Répartition complète des processus de fabrication des servomoteurs
Hé! En tant qu'ingénieur de procédés ayant passé sept ans dansservomoteurproduction, on me demande souvent : "Pourquoi certains servomoteurs fonctionnent-ils de manière fluide et silencieuse, alors que d'autres sont bruyants et imprécis ?" "Comment les bobines et le rotor sont-ils assemblés à l'intérieur d'un servomoteur ?"
La vérité est que 80 % d'unservomoteurLes performances de dépendent de la précision de fabrication-de la précision des noyaux de fer laminés à la densité de l'enroulement de la bobine, et de l'étanchéité de l'assemblage du rotor à la douceur. Comment installent-ils les bobines et les rotors à l'intérieur ?" En réalité, 80 % des performances d'un servomoteur dépendent de son processus de fabrication-de la précision des noyaux de fer laminés à la densité de l'enroulement de la bobine, de l'équilibrage dynamique du rotor à l'étalonnage de l'assemblage final. Les écarts à chaque étape peuvent compromettre le résultat final. Aujourd'hui, en suivant le flux de production réel « depuis les matières premières jusqu'à l'expédition du produit fini », j'utiliserai le cadre « Structure de l'article 1 » pour vous guider étape par étape à travers les processus de fabrication de base deservomoteurs, révélant comment sont fabriqués les moteurs de précision.
Étape 1 : Répartition de base en 7 étapes deServomoteur Fabrication
Définir les « objectifs du processus de fabrication » - Adapter les processus aux exigences, éviter la poursuite aveugle de « haute précision et sophistication »
Avant de fabriquer des servomoteurs, établissez d'abord des objectifs de processus basés sur le scénario d'application du moteur. Différentes exigences exigent différentes orientations de processus, ce qui évite une sur-ingénierie ou une sous-ingénierie :
Où sera utilisé votre moteur ? Quelle précision est requise ?
Les servomoteurs pour machines-outils de précision (précision de positionnement ± 0,001 mm) exigent une ultra-haute précision dans des processus tels que « l'équilibrage dynamique du rotor » et « l'empilement des noyaux de stator ». Les moteurs pour équipements de transport standard (précision de ±0,01 mm) peuvent simplifier certains processus afin de réduire les coûts. Par exemple, les servomoteurs pour équipements semi-conducteurs nécessitent un équilibre dynamique du rotor de qualité G1 (déséquilibre inférieur ou égal à 1 g・ mm/kg par tour), tandis que les moteurs pour machines de tri logistique n'ont besoin que de qualité G6.3.
Quelles sont les exigences « puissance et vitesse » du moteur ?
Les moteurs-de grande puissance nécessitent des conducteurs plus épais, une épaisseur de noyau accrue et des techniques d'enroulement multi-brins. Les moteurs à grande vitesse-nécessitent un "traitement à haute résistance- amélioré pour le rotor afin d'éviter la fragmentation lors d'une rotation rapide. Par exemple, lorsqu'un client avait besoin d'un servomoteur à haute vitesse de 8 000 tr/min-, nous avons incorporé un « renforcement par soudage laser » dans le processus du noyau du rotor. Cela ajoutait 20 % au coût par rapport aux méthodes standards, mais garantissait une stabilité de vitesse élevée.
Quel est votre point d'équilibre acceptable entre le "coût-par rapport à la-durée de vie" ?
Les moteurs à longue durée de vie- nécessitent des matériaux de qualité supérieure pour les roulements, l'isolation des bobines et d'autres processus. Les moteurs à faible-coût peuvent utiliser des matériaux conventionnels, mais leur durée de vie sera réduite à 3 à 5 ans.
Étape 2 : Sélectionner les "matières premières et processus de prétraitement- appropriés" - Les matériaux constituent la base ; le pré-traitement détermine les limites de performances.
