Вход |  Регистрация
 
 
Время электроники Воскресенье, 11 декабря
 
 


Это интересно!

Новости


Обзоры, аналитика

Итоги Форума и премии «Живая электроника России - 2016»


Интервью, презентации

Ранее

SH2A — новое слово в промышленной автоматизации

В статье рассказывается о возможностях быстродействующего микроконтроллера (МК) SH7216 из семейства SuperH от Renesas, который идеально подходит для задач автоматизации производства, особенно в области управления двигателем и создания однокристальных приводов.

Программируемые ИС смешанного сигнала для управления приводом

В статье рассматриваются преимущества однокристального решения на базе новой технологии SmartFusion компании Actel, которое предназначено для использования в промышленном оборудовании.

Вентильно-индукторные двигатели в «зеленых» системах

Электронная промышленность продолжает переход от неэффективных асинхронных двигателей к вентильно-индукторным двигателям (ВИД) с высокой энергоэффективностью и улучшенными массогабаритными показателями — параметрами, которые отвечают нуждам современной электроники. В статье рассматриваются преимущества таких двигателей и вопросы их практического применения.

Реклама

По вопросам размещения рекламы обращайтесь в отдел рекламы

Реклама наших партнеров

 

3 декабря

Решения на основе электропривода maxon motor и Harmonic Drive для космического применения





Вы можете скачать эту статью в формате pdf здесь.

