低電圧 DC サーボ モーターを使用して AGV のバッテリー寿命と可搬質量を向上させるには?

最新のでは 無人搬送車 (AGV) と 自律移動ロボット (AMR)、次の 2 つのパフォーマンス指標が常に密接に関連しています。

バッテリーの稼働時間 と 積載量.

エネルギー消費が多すぎる車両には、より大きなバッテリーが必要です。しかし、バッテリーが大きくなると重量も増加し、車両が運ぶことができる積載量が減少します。

だからこそ、トラクションシステムには細心の注意を払う必要があります。

適切に設計された 低電圧 DC サーボ モーター システムは、 AGV メーカーの以下の改善に役立ちます。

• エネルギー効率

• バッテリー駆動時間

• 始動トルクと上昇トルク

• 積載量対車両重量比

• 動作精度

• 回生ブレーキ

• 熱安定性

• 全体的なドライブトレイン効率

米国の AGV プロジェクトでは、より広範な機械安全の枠組みの中でモーターの選択も考慮する必要があります。現在の参照には、 ANSI/A3 R15.08-1-2020 (R2026) , ANSI/A3 R15.08-2-2023 , ANSI/A3 R15.08-3-2026 、および ANSI/ITSDF B56.5-2024が含まれます。.

AGV DC サーボ モーター ソリューション

AGV 駆動システムには、単純なモーターの回転以上のものが必要です。駆動モーターは、低電圧 DC バッテリー システムで動作しながら、制御されたトルク、正確な速度調整、スムーズな加速、および信頼性の高いフィードバックを提供する必要があります。このため、 AGV および AMR ドライブ アーキテクチャでは、 DC サーボ モーター、統合 DC サーボ モーター、ギア付き DC サーボ モーター、STO サーボ モーター、および AGV ハブ モーターが 一般的に使用されます。

JKONGMOTOR は、さまざまな AGV の負荷、速度、スペース、保護、安全要件に適合できるいくつかの DC サーボ モーター構成を提供します。

AGV DC サーボ モーターの製品範囲

Jkongmotor カスタマイズされたサーボ モーター モーション

ワンストップ統合DCサーボモーターソリューションプロバイダー

1. 一体型DCサーボモーター

統合 型 DC サーボ モーターは、 モーター、サーボ ドライブ、エンコーダーを 1 つのコンパクトなハウジングに統合しています。このアーキテクチャは外部配線を減らし、設置スペースを節約するため、コンパクトな AGV および AMR シャーシに特に役立ちます。

閉ループ モーション制御をサポートし 速度、位置、トルクの、統合された電子機器によりモーターと車両コントローラー間の接続が簡素化されます。統合サーボ アーキテクチャは、シャーシのスペースと配線効率が設計上の重要な考慮事項となる場合に広く使用されています。

典型的な AGV アプリケーション:

• 倉庫用AGV

• AMR 駆動輪

• 自律型マテリアルハンドリングロボット

• 仕分けロボット

• 小型移動ロボット

2. 遊星歯車式 DC サーボモーター

遊星 歯車式 DC サーボ モーターは、 DC サーボ モーターと遊星ギアボックスを組み合わせて、コンパクトなドライブトレインを維持しながら出力トルクを増加します。

この構成は、AGV が 始動、加速、スロープを登る、またはより重いペイロードを運ぶために、より強力なホイール トルクを必要とする場合に適しています。また、ギアボックスにより、ホイールに低速出力を提供しながら、モーターを高速で動作させることもできます。

代表的な用途:

• 大型AGV

• 倉庫輸送車両

• パレットハンドリングロボット

• 移動式資材運搬装置

• 高トルクを必要とするAGV駆動輪

3. ウォームギヤード DC サーボ モーター

ウォーム ギヤード DC サーボ モーターは、 ウォーム ギヤボックスと DC サーボ モーターを統合しています。減速比が高いため、高出力トルクや低速動作の制御が必要な用途に適しています。

