，只有大約千分之一，因此可以實現(xiàn)非常精確的移動。如果纏繞定子，那么它和纏繞頭要么用樹脂進行浸漬，要么采用環(huán)氧涂層，當發(fā)動機需要承受很高的熱負荷或需要盡可能大的散熱時，建議使用后者。
手工纏繞定子的工作場所是高度專業(yè)的小批量手工生產(chǎn)廠的一部分，它們擁有一系列用于個性化板材包的機器和沖壓工具以及加工、浸漬和澆鑄定子的設(shè)備，這里提供了必要的靈活性，可以滿足客戶特定的要求，如疊片鐵芯的長度、溫度傳感器或匝數(shù)。
圖4 Cyber Kit 電機系列的內(nèi)置電機大多采用分布式繞組的原理
此外這里也能經(jīng)濟高效地生產(chǎn)精密電機，如Cyber Kit電機，批次量可以是1臺，也可以是少量或幾千臺，同時小規(guī)模手工制造廠也被納入生產(chǎn)和物流結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及創(chuàng)新工廠的流程中，可以從其大量檢測設(shè)施和質(zhì)量標準中受益。
自我整合或完善由客戶決定
在兼具開發(fā)和制造能力的同時，Wittenstein Cyber Motor公司還為客戶提供幫助他們將無殼Cyber Cyber電機集成到相應應用中的解決辦法，進行自我集成時既可以通過咨詢服務(wù)和支持在客戶那里完成，也可以作為Wittenstein聯(lián)合集成過程的一部分，為此客戶需要將其配件交給創(chuàng)新工廠，Wittenstein Cyber Motor公司則負責可安裝部件的完整組裝，包括必要的檢測措施。例如人們采用第二種方式，選擇了EHRT機器制造有限公司，在沖床上為螺紋成型裝置安裝了創(chuàng)新式直接驅(qū)動。該公司碩士工程師、公司開發(fā)/建設(shè)負責人Tobias Campe按照自己的觀點總結(jié)出以下優(yōu)點：“Wittenstein公司擁有專業(yè)知識和工具對電機和我們提供的零配件進行專業(yè)組裝，在僅半年的短期發(fā)展時間內(nèi)，我們還沒有建好相應的生產(chǎn)能力和過程，不過這樣可以讓我們更專注于自己的核心能力。”
圖5 Cyber Kit電機系列中的無殼電機是一個可高度集成的伺服技術(shù)應用解決方案
通過Cyber Kit電機系列的無外殼電機，Wittenstein Cyber電機有限公司進入了一個富有吸引力的市場領(lǐng)域，在這里該公司不僅能夠展示其特殊的開發(fā)、制造和集成能力，還可以全方位地為客戶提供咨詢。無外殼電機不是每個電機制造商都能提供的，因為咨詢工作量大且很復雜，一方面必須熟悉技術(shù)知識及其內(nèi)在聯(lián)系，如電機本身、在用戶機殼中的位置或電機與電子裝置的配合、電機調(diào)試、參數(shù)設(shè)置以及通過合適的冷卻方法去除驅(qū)動器中產(chǎn)生的熱量，另一方面客戶還面臨一系列檢測和認證方面的法律義務(wù)，因為購買無殼電機的客戶自己可以成為制造商或者以制造商的身份出現(xiàn)。
圖6 需要時也可以針對特殊的安全要求冗余設(shè)計繞組
無殼電機需要特殊的專業(yè)咨詢知識
那些將無殼電機裝配到自產(chǎn)機器中并銷售它們的終端客戶需要承擔所有相關(guān)責任，例如進行符合標準的測試、提供操作說明和用銘牌進行電機標識，一方面他必須能夠且愿意承擔技術(shù)和法律方面的全部責任，不過另一方面他也能從這一電子驅(qū)動的機械部件所帶來的技術(shù)性和經(jīng)濟性設(shè)計潛力中受益。作為機器組成部分的電機只需要很少的空間和接口，總體而言是一種特別緊湊和輕便的驅(qū)動解決方案。
緊湊性和集成度、精確性與多功能性、高效及堅固等是Cyber Kit無殼伺服電機的特點。此外，它們還為測量和測試技術(shù)、電氣自動化、半導體、電子制造、裝配和加工機械、機器人技術(shù)以及包裝技術(shù)等領(lǐng)域提供了大量的個性化驅(qū)動解決方案。Wittenstein Cyber 電機有限公司在開發(fā)、生產(chǎn)和集成方面的專業(yè)知識能夠確保高性能驅(qū)動解決方案無實施風險。
