EN
Snelle koppelingen
De groeiende vraag naar automatisering in de productie- en dienstensector drijft de snelle ontwikkeling van humanoïde robots. Met de toename van vrijheidsgraden (DOF) en de verbetering van de reactiesnelheid op de omgeving zijn humanoïde robots geavanceerder geworden, waardoor ze menselijke bewegingen realistischer kunnen simuleren. Hogere vrijheidsgraden betekenen dat humanoïde robots meer motoraandrijvingen nodig hebben, en spoelen spelen een belangrijke rol in de motorregeling, energiebeheersing en signaalverwerkingssystemen van humanoïde robots.
1- De belangrijkste toepassing van spoelen in humanoïde robots
Spoelen worden voornamelijk gebruikt in humanoïde robots voor motoraandrijving, energiebeheer en signaalverwerking.
Motoraandrijving: Hoogwaardige humanoïde robots op de markt hebben meestal 40 tot 50 gearticuleerde motoren, die de vrijheid en flexibiliteit van de robot bepalen. De inductor drijft de motor via energieopslag en stroomgladheid soepel aan, waardoor het motorsysteem van de humanoïde robot gezamenlijke beweging, houdingsaanpassing en dynamisch evenwicht kan realiseren. Motoraandrijvingen en hoogvermogenbelastingen vereisen inductoren met hoge verzadigingsstroomkenmerken en hoge stroomdoorlaatcapaciteit om om te gaan met ogenblikkelijke stroomfluctuaties. Tegelijkertijd is het noodzakelijk om verliezen te verminderen om de systeemefficiëntie te verbeteren en de levensduur van de batterij te verlengen.
Energiebeheer: Inductoren zijn de kerncomponenten van DC-DC-converters (zoals buck- en boost-circuits) in vermogensbeheersystemen en zorgen voor een stabiele voeding bij verschillende spanningen voor AI-processors, sensoren, communicatiemodules, enzovoort, waardoor energieverdeling en conversie-efficiëntie worden geoptimaliseerd. Er is een lage gelijkstroomweerstand (DCR), hoge conversie-efficiëntie om vermogensverlies te verminderen, hoge verzadigingsstroom en goede temperatiestabiliteit vereist.
Signaalverwerking: In signalenverwerkingssystemen worden inductoren voornamelijk gebruikt om hoogfrequentgeluid en EMI te onderdrukken, wat de signaalschuwerheid waarborgt. Bijvoorbeeld, in het perceptiesysteem, helpt het bij het realiseren van de perceptie en interactieve feedback van humanoïde robots op de externe omgeving. In communicatie- en besturingssystemen gebruiken inductoren EMI-ontwerp om de anti-interferentiecapaciteit van radar-, camera-, draadloze communicatie- en andere modules te waarborgen, en verbeteren de operationele stabiliteit van de apparatuur.
Figuur 1: De belangrijkste locatie van de gezamenlijke motor van de humanoïde robot (afbeelding van TI)
2- De vraag naar spoelen voor humanoïde robots
Het elektronische systeem van humanoïde robots is complex, en om nauwkeurige bewegingsregeling en betrouwbare communicatie te realiseren, is de ondersteuning van basiscomponenten zoals spoelen onontbeerlijk. De technische kenmerken van humanoïde robots bepalen ook hun hoge eisen aan de prestaties en structurele vormgeving van spoelproducten. De eisen zijn voornamelijk als volgt:
2.1 Miniaturisering en hoge vermogensdichtheid
De inwendige ruimte van humanoïde robots is uiterst compact, met integratie van een groot aantal motoren, rekenunits (CPU/GPU), sensoren, enzovoort, en de voedingscircuitplaat (zoals POL, point-of-load-omvormer) moet miniaturisering vertonen. Spoelen moeten klein en lichtgewichtig zijn om te passen bij compacte constructieontwerpen, maar ook een hoog vermogensdichtheid hebben om hoog vermogen te leveren op een kleine oppervlakte. Spoelen met gegoten of afgeschermde constructie kunnen zeer hoge verzadigingsstromen en stroomverhoging door temperatuurstijging weerstaan in een klein formaat, wat essentieel is om hoog vermogen te realiseren op beperkte ruimte.