ウォーム ギアボックスは、ギアボックスの設計と動作条件に応じて、有用な負荷保持特性も提供できます。これにより、制御された動きと機械的な保持が重要な AGV メカニズムに適用できるようになります。

代表的な用途:

• 重負荷AGV駆動システム

• 昇降機構と位置決め機構

• コンベア搬送装置

• 産業用移動ロボット

• 自動ハンドリングシステム

4. ブレーキ一体型DCサーボモーター

ブレーキ一 体型 DC サーボ モータは 、サーボ モータ、エンコーダ、ドライブ、電磁ブレーキを 1 つのアセンブリに組み合わせたものです。

ブレーキは、 モーターの電源が遮断された後も AGV 機構がその位置を保持する必要がある場合に特に役立ちます。昇降軸、垂直機構、傾斜した機器、および制御されない機械的動作を防止する必要がある用途を検討できます。

代表的な用途:

• AGV昇降機構

• 垂直搬送システム

• 自動ハンドリング装置

• 傾斜駆動機構

• 保持要件のある移動ロボット

5. IP65 一体型 DC サーボモーター

IP65 統合 DC サーボ モーターは 、モーターが粉塵、水しぶき、または厳しい産業条件に遭遇する可能性がある AGV アプリケーション向けに設計されています。

モーターとドライブを統合したアーキテクチャにより、コンパクトな設置と強化されたエンクロージャ保護が組み合わされています。これによりに役立ちます。 倉庫物流、移動機械、屋外対応機器、産業用 AGV 、環境保護が重要な仕様となるJKONGMOTOR は、統合サーボ モーター プラットフォームで利用可能な構成として IP65 保護をリストしています。

代表的な用途:

• 屋外対応AGV

• 物流ロボット

• 工場輸送車両

• 移動式資材運搬装置

• 粉塵の多い産業環境

6. AGV STO DC サーボ モーター

AGV STO DC サーボ モーターは、 ある AGV および AMR システム向けに設計されています。 セーフ トルク オフ (STO) がモーション コントロールの安全アーキテクチャの一部で

STO は、安全機能が作動したときにドライブがモータートルクを生成する機能を無効にします。したがって、これは通常の運動コマンドとは異なります。STO は、単に車両に減速を命令するのではなく、トルクの生成を防ぎます。

代表的な用途:

• 自律移動ロボット

• 人がアクセスできる倉庫エリア

• インテリジェント物流システム

• 自動マテリアルハンドリング

• 安全関連の駆動機能が必要なAGV

7.AGVハブモーター

AGV ハブ モーターは、 駆動モーターをホイールまたはハブ アセンブリに統合し、コンパクトなホイールドライブ ソリューションを作成します。

従来のモーターとギアボックスの配置と比較して、ハブ モーターは機械的なトランスミッション コンポーネントを削減し、限られたシャーシ スペースを有効に活用できます。特にに関連します 小型 AGV、AMR、自律搬送ロボット、低床移動プラットフォーム。ハブモーターのアーキテクチャは、ホイールの直径、車両の荷重、必要なトルク、速度、熱条件に応じて選択する必要があります。

AGV に統合 DC サーボ モーターを選択する理由

主な利点は、 システムレベルの統合です。 単にモーターのパフォーマンスではなく、

コンパクトな設置

モーター、エンコーダー、およびドライブ電子機器を 1 つのアセンブリに組み合わせることができるため、サーボドライブを別個に取り付ける必要性が減ります。

配線の簡素化

統合されたサーボ アーキテクチャにより、モーターと外部ドライブ間のモーターおよびエンコーダー ケーブルの配線が削減され、AGV の電気設計の簡素化に役立ちます。

閉ループモーション制御

エンコーダのフィードバックにより、AGV ナビゲーションと同期したホイール操作にとって重要な、ホイールの速度と位置の正確な制御が可能になります。

柔軟なコミュニケーション

構成に応じて、AGV サーボ システムは CANopen、RS485/Modbus、EtherCATなどの通信方式をサポートできます。これらのインターフェイスは、サーボ軸を AGV コントローラと統合するために一般的に使用されます。