Une teneur plus élevée en silicium réduit les pertes de noyau (permettant un fonctionnement du moteur plus économe en énergie). Les processus de pré-traitement incluent le "découpe par laminage à froid" et le "recuit de soulagement des contraintes" : tout d'abord, des poinçons CNC de haute -précision coupent les tôles d'acier au silicium (avec des tolérances dimensionnelles inférieures ou égales à 0,01 mm). Ensuite, les feuilles sont placées dans un four de recuit (800-850 degrés) pendant 2 heures pour éliminer les contraintes internes générées lors de la découpe et empêcher la déformation du noyau.
N'utilisez jamais de tôles d'acier ordinaires à faible-carbone. Une petite usine remplaçait autrefois les matériaux, utilisant de l'acier à faible-carbone pour le noyau. Cela a augmenté les pertes opérationnelles de 30 %, provoqué des températures supérieures à 90 degrés et entraîné un grillage du moteur en trois mois.
Matériau du boîtier : moulage sous pression et traitement de surface de l'alliage d'aluminium
Petit-à-moyenservomoteurUtilisez un alliage d'aluminium 6061 moulé sous pression-à 650-700 degrés sous une pression de 80-100 MPa. Le post-formage subit un "traitement thermique T6" (traitement en solution à 530 degrés + 175 degré de vieillissement) pour améliorer la résistance. Les gros moteurs utilisent des boîtiers soudés en acier Q235, qui subissent un recuit de détente après soudage pour éviter toute déformation affectant l'assemblage. Les traitements de surface comprennent l'anodisation (épaisseur de 5 à 10 μm) pour les boîtiers en aluminium et la galvanisation ou le revêtement en poudre pour les boîtiers en acier afin d'améliorer la résistance à la rouille.
Étape 3 : Processus de fabrication des composants de base (I) - Processus de « stratification, enroulement et imprégnation » du stator
Le stator sert de "noyau magnétique" d'unservomoteur. Son processus de fabrication comprend trois étapes : le laminage du noyau de fer, l'enroulement des bobines et l'imprégnation de vernis pour le durcissement. Chaque étape nécessite un contrôle précis :
Stratification du noyau : la précision de l'alignement détermine l'efficacité du circuit magnétique
Les tôles d'acier au silicium pré-traitées sont empilées en séquence (coefficient d'empilement supérieur ou égal à 0,95 ; un coefficient plus élevé donne une meilleure perméabilité). Les broches de positionnement assurent l'alignement (déviation inférieure ou égale à 0,02 mm), suivi d'un pressage hydraulique (5-10MPa) et d'un soudage pour la fixation afin d'éviter le desserrage pendant le fonctionnement. L'inspection post-empilage vérifie la "planéité de la face d'extrémité" du noyau (tolérance inférieure ou égale à 0,03 mm), car les écarts nuisent à l'enroulement de la bobine. Auparavant, un lot de stators avec un écart d'empilement de 0,05 mm provoquait une tension inégale des fils pendant le bobinage, entraînant des brins cassés.
Bobinage de bobine : densité et précision des performances du moteur à impact
Les bobines sont enroulées à l'aide de bobineuses CNC (généralement avec du fil de cuivre émaillé, tolérance de diamètre de fil inférieure ou égale à 0,005 mm). Pendant le bobinage, contrôlez la « précision du nombre de tours » (tolérance inférieure ou égale à 1 tour) et la « densité de garnissage de la bobine » (étroitement emballée sans espaces pour éviter les irrégularités du champ magnétique).
Après le bobinage, inspectez la « résistance de la bobine » (tolérance inférieure ou égale à ± 2 %) et les « performances d'isolation » (mesurez la résistance d'isolation supérieure ou égale à 100 MΩ à l'aide d'un mégohmmètre de 500 V). Les bobines non-conformes doivent être retravaillées.
