Асинхронное мотор колесо

Вот уже лет семь работаю с асинхронными мотор-колесами, а до сих пор сталкиваюсь с тем, что их путают с синхронными решениями. Многие почему-то считают, что асинхронные системы менее надежны - полная ерунда, если правильно подойти к проектированию магнитной системы.

Особенности конструкции

Помню, как в 2018 году мы тестировали прототип для складских AGV - тогда впервые столкнулись с проблемой перегрева обмотки. Оказалось, дело не в самом принципе работы, а в неправильном расчете воздушного зазора. Пришлось переделывать всю систему охлаждения, зато теперь этот опыт используем во всех проектах.

Интересно, что многие недооценивают важность качества стали для магнитопровода. В прошлом году сравнивали три разных марки - разница в КПД достигала 12%. Кстати, именно тогда начали плотно сотрудничать с ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи, их инженеры подсказали интересное решение по ламинированию.

Еще один нюанс - крепление подшипникового узла. Казалось бы, мелочь, но именно здесь чаще всего возникают проблемы с вибрацией. Пришлось разработать специальную систему балансировки, которую теперь применяем даже в компактных моделях.

Практические сложности

Самое сложное в асинхронных системах - это точное управление моментом. Помню, для проекта автоматических погрузчиков пришлось полностью переписывать алгоритмы ШИМ. Полгода ушло только на отладку датчиков Холла.

Теплоотвод - отдельная головная боль. В промышленных AGV от https://www.zhlun.ru пришлось делать гибридную систему: жидкостное охлаждение плюс алюминиевый радиатор. Зато теперь эти наработки используют в тяжелых беспилотных транспортных средствах.

Иногда сталкиваюсь с мнением, что асинхронные мотор-колеса плохо держат низкие обороты. Это не совсем так - все зависит от качества энкодера и системы управления. В последних проектах удалось добиться стабильной работы даже на 5 об/мин.

Реальные кейсы

В 2021 году делали систему для автоматизированного склада - 40 AGV с асинхронными мотор-колесами. Через три месяца эксплуатации выявили интересную особенность: при постоянной работе в режиме старт-стоп износ щеток оказался ниже расчетного.

А вот с роботами-уборщиками вышла осечка - не учли влияние моющих средств на изоляцию. Пришлось экранировать обмотку специальным составом. Кстати, именно после этого случая ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи доработали свою стандартную конструкцию.

Сейчас тестируем новую систему рекуперации - в асинхронных моторах это всегда было слабым местом. Первые результаты обнадеживают: на спусках удается возвращать до 15% энергии против обычных 8-9%.

Технические нюансы

Мало кто учитывает влияние температуры на магнитные свойства постоянных магнитов. При перегреве всего на 40-50 градусов можно потерять до 20% момента. Поэтому сейчас все чаще переходим на редкоземельные сплавы, хоть и дороже.

Интересный момент с КПД - максимальный показатель достигается только в узком диапазоне нагрузок. Для складской техники это не критично, а вот для промышленных роботов пришлось разрабатывать адаптивную систему управления.

Заметил, что многие производители экономят на защите от эдс самоиндукции. А потом удивляются, почему выходят из строя управляющие платы. В проектах ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи эту проблему решают комплексно - через специальные демпфирующие цепи.

Перспективы развития

Сейчас экспериментируем с бессенсорным управлением - пока стабильность оставляет желать лучшего, но для некоторых применений уже подходит. Особенно перспективно выглядит для мобильных роботов с автоматической навигацией.

Намечается интересный прорыв в области материалов магнитопровода - новые аморфные сплавы позволяют снизить потери на гистерезис почти вдвое. Правда, пока сложности с обработкой таких материалов.

Если говорить о трендах, то явно прослеживается движение к модульным конструкциям. Как раз в https://www.zhlun.ru недавно представляли новую платформу, где можно комбинировать разные типы обмоток в зависимости от задач.

Выводы и наблюдения

За годы работы пришел к выводу, что асинхронное мотор-колесо - это не панацея, но и не атавизм. Главное - понимать, где его применение действительно оправдано. Для динамичных AGV - идеально, для точных позиционирующих систем - уже нет.

Сейчас часто советую коллегам не гнаться за модными тенденциями, а тщательно считать экономику проекта. Иногда проще поставить синхронный двигатель, чем переплачивать за систему управления асинхронным.

Из последних наработок - научились эффективно комбинировать разные типы мотор-колес в одной системе. Например, в проектах тяжелых беспилотных транспортных средств используем асинхронные приводы только для основных осей, что дает заметную экономию.