複数の機械構成

遊星ギアボックス、ウォームギアボックス、ブレーキ、防水ハウジング、ハブドライブ構造により、モーターをさまざまな AGV アーキテクチャに適合させることができます。

1 つのプラットフォームでさまざまな AGV ドライブ設計に対応

JKONGMOTOR の統合サーボ プラットフォームは、 24V/48V DC システム、ギアボックス オプション、ブレーキ構成、エンコーダ フィードバック、IP 定格ハウジング、パルス、RS485、CANopen、および EtherCAT インターフェイスを含む、複数の機械構成および制御構成をカバーします。同社の AGV ソリューションのページには、IDC60 および IDC80 シリーズの構成と、26W から 1000W までの電力範囲がリストされています。

これにより、AGV メーカーは、アプリケーションごとに 1 つのモーター構成を使用するのではなく、実際の車両設計に応じてモーター アーキテクチャを選択できるようになります。

OEM AGV プロジェクトの場合、モーター トルク、ホイール サイズ、車両重量、速度、バッテリー電圧、ギアボックス比、エンコーダー タイプ、通信プロトコル、保護定格、安全要件を一緒に評価して、適切な DC サーボ ドライブ ソリューションを開発できます。

低電圧 DC サーボ モーターが AGV のバッテリー寿命と積載量にとって重要なのはなぜですか?

トラクション モーターは、バッテリーのエネルギーを車輪のトルクに変換し、実際に AGV を動かします。

このため、モーターの効率は、各輸送サイクル中に車両が消費するエネルギー量に直接影響します。

単純な開ループドライブとは異なり、 閉ループ DC サーボ システムは フィードバックを通じてモーターの位置と速度を継続的に監視し、実際の動作条件に応じて出力を調整します。

AGV が 1 つの一定の負荷で動作することはほとんどないため、これは特に価値があります。

一般的な AGV の動作条件

AGV では、次のことが繰り返し必要になる場合があります。

発進→加速→巡航→減速→停止→旋回→後進→再始動

必要なトルクは各段階間で大きく変化する可能性があります。

適切に選択されたサーボ システムは、固定出力で動作するのではなく、これらの変化する要件に迅速に対応できます。

バッテリー効率と車両重量は関係している

基本的な関係は次のとおりです。

電気エネルギー = バッテリー電圧 × 電流 × 動作時間

不要な電流を削減すると、必要なホイールトルクを維持しながら、総エネルギー消費量を削減できます。

同時に、ドライブトレイン自体も車両の質量に貢献します。

基本的なペイロード関係は次のとおりです。

正味積載量 = 許容車両総重量 − 車両車両重量

これにより、重要な設計の機会が生まれます。

よりコンパクトなモーター、統合されたドライブ、または最適化されたギアボックスにより、システムの重量が軽減され、貨物用の追加容量が解放される可能性があります。

統合が重要な理由

最新の統合サーボ モーターは、以下を組み合わせています。

モーター + エンコーダー + サーボドライブ + 制御電子機器

1 つのコンパクトなアセンブリにまとめられます。

これにより、以下を削減できます。

• 配線の複雑さ

• キャビネットスペース

• 外部ドライブコンポーネント

• 設置時間

• ドライブトレイン全体の設置面積

スペースに制約のある AGV シャーシ設計の場合、これらの詳細は最終的な車両アーキテクチャに重大な影響を与える可能性があります。

どうやって 低電圧 DC サーボ モーターは、 高効率と回生ブレーキによって AGV バッテリーの稼働時間を延長しますか?

バッテリーの稼働時間は、モーターの銘板の電力だけから見積もるべきではありません。

より有用な測定は、 実際の AGV デューティ サイクル中に消費されるエネルギーです。.