Imprégnation et durcissement du vernis : essentiels pour l'isolation et la dissipation thermique
Plongez le stator avec les bobines enroulées dans le vernis isolant pendant 20-30 minutes pour assurer la pénétration dans les espaces des bobines. Ensuite, durcissez dans une étuve (120-150 degrés) pendant 2 à 4 heures pour former la couche isolante. Les inspections après durcissement vérifient « l'adhérence » du revêtement (pas de pelage sous les rayures croisées) et « l'épaisseur » (supérieure ou égale à 0,1 mm). Une mauvaise isolation provoque des courts-circuits du moteur, tandis qu'une dissipation thermique inadéquate réduit la durée de vie.
Étape 4 : Processus de fabrication des composants de base (Partie II) - Processus de « coulée, magnétisation, équilibrage » du rotor
Le rotor sert de « noyau rotatif » du servomoteur. Son processus de fabrication comprend le moulage sous pression du noyau, la magnétisation et l'étalonnage de l'équilibrage dynamique, en mettant l'accent sur la précision et la stabilité de la rotation :
Moulage sous pression du noyau : moulage intégré des fentes du rotor et des anneaux d'extrémité
Pour asynchroneservomoteurs, le noyau du rotor nécessite des fentes et des anneaux d'extrémité en aluminium moulé sous pression (à 680-720 degrés et une pression de 60 à 80 MPa) pour garantir une adhérence étroite entre les fentes et le noyau (sans porosité ou défauts de matériau). Pour les servomoteurs à aimant permanent, les aimants permanents doivent être liés au noyau avec un écart de position inférieur ou égal à 0,02 mm après la liaison pour éviter les irrégularités du champ magnétique.
Processus de magnétisation :L'intensité du champ magnétique détermine le couple du moteur.
Effectuez la magnétisation sur des rotors à aimants permanents à l’aide de magnétiseurs spécialisés. Après-magnétisation, inspectez « l'intensité du champ magnétique de surface » avec un Gaussmètre (tolérance inférieure ou égale à ± 5 %) pour garantir des champs magnétiques uniformes par pôle.
Calibrage d'équilibrage dynamique :La clé de la stabilité-à haute vitesse.
Mount the rotor on a dynamic balancer (accuracy grade G1) to measure imbalance. If exceeding tolerance, adjust via "weight removal" (drilling holes in the rotor end ring) or "weight addition" (attaching balancing weights) until compliance is achieved. High-speed motors (>6 000 tr/min) nécessitent un « équilibrage dynamique double-sur un seul côté », tandis que les moteurs à vitesse standard-ne nécessitent qu'un « équilibrage dynamique sur un seul côté- ».
Étape 5 : Terminer le processus d'assemblage - Ajustement de précision pour un fonctionnement fluide
L'assemblage complet d'unservomoteurest l'étape critique de « l'assemblage des composants dans un produit fini ». Il comprend quatre étapes : l'installation du roulement, l'assemblage du stator-rotor, la fixation du couvercle d'extrémité et l'installation de l'encodeur. La précision doit être contrôlée à chaque étape :
Installation des roulements : l'ajustement par interférence assure la stabilité
Les roulements (généralement des roulements rigides à billes ou des roulements à billes à contact oblique) sont installés sur l'arbre du rotor à l'aide d'un ajustement serré (valeur d'interférence 0,002-0,005 mm). La « méthode de chauffage » est utilisée lors de l'installation (chauffer le roulement à 80-100 degrés pour dilater son alésage intérieur avant de le monter sur le tourillon d'arbre), évitant ainsi les coups de marteau violents qui pourraient endommager le roulement.
Stator-Ensemble rotor : la concentricité détermine le bruit de fonctionnement
Lors de l'installation du rotor dans le stator, assurer la « concentricité » (écart inférieur ou égal à 0,02 mm). Utilisez un indicateur à cadran pour mesurer le faux-rond aux deux extrémités du rotor. En cas de dépassement des tolérances, ajustez la position du stator. Après l'assemblage, faites tourner le rotor à la main. Il doit se déplacer de manière fluide et sans blocage, avec une résistance en rotation inférieure ou égale à 0,5 N·m (pour un moteur de 1 kW). Une résistance excessive indique un jeu insuffisant du stator-rotor, ce qui augmente les pertes.