Скрыть/показать html версию статьи
background image
38
www.elcomdesign.ru
Электропривод в настоящее время распространён
повсеместно. Не является исключением и космическая
техника. Как и остальные области применения приводов,
она нуждается в современных компактных и надёжных
решениях, соответствующих условиям работы и предъ-
являемым требованиям. Среди мировых производителей,
предлагающих решения такого уровня, — компании
maxon motor (Швейцария) и Harmonic Drive (Германия). Мы
рассмотрим вопросы, связанные с применением продук-
ции этих компаний в космических приложениях.
Космические аппараты — это одна из самых сложных
областей применения приводов по жёсткости предъяв-
ляемых требований. Используемые в космосе техниче-
ские средства должны работать в очень специфических
условиях: вакуум, невесомость или небольшая сила
тяжести, экстремальные температуры, вибрации, удары
и перегрузки, ионизирующие излучения. К оборудо-
ванию предъявляются и иные требования, такие как
компактность, малый вес, высокая надёжность, высо-
кий КПД, низкое потребление энергии. Большинство
перечисленных факторов отсутствует в наземных при-
менениях или не действует одновременно, что влечёт
необходимость применения специализированных ком-
плектующих изделий, изготовленных с учётом указан-
ных требований.
Чтобы очертить круг задач, которые можно решить
при помощи изделий, предлагаемых компаниями maxon
motor и Harmonic Drive, рассмотрим ассортимент их про-
дукции.
Компания maxon motor производит коллекторные
двигатели мощностью до 250 Вт с диаметрами от 6 мм и
бесколлекторные мощностью до 400 Вт с диаметрами от
6 мм. Двигатели могут поставляться в сборе с редуктора-
ми и энкодерами. Имеются винтовые передачи и широкий
ассортимент контроллеров.
Компания Harmonic Drive производит волновые редук-
торы в различных исполнениях с выходным моментом
до 6 кНм и планетарные редукторы высокой точности с
Олег Сергеев, инженер по технической поддержке, ЗАО «Авитон»
решения на основе электропривода
maxon motor и Harmonic Drive
для космического применения
Рис. 1. Модельный ряд продукции maxon motor
Рис. 2. Редуктор CPL Harmonic Drive
выходным моментом до 8 Нм. Также выпускаются синхрон-
ные серводвигатели и сервоприводы на их основе с мощ-
ностью до 3 кВт и ряд контроллеров.
Широкий ассортимент продукции позволяет решать
многие задачи построения приводов различной мощности
и точности. Большинство серийных изделий может стать
основой для исполнения, соответствующего требованиям
космических применений.
Соответствие двигателей и редукторов требованиям
космических применений обеспечивается путём внесения
в конструкцию ряда существенных изменений, основные
из которых приведены ниже.
Смазка. В редукторах смазка является одним из
самых критичных компонентов для космических при-
менений. В двигателях смазка используется в подшип-
никах, установленных на вал двигателя. Используются
специальные сорта смазок — консистентные и твёр-
дые. В подшипниках качения используются специ-
альные покрытия дорожек и шариков, вкладыши из
специальных материалов (фенол, ПЭЭК) [1]. Стойкость к
радиации также является важным фактором для выбо-
ра смазки.
Конструкционные материалы. Чрезвычайно широкий
диапазон рабочих температур влечёт необходимость
тщательного подбора материалов по коэффициентам
теплового расширения. Работа в условиях вакуума добав-
ляет ряд ограничений на выбор материалов. Для клеевых
соединений применяются специальные марки клеев.
Изоляционные материалы выбираются стойкие к газовы-
делению и радиации (тефлон).
Оптимизация массы изделия. Изделия, предназна-
ченные для эксплуатации в космосе, могут разрабаты-
ваться на основе облегчённых серийных продуктов или
специально разработанных конструкций со сниженной
массой [2]. Для таких задач могут применяться двигатели
с высокой удельной мощностью, что обеспечивается при-
менением высококачественных магнитов и рядом кон-
структивных решений.
Контроль качества. При изготовлении изделий для кос-
мических проектов применяется специальная программа
background image
39
электронные компоненты №11 2010
контроля качества продукции, в которую включаются спе-
циальные проверки и испытания в составе и с требования-
ми, согласованными с заказчиком.
Подобный комплекс мероприятий требует плот-
ного сотрудничества потребителя и производителя.
Хорошим примером такого сотрудничества может слу-
жить изготовление двигателей для марсоходов Spirit
и Opportunity, выполненное компанией maxon motor
для JPL (Лаборатория реактивного движения, НАСА).
Важным условием для такого сотрудничества является
предоставление потребителем максимально полной
информации о приложении, в котором будет исполь-
зован привод, и об условиях его работы. Специальный
порядок изготовления изделий для космического при-
менения увеличивает их стоимость по сравнению со
стандартным исполнением, но затраты оправдываются
надёжностью получаемого решения, от чего зависит
успех космической экспедиции.
Компания Harmonic Drive (Германия) имеет большой
опыт по поставке изделий для космической отрасли.
Практически с самого основания компании её изделия
использовались в космических аппаратах в экспедиции на
Луну — «Аполлон-15», «Аполлон-16» и «Аполлон-17» (1971—
1972 гг.). В экспедиции применялся луномобиль (Lunar
Rover). Редукторы Harmonic Drive (HD) были установлены в
мотор-колёсах (4 колеса).
В автоматических межпланетных зондах «Пионер-10»
и -11 (1972 г.) для исследования Юпитера и Сатурна в при-
воде фотополяриметра, получавшего фотографии высоко-
го разрешения, были установлены редукторы HD.
В экспедиции Mars Pathfinder (1997 г.) редукторы HD
использовались в марсоходе Sojourner в приводах колёс.
Также они были использованы в приводах раскрытия сол-
нечных батарей посадочного модуля [3].
Экспедиция Mars Exploration Rover (2004 г.). На плане-
ту были доставлены два марсохода Spirit и Opportunity.
В каждом из них было установлено 19 приводов, из них
12 — с использованием редукторов HD: 6 приводов
мотор-колёс; 4 привода поворота колёс и 2 привода
поворота антенны. Решения, использованные в этих
марсоходах, на практике подтвердили высокую надёж-
ность. Марсоходы проработали более 2000 дней при
запланированных 90. Марсоход Spirit находился на ходу
до мая 2009 г. Связь с ним была потеряна в марте 2010 г.
Второй марсоход проработал более 6 лет и продолжает
работу [4].
Редукторы HD часто применяются в приводах раскры-
тия солнечных батарей спутников. С их использованием
был разработан специальный сервопривод для подобных
применений (компания RUAG, привод Septa31). Для дру-