実際の近似値は次のとおりです。

使用されるバッテリーエネルギー ≈ 平均 DC 入力電力 × 動作時間

AGV は常に加速と減速を行うため、平均出力はモーターの定格出力と大きく異なる場合があります。

高効率運転

サーボ制御されたモーターは、実際の要求に応じてトルクを調整できます。

定常走行中は、必要なトルクが比較的低い場合があります。

加速中、システムは一時的に非常に高いトルクを必要とする場合があります。

この動的制御により、ドライブトレインは電気入力と機械的要求をより適切に一致させることができます。

回生ブレーキ

回生ブレーキは、別の潜在的なエネルギー節約メカニズムを提供します。

減速時にはモーターを発電機として動作させることができます。すべての運動エネルギーを摩擦や制動抵抗器を通じて熱に変換する代わりに、そのエネルギーの一部を DC バスに戻すことができます。

回収されたエネルギーは次のようになります。

バッテリーに戻りました

または

DC バスの他の場所で使用される

システムアーキテクチャに応じて異なります。

ただし、回生ブレーキは正しく設計する必要があります。

減速中、DC バス電圧が急速に上昇する可能性があります。したがって、システムには、バッテリの受け入れ状況、充電状態、コントローラの制限、温度、ブレーキ頻度を考慮して、回生エネルギーを処理する適切な方法が必要です。

回生ブレーキが最大の価値をもたらす場合

回生ブレーキは、次のようなことが頻繁に発生する AGV に特に関連します。

• 停留所

• 始まります

• 方向転換

• 減速イベント

• 短い輸送サイクル

• 垂直または下り坂の動き

これらのアプリケーションでは、理論上のモーター効率よりも 完了サイクルあたりの Wh の方 が有用な KPI となることがよくあります。

DC サーボの高電力密度設計は、AGV の正味積載量をどのように直接的に増加させるのでしょうか?

積載量は主にドライブトレインと車両の質量の問題です。

AGV は、以下を克服するのに十分な牽引力を生成する必要があります。

転がり抵抗 + 勾配抵抗 + 加速力 + その他の機械的損失

単純化した関係は次のとおりです。

ホイールトルク = 牽引力 × ホイール半径

このため、モーターの選択は、ホイールの直径、ギアボックス比、車両重量、加速要件から切り離すことができません。

モーターのサイズだけよりもトルク密度が重要

モーターが大きいほど、より多くのトルクを提供できますが、次のことも追加されます。

• 重さ

• 音量

• 料金

• 熱負荷

• バッテリー需要

通常、より良い設計目標は、 使用可能なトルク密度を高めることです。.

言い換えると：

モーターの質量と体積を削減することで、より実用的なホイール性能を実現

コンパクトなサーボシステムはそのバランスを実現するのに役立ちます。

始動トルクは特に重要です

最大積載量を運ぶ AGV は、非常に低速で大きなトルクを必要とする場合があります。

これは、車両が次の場合に特に当てはまります。

• 休息から始まる

• 重い荷物を運ぶ

• スロープを登る

• 急速に加速する

• より高抵抗の床でも動作します

このため、モーターは 連続トルクとピークトルクを使用して評価する必要があります。単に定格ワット数だけでなく、

主要なドライブトレインパラメータ

目標は、単に可能な限り大きなモーターを設置することではありません。

目標は、 速度、トルク、加速度、登坂能力、および熱的余裕を達成することです。 実用的なシステム重量を最小限に抑えながら、必要な

正しい選択方法 低電圧 DC サーボ システムは 米国の AGV の安全性と業界の基準を満たしていますか?

公称電圧がバッテリーに一致するという理由だけでモーターを選択するだけでは十分ではありません。

米国の AGV プロジェクトは、 完成した車両とその安全アーキテクチャを評価する必要があります.