2.2 Sterke anti-elektromagnetische interferentieprestaties
Het interne elektromagnetische milieu van robots is complex, met hoogfrequente digitale schakelingen, sterke schakelruis van motorbesturingen en gevoelige sensoren (zoals IMU's en camera's). Het gebruik van onafgeschermd spoelen zal een sterk magnetisch veld genereren en fungeren als bron van elektromagnetische storingen, wat de stabiliteit van sensorwaarden en het regelsysteem ernstig kan beïnvloeden. Afgeschermde spoelen hebben minimale magnetische lekking, waardoor elektromagnetische interferentie effectief wordt verminderd en de betrouwbare werking van andere componenten in het systeem wordt gewaarborgd. Daarom zijn gegoten spoelen, hoogstroom vermogensspoelen en andere vermogensspoelen met magnetisch afgeschermde structuren meer ideale keuzes.
2.3 Hoge verzadigingsstroom
De dynamische belasting van de robot verandert drastisch, zoals bij plotseling starten, bewegen of het tillen van zware voorwerpen, waardoor de stroom door de motor en rekenunit onmiddellijk sterk kan stijgen. De spoel moet in staat zijn om magnetische verzadiging te voorkomen bij hoge stromen (dat wil zeggen dat de inductantie niet scherp daalt), anders raakt de vermogenslus ongecontroleerd en zal de systeemspänning instorten en opnieuw opstarten. Daarom moet de inductantie de eigenschap van "zachte verzadiging" hebben, wat betekent dat de inductantiewaarde bij benadering van de verzadigingsstroom langzaam afneemt, in plaats van abrupt te dalen. Dit biedt een buffer voor het vermogenregelsysteem en verbetert de betrouwbaarheid van het systeem.
2.4 Sterke weerstand tegen trillingen en schokken
Humanoid robots bewegen vaak, hebben veel mechanische trillingen en de inductor moet trillings- en schokbestendig zijn, de soldeerverbindingen moeten stevig zijn, en de behuizing en interne spoel moeten mechanische belasting kunnen weerstaan. De inductor van de geformatteerde structuur volledig verhardt de spoel binnen het magnetische materiaal, wat uiterst hoge mechanische sterkte heeft en zeer sterke schokbestendigheid biedt, waardoor het veel wordt gebruikt in systemen voor humanoïde robots.
2.5 Aanpassing aan hoge-frequentie en hoge-temperatuur omgevingen
De inductor moet goede hoge-frequentie kenmerken hebben, effectief hoge-frequentiestoringen onderdrukken, rimpeling en ruis verminderen, en lage energieverliezen behouden bij hoge frequenties om de omzettings-efficiëntie te verbeteren.
Daarnaast moet de spoel in staat zijn om de waarde van de inductantie stabiel te houden in een omgeving met hoge temperatuur, waarbij de Q-waarde weinig afneemt en de prestaties niet gemakkelijk verslechteren, zodat de inductantieprestaties van de robot betrouwbaar blijven tijdens langdurig gebruik.
Fig. 2 Toepassing van spoel in humanoïde robot
3- Codaca spoeloplossing voor humanoïde robots
In toepassingen zoals humanoïde robots, die hoge vermogensdichtheid, hoog rendement, hoge betrouwbaarheid, complexe EMC-omgevingen en zware mechanische omstandigheden combineren, zijn spoelen met hoge stroom, afgeschermde kern van gelegeerd poedermetaal uitgegroeid tot de onbetwiste mainstreamkeuze in voedingsschakelingen, met name in POL-voedingen voor kernrekenunits en aandrijfmotoren van gewrichten, vanwege hun uitgebreide prestatievoordelen. Het ontwerp balanceert perfect tussen de drie kernuitdagingen: prestaties, afmetingen en betrouwbaarheid.
