科尔摩根 KBM 电机在高动态转台中毫秒必争

　    在工业制造领域，转台一直是其中一个重要的结构，在各个行业应用中都扮演着十分重要的角色。近年来，国内太阳能新增装机量日益增长，有效提高太阳能硅片产能的需求日益凸显，其中以太阳能印刷机最具代表。目前最主流也是最高效率的太阳能印刷机是四工位状态，它的每一次节拍都直接关系到整条产线的效率，充分体现了毫秒必争的意义。

　　为了满足太阳能硅片生产厂家要求，原始设备制造商(OEM)采用科尔摩根无框直驱电机(KBM系列)， 根据实际应用需求，封装定制化转台电机，将原工位节拍从400ms提高到300ms，并且在300ms基础上，再次使用科尔摩根直驱方案进行机型升级，提升到200ms，同时实现定位精度达到1‰度。

　　设备面临的挑战

　　目前主流的太阳能光伏硅片丝网印刷机，采用的是四工位的转台结构设计。这种四工位旋转平台使得产生碎片时更容易处理，同时灵活应用四个工位分别完成不同动作，从而提高生产效率。

　　根据丝网印刷转台的设计工艺，可以看出这样的转台结构，盘面相对较大，结构复杂，整体机械惯量也很大。所以提高节拍对电机的要求非常高，在瞬间出力以及快速整定方面都有着严格的要求。根据客户的要求，需要在原整个运行节拍400ms左右旋转90°，并且在该时间内是整定结束，同时在这个时间内定位精度为1‰度的基础上，提速到300ms，这意味着较原来速率提高了30%，更高速的转台则需要提速到200ms 左右，直接缩短一半的时间。

　　

　　图 1 太阳能光伏硅片丝网印刷机工作图

图 2 科尔摩根直驱技术方案

　　

　　图 3 KBM 系列无框直驱电机

　　科尔摩根直驱技术解决方案

　　针对这种高速高动态转台需求，科尔摩根采用直接驱动技术，提供KBM系列高压无框电机封装方案，配合高性能AKD伺服驱动器，解决转台提速问题，实现了在原基础上速率提高30%-50%，并且在精度上也完全实现了客户的需求。

　　首先，在电机选择方面，由于客户给出转台的惯量是5.2kg/m2，这相对电机来说，惯量较大。因为系统惯量越大， 响应时间就越慢，所以具有较大惯量的大直驱电机KBM是该应用的最佳选择。KBM所采用的先进电磁设计，在同样的扭矩输出情况下，电机体积更小、旋转更平稳、齿槽效应非常小;同时，多样化的尺寸以及多重标准绕组，提高了设计方案的可配置性，减少了设计解决方案的时间。科尔摩根采用惯量较大的KBM88系列电机，保证惯量比在20以内，使得整个调试整定更加迅速。

　　其次，在电机封装方面，对于这种大电机的封装，很多厂商并没有太多把握，我们提供了整体封装方案。同样，我们也支持客户进行定制化的自行封装，并帮助培训和指导客户规避封装中的问题。包括轴承的刚性要求，编码器的选择，封装方式等。封装完成后，对电机的转子轴做径向和轴向跳动测试， 均达到5μm以内，从而保证最终转台的精度。另外，在实施这个方案时，同时增加的水冷设计，有效地提高电机的持续扭矩输出。

　　AKD伺服驱动器的性能也至关重要，AKD伺服驱动器具有业界领先的三环刷新频率(670ns电流环刷新、62.5μs速度环刷新、125μs位置环刷新)以及先进的伺服技术，比如高阶观测器、双二阶滤波器以及高精度伺服算法，从而缩短整定时间。

　　给客户带来的收益

　　科尔摩根KBM电机搭配AKD高性能伺服驱动器在高动态转台中的应用，让客户设备更具竞争力：

　　· 90°定位整定时间从 400ms 减少到 200ms 左右;

　　· 通过水冷设计，工作效率提高 60%+;

　　· 定位精度和重复定位精度更稳定。