Kollmorgen AKM22E-ANS2R-02

科尔摩根kbm无框电机选型指南：全-面解析与选型策略

引言

在现代工业自动化领域，高精度、高-效率以及高度集成的运动控制系统已成为推动产业升级的关键因素。

作为全-球直接驱动电机技术的领-导-者，科尔摩根推出的kbm系列无框直驱电机，凭借其卓-越的性能、灵活的安装方式以及广-泛的应用场景，赢-得了市场的广-泛认可。

本文将基于《科尔摩根kbm无框电机选型指南_2016_revg (1).pdf》文件，对kbm系列无框电机进行全-面解析，并提供详细的选型策略，帮助工程师和技术人员更-好地理解和应用这一先-进产品。

一、kbm系列无框电机概述

1.1 产品定义与特点

kbm系列无框直驱电机是科尔摩根最-新推出的直接驱动技术产品，专为满足现代工业设计对高性能、长寿命和安装简便的需求而设计。

该系列电机去-除了传统电机的外壳和轴承，仅保留定子和转子核-心部件，允许用户根据具体应用场景将其直接集成到设备中，从而实现高度定制化的解决方案。

1.2 性能优势

高转矩密度：kbm系列电机采用先-进的电磁设计，能够在有限的空间内提供最-大的转矩输出，满足高负载应用的需求。

低齿槽效应：通过优化定子和转子的结构设计，有效降低了齿槽效应，使得电机运行更加平稳，减少了振动和噪音。

高-效率：高-效的电磁转换效率减少了能量损失，提-高了系统的整体能效。

长寿命：高质量的材料和制造工艺确保了电机的长寿命和可靠性，减少了维护和更换成本。

1.3 应用领域

kbm系列无框电机广-泛应用于机器人关节、数控机床、包装机械、纺织机械、医-疗器械以及航-空航-天等领域，为这些行业提供了高-效、精-准的运动控制解决方案。

二、kbm系列无框电机技术解析

2.1 电磁设计

kbm系列电机采用先-进的电磁设计，通过优化磁路结构和绕组布局，实现了高转矩密度和低齿槽效应。

这种设计不仅提-高了电机的性能，还降低了运行时的振动和噪音，提-升了系统的整体稳定性。

2.2 热管理

电机在长时间高负荷运行时会产生大量热量，如果得不到有效管理，将严重影响电机的性能和寿命。

kbm系列电机通过全封装的定子绕组和内部绕组能够在155℃下连续操作，同时采用ptc热敏电阻实现过载保护，确保了电机在高温环境下的稳定运行。

2.3 反馈装置

为了实现高精度的位置控制，kbm系列电机提供了多种反馈装置选项，包括闭锁型数字霍尔效应传感器和多种编码器接口（如endat2.2、biss、模拟正弦/余弦编码器等）。

这些反馈装置能够实时提供电机的位置和速度信息，为控制系统提供精-确的输入信号。

2.4 绝缘系统

kbm系列电机提供了标准（s）和高压（h）两种绝缘系统选项，分别适用于不超过240vac和不超过480vac的驱动器放大器电源。

这种灵活的绝缘设计使得电机能够适应不同电压等级的应用场景，提-高了产品的通用性和适应性。

三、kbm系列无框电机选型策略

3.1 确定应用需求

在选型过程中，首先需要明确应用场景的具体需求，包括负载大小、运行速度、加速度、精度要求以及环境条件等。

这些参数将直接影响电机的选型和性能匹配。

示例：

负载大小：需要确定电机需要驱动的负载质量、惯性矩以及摩擦系数等。

运行速度：明确电机的最-高运行速度和调速范围。

加速度：根据系统的动态响应要求确定电机的加速度能力。

精度要求：根据位置控制的精度要求选择合适的反馈装置。

环境条件：考虑电机运行环境的温度、湿度、振动以及腐蚀性等因素。

3.2 电机尺寸与转矩匹配

根据应用需求确定所需的电机尺寸和转矩范围。kbm系列电机提供了多种尺寸和转矩选项（如kbm10、kbm14、kbm17等），每种型号都有其特定的连续失速转矩和峰值失速转矩参数。