Рис. 3. Марсоход Spirit
background image
40
www.elcomdesign.ru
гого проекта был разработан двухступенчатый волновой
редуктор с редукцией 5150:1. С 1991 г. было запущено
более 50 различных спутников, в которых использовались
изделия Harmonic Drive.
В малогабаритном роботе для исследования Меркурия
редуктор HD стоял в приводах гусениц [5]. Для этого про-
екта был разработан малогабаритный редуктор со входом
через коническое зацепление.
Компания maxon motor также имеет опыт работы с кос-
мической отраслью. Её двигатели неоднократно использо-
вались в космических аппаратах, в т.ч. совместно с редук-
торами Harmonic Drive.
В марсоходе Sojourner (экспедиция Mars Pathfinder,
1997 г.) было установлено 11 двигателей maxon motor:
6 — в приводах вращения колёс; 4 — в приводах поворота
колёс и 1 — в приводе подъёма спектрометра.
В каждом из марсоходов Spirit и Opportunity (экспеди-
ция Mars Exploration Rover, 2004 г.) было установлено по 19
двигателей: 6 приводов мотор-колёс; 4 привода поворота
колёс; 3 привода в манипуляторе; 2 привода в камере; 2
привода поворота камеры и 2 привода поворота антенны.
Оба марсохода успешно выполнили программу работ, а
один из них работает до сих пор. Также приводы maxon
motor были установлены в посадочных модулях «Бигль-2»
(Mars Express, 2003 г.) — 17 шт. [6] и в «Фениксе» (Mars Scout,
2007 г.) — 9 шт.
В отечественной космической отрасли также находят
применение высокопроизводительные и надёжные реше-
ния от maxon motor и Harmonic Drive. В нескольких про-
ектах планетоходов применялись двигатели maxon motor
и корпусные редукторы Harmonic Drive. Манипулятор
спускаемого аппарата в проекте «Фобос-Грунт» также
содержит бесколлекторные двигатели maxon motor.
Другие применения: приводы раскрытия солнечных бата-
рей, манипуляторы для космических аппаратов, электро-
приводы систем терморегулирования.
За прошедшие годы накоплен большой опыт по изго-
товлению приводов для космических аппаратов. При
жёстких требованиях к техническим характеристикам и
условиям работы приводов имеется большой положи-
тельный опыт их практического применения. Успешная
работа космических аппаратов подтвердила высокую
надёжность приводов, предлагаемых компаниями
maxon motor и Harmonic Drive.
ЛИТЕРАТУРА
1. I. Schäfer, P. Bourlier etc., Space lubrication and performance
of harmonic drive gears. Proceedings of the 11th ESMATS Symposium.
Lucerne. Switzerland. 2005.
2. P. Bourlier, I. Schäfer etc. Doing more with less: innovative, new
lightweight harmonic drive component sets. Proceedings of the 12th
ESMATS Symposium. Liverpool. UK. 2007.
3. K. Ueura, R. Slatter Development of the harmonic drive gear
for space applications. Proceedings of the 8th ESMATS Symposium.
Toulouse. France. 1999.
4. www.nasa.gov/mission_pages/mer/index.html.
5. I. Schäfer, S. Klinkner Präzisionsgetriebe für die Raumfahrt//
Antriebstechnik. 4/2006.
6. N. Phillips Mechanisms for the Beagle2 lander. Proceedings of the
9th ESMATS Symposium. Liege. Belgium. 2001.
События рынка
| Motorola разделитСя на две кОмпании |
В новом году Motorola, американский производитель сотовых телефонов и
средств связи, разделится на две отдельные публичные компании. Официально это разделение должно произойти до 4-го
января 2011 г. Нынешние подразделения Mobile Devices and Home Businesses, превратившись в самостоятельную компанию
Motorola Mobility с Санджай Джа (Sanjay Jha) во главе, будут продолжать заниматься мобильными устройствами и продукцией
для домашних приложений, а в введении Motorola Solutions останутся производство оборудования связи и корпоративные
решения. Руководителем Motorola Solutions станет нынешний исполнительный директор компании Грег Браун (Greg Brown).
По мнению Брауна и Санджая Джа, разделение пойдет на пользу компании, ее акционерам, клиентам и сотрудникам.
Впервые дискуссии о таком разделении возникли в январе 2008 г., а в марте того же года компания заявила о том, что
реструктуризация начнется позже. Это заявление было сделано в то время, когда компания испытывала явный недостаток
в производстве такого мобильного телефона, который пользовался бы популярностью, сравнимой с Razr.
Несмотря на то, что нынешняя модель Droid буквально «улетает» с прилавков, Motorola оценивает свое положение
на рынке мобильных телефонов как достаточно трудное. Продажи Droid позволили отделению Mobile Devices стать при-
быльным впервые за более чем три года. В III кв. объемы продаж составили 2 млрд долл., что на 20% выше прошлогоднего
показателя. Совокупный объем продаж за этот квартал вырос на 13% по сравнению с прошлогодним показателем, соста-
вив 4,9 млрд долл.
Аналитики компании Zacks Investment Research положительно оценивают это разделение.
www.elcomdesign.ru
новоСти Силовой электроники
| кОмпания azzurro SeMiconDuctorS aG, пОСтавщик кремниевых плаСтин, завершила инвеСтициОнный
раунд на Отметке 14,5 млн еврО. |
Эти средства пойдут на создание производства в Дрездене, Германия, а также на раз-
витие производства с использованием технологии создания эпитаксиальных полупроводниковых пластин GaN на Si.
В самом последнем раунде финансирования принимали участие новые компании Wellington Partners, Good
Energies и Emerald Technology Ventures, к которым присоединились известные инвесторы Cedrus Private Equity и IBG
Innovationsfonds.
Компания Azzurro (Магдебург, Германия), учрежденная в 2006 г., образовалась на основе части исследовательской
группы из Магдебургского университета имени Отто фон Герике. Компания выпускает эпитаксиальные GaN-подложки диа-
метром до 150 мм, которые применяются в производстве и разработке светодиодов и силовых полупроводников. Azzurro
планирует заняться производством стандартных 200-мм кремниевых пластин со слоями нитрида галлия.
Эрвин Вульф, глава Azzurro, заявил о том, что его компания семь лет упорно работала над коммерциализацией своей
технологической платформы. Azzurro получила высокую оценку деятельности со стороны заказчиков и в настоящее время
наращивает производственные мощности по крупносерийному выпуску эпитаксиальных GaN-подложек.
www.elcomdesign.ru
background image
Оцените материал:

Автор: Олег Сергеев, инженер по технической поддержке, ЗАО «Авитон»



Комментарии

0 / 0
0 / 0

Прокомментировать





 
 
 




Rambler's Top100
Руководителям  |  Разработчикам  |  Производителям  |  Снабженцам
© 2007 - 2016 Издательский дом Электроника
Использование любых бесплатных материалов разрешено, при условии наличия ссылки на сайт «Время электроники».
Создание сайтаFractalla Design | Сделано на CMS DJEM ®
Контакты