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고급 정밀 모터가 IoT 융합

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2018-10-30 (화) 15:45 조회 : 35

고급 정밀 모터가 IoT 및 산업 혁명 4.0을 어떻게 돕는 것일까?

 

메인.jpg

출처: ManufacturingTomorrow
번역: K-SmartFactory

 

정확한 모션 조절의 필요성은 제조 현장에서 다양한 작업장으로 제품을 이동시키는 것에서부터 시설을 통해 완제품을 이동하는 물류에 이르기까지 현재 회선에 놓여 있는 많은 요구들에 의해 제기된다.
내장형 전자 기능성이 현대 사회의 모든 측면으로 확산되면서 전자 디자인 산업은 흥분하고 있다. 사물 인터넷(IoT)과 산업 4.0이라고도 하는 차세대 스마트 제조의 급격한 성장은 디자이너에게 강력하고, 작고, 정확하며, 효율적인 모션 지원 솔루션을 개발하도록 요구하고 있다.
전기 모터는 1세기 이상 존재해왔지만, 초기 디자인은 비효율적이고, 크고, 부정확했다. 희귀한 접지 자석과 고급 브러시리스 DC 모터(BLDC) 모터 설계의 등장으로 인해 좁은 공간에 들어갈 수 있을 만큼 크기가 작고 실제 작업을 수행할 수 있을 만큼 강력하며 무선 애플리케이션에 사용할 수 있을 만큼 점차 효율적으로 변하게 되었다.
높은 기능성은 있지만 비용 효율적인 제품을 만들기 위해서는 전자 엔지니어가 설계하는 모든 시스템에서 최적의 성능을 발휘해야 한다는 것을 의미한다. 고성능 BLDC 모터는 오늘날의 까다로운 애플리케이션에 필요한 성능과 경제성을 제공할 수 있다. 여기에는 스마트 홈에 있는 기기부터 자체 추진 IoT 기기, 산업용 공장 바닥, 오일 및 가스 시추 및 추출 작업에 이르는 다양한 애플리케이션이 포함된다.
산업용 애플리케이션의 경우 로봇 취급 및 조립 시스템의 모터는 매우 안정적이고 비용 효율적이며 공간 효율적이어야 한다. 이 새로운 세대의 모터를 가능하게 한 많은 기술은 이전에 다양한 과학 및 마일/에어로 응용되어 사용되었지만, 이러한 핵심 기술은 이제 비용이 낮아지고 다양한 산업 솔루션에 통합되고 있다.
포장 설계를 간소화하는 방법 중 하나는 모터 자체를 제품의 본체에 부착하는 것이며 외부 이동 지점에 부착하는 것이 아니다. 로터/스테이터 부품 세트라고도 하는 프레임 없는 BLDC 모터 디자인은 모터가 주어진 조립체 내에 완전히 통합될 수 있게 해주며, 결과적으로 최대의 토크 대 볼륨 구성이 가능하다. 용도에 따라 모션 축이 공간 제한적일 때 일반 원통형 형식이나 평탄한 팬케이크 스타일의 모터를 사용할 수 있다.

 

자율주행차

 