Fixation du couvercle d'extrémité et installation de l'encodeur
Fixez le couvercle d'extrémité au boîtier avec des vis. Après fixation, vérifier la "planéité" du cache d'extrémité (erreur inférieure ou égale à 0,03mm). L'encodeur (l'"oeil" duservomoteur) est monté à l’extrémité de l’arbre du rotor. Assurez-vous de la « coaxialité » de l'encodeur avec l'arbre (inférieure ou égale à 0,01 mm), car un écart entraînera des erreurs de détection de position. Après l'installation, mettez sous tension et testez le signal de l'encodeur pour vous assurer qu'il n'y a pas de perte d'impulsions ou d'interférences.
Étape 6 : Processus d'inspection de qualité et de certification - Chaque moteur doit « réussir le test »
Avant expédition, les servomoteurs sont soumis à plusieurs inspections pour garantir la conformité des performances et obtenir les certifications industrielles. Les tests et certifications courants incluent :
Tests de performances :Mise sous tension-Opération pour vérifier les paramètres.
Certification de l'industrie : Conformité pour l'entrée sur le marché
ServomoteurLes produits vendus dans le pays nécessitent une certification CCC (certification de sécurité) et une certification d'efficacité énergétique (GB 18613). Les exportations vers l'Europe nécessitent une certification CE (EN 60034) ; les exportations vers les États-Unis nécessitent une certification UL (UL 1004) ; les moteurs pour dispositifs médicaux nécessitent une certification FDA. Le processus de certification nécessite la soumission de la documentation du processus et des rapports de test pour garantir la conformité de la fabrication aux normes.
Étape 7 : Contrôle des coûts du processus - Équilibrer précision et coût
Compte tenu des coûts de fabrication élevés deservomoteurAinsi, l’optimisation des processus et l’exploitation de la production par lots sont essentielles à la réduction des coûts. Concentrez-vous sur trois domaines clés :
Optimisation des processus : rationalisation des étapes non-critiques
Pour les moteurs de précision-standard, réduisez la pente d'équilibrage dynamique du rotor (de G1 à G6,3) pour raccourcir le temps d'étalonnage. Pour les moteurs de milieu-à-bas de gamme-, adoptez un processus hybride de « bobinage automatisé + vernissage manuel », qui réduit les coûts de 30 % par rapport aux processus entièrement automatisés sans compromettre les performances de base.
Production par lots : amortissement des coûts fixes
Les coûts élevés de moulage et les frais de configuration de l'équipement par moteur sont atténués grâce à une production en volume (1, 000+ unités). Par exemple, un moule d'estampage de noyau de stator coûtant 50 000 ¥ coûte 500 ¥ par unité à 100 unités, mais seulement 50 ¥ par unité à 1 000 unités.
Substitution de matériaux : réduction des coûts dans les limites de performance
Pour les moteurs fonctionnant en dehors d'environnements à -température élevée, le vernis isolant de classe 155 peut remplacer la classe 180 (réduction des coûts de 15 %). L'alliage d'aluminium moulé sous pression-peut remplacer l'alliage d'aluminium moulé pour les boîtiers de moteur-à-moyens (réduction de 40 % du temps d'usinage).
Attention cependant :Les matériaux du noyau ne doivent pas être remplacés, car cela compromettrait gravement les performances du moteur.
Conclusion:Processus de fabrication de servomoteurs - "Les détails déterminent les performances, la précision détermine la valeur"
En résumé,servomoteurla fabrication est un processus systématique « des matériaux au produit fini », centré sur « un contrôle de précision à chaque étape ». De la découpe de tôles d'acier au silicium à l'installation de l'encodeur, de la température et de l'humidité ambiantes aux tests de performances finaux, les écarts dans n'importe quelle étape du processus peuvent dégrader les performances du moteur.
Contactez-nous
📞 Téléphone :+86-8613116375959
📧 E-mail:741097243@qq.com
🌐 Site officiel :https://www.automation-js.com/