Door middel van onafhankelijk onderzoek en ontwikkeling en technologische innovatie biedt Codaca aanpasbare inductieoplossingen voor humanoïde robots. Het bedrijf heeft meerdere categorieën en modellen van producten op de markt gebracht, zoals magnetisch afgeschermde hoogstroom vermogensinducties, dunne en lichte geperste inducties en common mode choke's. Deze kunnen verschillende elektrische kenmerken bieden om te voldoen aan de hoge prestatie-eisen van inducties in diverse toepassingen van humanoïde robots, en worden breed toegepast in communicatie- en navigatiemodules, voedingsmodulen, motorstuurblokken, robotbesturingsplaten en andere modules.
3.1 Compacte hoogstroom vermogensinductie
Compacte hoge stroom voeding inductoren worden voornamelijk gebruikt in DC-DC-modules in de motorbesturing en energiesystemen van humanoïde robots. De hoogstroomspoel maakt gebruik van het door Codaca zelf ontwikkelde metalen magnetische poedermateriaal met lage verliezen, dat kenmerken heeft als hoge verzadigingsstroom, lage verliezen, hoge omzettingsefficiëntie en hoge bedrijfstemperatuur, om de prestaties en duurzaamheid van humanoïde robots te garanderen. De hoogstroomspoel kan tot 422 A oplopen en de bedrijfstemperatuur kan tot 170 °C stijgen. Tegelijkertijd maakt het product gebruik van een magnetisch afgeschermde structuur, wat een sterke weerstand tegen elektromagnetische interferentie biedt. Het voldoet volledig aan de eisen die humanoïde robots stellen aan hoge verzadigingsstroom, hoge bedrijfstemperatuur en lage elektromagnetische interferentie.
Aanbevolen modellen: CSBX , CSBA , CSCM , CSUT , CSCIL , etc.
3.2 Dunne en lichte geprinte spoelen
Gemoduleerde inductoren worden hoofdzakelijk gebruikt in modulen voor mensachtige robotdisplays, touchscreencrmodule, DC-DC-modules, enz. De gevormde vermogensspoelen gebruiken het door CODACA onafhankelijk ontwikkelde lage-verlies legeringspoeder, dat weinig verlies heeft, hoog rendement, breed toepassingsfrequentie bezit en het geluid tot extreem laag kan reduceren. Het heeft een dun en licht ontwerp (minimale afmeting van 2 mm), bespaart PCB-ruimte, is geschikt voor montage met hoge dichtheid en heeft een sterke weerstand tegen mechanische schokken en trillingen (trillingsweerstand meer dan 10G), waardoor aan de eisen van mensachtige robots voor hoge vermogensdichtheid en hoge stabiliteit wordt voldaan.
Aanbevolen modellen: CSAG , CSAC , CSAB , CSEB , CSHB , etc.
3,3 SMD vermogensspoel
Codaca SMD vermogensspoelen worden hoofdzakelijk gebruikt in cameramodules, audiomodules, DC-DC-modules, enz., en kunnen voldoen aan de behoeften van kleine spoelafmetingen, grote stroomsterkte, hoog omzettingsrendement, enz.
Aanbevolen modellen: SPRHS , CSUS , CRHSM , VCRHS , SPQ , etc.
Als toonaangevende leverancier op het gebied van magnetische componententechnologie richt Codaca Electronics zich al 24 jaar op de ontwikkeling van spoelen, en ingenieurs kunnen de geschikte inductiewaarde, nominale stroom, schakelfrequentie, productafmeting, enz. aanpassen aan de specifieke prestatievereisten van elk subsystem van de humanoïde robot voor spoelen. Neem contact op met de verkoopmedewerkers van Codaca voor meer gedetailleerde informatie.