대부분의 사람들은 무인 또는 자동 차량의 주제가 떠오를 때 항공기나 자동차를 떠올리지만, 그 분야는 바다 속 깊이까지 도달한다. 원격 작동 수중 차량(ROV) 산업의 발전은 검색 및 구조, 해양 보안, 군사, 수력 산업, 해양 석유 장비 검사 및 과학 연구 등과 같은 용도에 사용할 수 있는 민첩한 기계를 위한 시장을 만들었다.
이러한 상황에서 사용되는 검사 등급 ROV는 작업자 성능 및 검사 결과가 최상인지 확인하기 위해 필요한 장소로 쉽게 이동 및 배치될 수 있도록 소형이어야 한다. 이러한 종류의 차량은 일반적으로 10마력 미만에서 작동하며, 위치 조정 및 항법 작업을 위해 프로펠러에 직접 부착된 소형 스러스터 모터를 사용한다.
사용되는 모터는 물, 오일 및 기타 액체에서 안정적으로 작동할 수 있는 낮은 프로필을 제시해야 한다. 최신 세대의 고급 BLDC 모터는 ROV 검사 클래스 요구 사항을 충족할 뿐만 아니라, 작은 크기, 전원 및 효율성을 통해 낮은 소음으로 효율적인 설계를 구현할 수 있다. 맞춤형 모터는 이 특수 시장 분야에 적용되며, 내장 및 비프레임 기계 구성 모두에서 컴팩트한 디자인을 제공한다.
항공 및 바퀴가 달린 애플리케이션에는 여전히 화석 연료로 작동되는 자율 차량이 있지만, 크기가 작고 통합이 용이하기 때문에 점점 더 많은 제조업체들이 전기 시스템으로 이동하고 있다. 화석 연료에 비해 전기 시스템의 장점에는 탄소 배출량 감소, 소음 감소, 배출량 감소 등이 있다. 배기 가스와 소음의 부족은 최소의 크기와 음향 서명이 필요한 경찰 및 군사 솔루션과 같은 많은 다른 응용 분야에 도움이 된다.
전기와 화석 연료 시스템에 대한 또 다른 간과되는 이점은 전기 시스템이 거의 모든 인간의 환경, 심지어 깨끗한 방에서 안전하게 작동할 수 있다는 것이다. 그러한 능력은 어떤 자연도 배출하는 시스템으로는 불가능하다. 자동 지게차, 이동식 장비 카트 및 부품 쓰레기통, 작업장 바닥 스쿠터 및 기타 자가 구동 기어도 전기 모터로 주행할 때 훨씬 더 조용하게 작동하므로 작업장에 통합이 용이해진다.

 

배터리 수명

 

비교적 높은 듀티 사이클에서 작동하는 강력한 전기 모터는 에너지 공급과 저장 시스템에 대하여 엄격한 요구를 둔다. 또한 전력 인프라는 가능한 한 비용 효율적이어야 한다. 효율적인 전기 모터는 그러한 수요를 감소시킨다.
배터리 수명을 극대화하는 것은 다양한 미션 크리티컬 시스템에서 결정적인 요소로, 관련된 장비의 신뢰성과 수명이 해당 임무의 결과에 영향을 미칠 수 있다. 원격 조종 군용 차량뿐 아니라 배터리로 작동하는 의료기기에서 까다로운 상황에서 몇 분 더 오래 지속되는 능력은 상당한 차이를 만들 수 있다. 이러한 요구 사항은 중요한 시스템에 국한되지 않는다. 배터리 작동 시스템의 수명을 늘리는 것은 전화기에서 자동차에 이르기까지 장비 제조업체의 주요 사항이다.
이러한 요구를 해결하기 위해, 프레임 없는 브러시 없는 최신 DC 모터는 90% 이상의 매우 높은 운영 효율성을 제공하는 설계를 통해 다양한 구성으로 사용할 수 있다. 이를 통해 기존 설계에 비해 배터리 수명을 연장할 수 있다. 배터리에 의존하는 애플리케이션의 경우, 배터리(또는 슈퍼캐패시터 또는 리플로우 셀)를 충전해야 하기 전에 주어진 애플리케이션에서 가장 긴 작동 시간을 달성하는 데 있어서 모터의 효율이 종종 결정적인 요인이 된다.

 

열악한 환경

 

오일 및 가스 작동과 같은 가혹한 환경에서 가정용 BLDC 모터를 사용하는 애플리케이션에는 설계에 대한 추가 요구사항이 있다. 이러한 요구를 적절히 해결하기 위해, 이러한 애플리케이션을 위한 모터는 최대 205°C 및 30,000 PSI로 정격되어야 하며, 1000g를 초과하는 충격 부하를 견딜 수 있고 25g RMS의 진동 저항을 가지고 있어야 한다.
예를 들어 그림 3의 브러시리스 DC 모터는 가장 극단적인 외부 온도 및 압력 환경에 맞게 설계되었다. 이 BLDC 모터는 높은 외부 온도와 압력에서 성능을 보장하기 위해 사용 가능한 가장 광범위한 환경 테스트 프로토콜 중 일부에 따라 검증되었다. 극한 용도에서의 부하 이러한 모터는 특정 요구 사항에 맞게 사용자 정의가 가능하고 광범위한 토크와 속도로 사용할 수 있으며 기어박스 또는 기타 피드백 시스템을 위해 구성할 수 있다.


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