选型步骤：

计算负载转矩：根据负载质量和运行半径计算所需的连续转矩和峰值转矩。

匹配电机转矩：选择连续失速转矩和峰值失速转矩均大于计算负载转矩的电机型号。

考虑安-全裕量：为了确保系统的稳定性和可靠性，通常需要选择转矩参数略大于计算值的电机型号。

3.3 反馈装置选择

根据精度要求选择合适的反馈装置。

对于高精度应用场景，建议选择高分辨率的编码器；对于一般精度要求的应用场景，可以选择数字霍尔效应传感器等经济型反馈装置。

示例：

高精度应用：选择endat2.2、biss或模拟正弦/余弦编码器等高分辨率反馈装置。

一般精度应用：选择闭锁型数字霍尔效应传感器等经济型反馈装置。

3.4 绝缘系统与电压匹配

根据驱动器放大器电源的电压等级选择合适的绝缘系统。

对于不超过240vac的应用场景，选择标准（s）绝缘系统；对于不超过480vac的应用场景，选择高压（h）绝缘系统。

3.5 环境适应性考虑

根据电机运行环境的特殊要求选择合适的电机型号和配置。

例如，在潮湿或腐蚀性环境中运行时，需要选择具有防腐涂层的电机型号；在高温环境中运行时，需要加强电机的散热设计。

四、kbm系列无框电机应用案例

4.1 机器人关节应用

在机器人关节应用中，kbm系列无框电机凭借其高转矩密度和低齿槽效应的特点，实现了关节的高精度和平稳运行。

通过集成高分辨率编码器，实现了关节位置的精-确控制，提-高了机器人的运动灵活-性和作业精度。

4.2 数控机床进给系统

在数控机床进给系统中，kbm系列无框电机与高精度丝杠或直线导轨配合使用，实现了工作台的高精度直线运动。通过优化电机的电磁设计和热管理，确保了系统在长时间高负荷运行下的稳定性和可靠性。

4.3 包装机械旋转机构

在包装机械旋转机构中，kbm系列无框电机通过直接驱动旋转平台或转盘，实现了包装物品的高速旋转和精-确定位。

通过集成数字霍尔效应传感器或编码器，实现了旋转角度的精-确控制，提-高了包装效率和产品质量。

五、选型过程中的常见问题与解决方案

5.1 电机发热问题

问题描述：电机在长时间高负荷运行时发热严重，影响性能和寿命。

解决方案：

优化散热设计：增加散热片或风扇等辅助散热装置，提-高电机的散热效率。

降低负载：通过优化机械结构或减轻负载质量等方式降低电机的负载。

选择高功率等级电机：选-用功率等级更高的电机型号，以降低单位功率下的发热量。

5.2 振动与噪音问题

问题描述：电机运行时振动和噪音较大，影响系统的稳定性和作业环境。

解决方案：

优化电磁设计：通过调整定子和转子的结构设计，降低齿槽效应和谐波畸变，减少振动和噪音。

提-高装配精度：确保电机定子和转子的装配精度，避免因装配不当导致的振动和噪音。

增加减震装置：在电机与负载之间增加减震装置，如橡胶垫或弹簧等，以吸收振动能量。

5.3 反馈信号不稳定问题

问题描述：电机反馈信号不稳定，导致控制系统无法准确获取电机位置和速度信息。

解决方案：

检查接线：确保反馈装置的接线正确无误，避免因接线错误导致的信号干扰。

更换反馈装置：如果反馈装置本身存在质量问题或已损坏，及时更换新的反馈装置。

优化控制系统：调整控制系统的参数设置，提-高系统的抗干扰能力和信号稳定性。

六、结论与展望

6.1 结论

kbm系列无框电机作为科尔摩根的明-星产品，凭借其高转矩密度、低齿槽效应、高-效率以及长寿命等优点，在工业自动化领域展现出了强-大的竞争力。

通过本文的解析和选型策略介绍，相信读者已经对kbm系列无框电机有了更深入的了解和认识。

6.2 展望

随着工业4.0和智能制造的不断发展，工业自动化领域对运动控制系统的要求也越来越高。未来，科尔摩根将继续秉承创-新理念，不断优化kbm系列无框电机的性能和可靠性，为用户提供更加高-效、精-准的运动控制解决方案。

同时，科尔摩根还将加强与全-球合作伙伴的紧密合作，共同推动工业自动化领域的进步和发展。

通过本文的详细解析和选型策略介绍，我们希望能够为工程师和技术人员在kbm系列无框电机的选型和应用过程中提供有益的参考和帮助。让我们携手科尔摩根，共创工业自动化控制的新未来！