現在の業界基準には、産業用モバイル ロボットに関する ANSI/A3 R15.08 シリーズと、 ANSI/ITSDF B56.5-2024が含まれます。 無人自動誘導産業車両に関する

製品やアプリケーションによっては、他の規格や要件も適用される場合があります。

重要な選択要素

電気的互換性

公称バッテリ電圧と最小および最大動作電圧を確認します。

公称 24 VDC または 48 VDC バッテリ システムでは、充電および放電中に大幅な電圧変動が発生する可能性があります。

ピーク電流

加速および重い積載量の条件では、通常の巡航よりも大幅に高い電流が発生する可能性があります。

バッテリー、配線、コントローラー、保護装置はすべて、予想される電流に耐える必要があります。

フィードバック

エンコーダは、制御アーキテクチャに必要な解像度、フィードバック タイプ、および通信インターフェイスを提供する必要があります。

安全機能

緊急停止、障害対応、ブレーキ動作、トルク除去、および安全関連制御は、完全な AGV システムの一部として評価する必要があります。

環境保護

モーターは次のような実際の環境に一致する必要があります。

• ほこり

• 水分

• 温度

• ショック

• 振動

• 侵入暴露

機械的統合

チェック：

• 取付寸法

• シャフト構成

• ギアボックスインターフェイス

• ホイール接続

• ケーブルの配線

• 利用可能なシャーシスペース

重要な違い

モーターのコンプライアンスは、AGV システムのコンプライアンスと同じではありません。

完成した機械は、その使用目的に適用される要件に従って設計、リスク評価、保護、および検証を行う必要があります。

OEM とフリート オペレータは、レガシー AGV ドライブをどのようにアップグレードできるか 低電圧 DC サーボ システム?

既存の AGV をレガシー ドライブからサーボ アーキテクチャにアップグレードする場合は、仮定ではなく 運用データから始める必要があります。

実際の改修評価では、次のことを記録する必要があります。

典型的な改修アーキテクチャ

最新の牽引システムは次のようになります。

バッテリー → DC 保護 → サーボドライブ → DC サーボモーター → ギアボックス → 駆動輪

エンコーダは動作情報をコントローラにフィードバックします。

AGV 制御システムは次のようなコマンドを管理します。

速度 → 方向 → 加速度 → 減速度 → 障害応答

産業用通信はなどのインターフェイスを通じて統合することもできます 、CANopen、EtherCAT、RS-485/Modbus 、または別のサポートされているプロトコル。

段階的な改修によりリスクを軽減できる

実際的なアプローチは、最初に 1 つの牽引モジュールを検証することです。

プロトタイプは次の点で評価できます。

消費電流

加速度

制動

熱性能

フルペイロード動作

バッテリー駆動時間

通信の信頼性

障害動作

測定結果が設計目標を満たしたら、同じアーキテクチャを追加の車両に展開できます。

DC サーボの優れた熱管理は、AGV バッテリーの早期劣化をどのように防ぐのでしょうか?

AGV モーターを比較する場合、熱管理は過小評価されることがよくあります。

モーターが熱限界に繰り返し近づくと、電気損失が増大し、周囲のドライブトレインに追加の熱が伝わる可能性があります。

その結果、次のような連鎖反応が起こる可能性があります。

損失の増加 → 熱の増加 → 温度の上昇 → コンポーネントへのストレスの増加

バッテリー温度も重要です。

リチウムイオン電池の劣化は、温度、充電状態、充電条件、動作プロファイルの影響を受けます。温度が上昇すると、多くの動作条件下で劣化が加速する可能性があります。

これは、ドライブトレインの効率が単に電力を節約することだけではないことを意味します。

また、バッテリーや電子機器の周囲の熱環境を制御するのにも役立ちます。

AGV ドライブトレインの主な熱源

全体的な熱負荷は次のことから得られます。

• 銅損

• 鉄損

• ベアリングの摩擦

• コントローラーのスイッチング損失

• ギアボックスの損失

• タイヤと転がり損失

したがって、適切なサイズのモーターはに従って選択する必要があります。 連続使用要件、短期的なピーク性能だけでなく、

熱設計はシステム全体を考慮する必要があります

重要な変数には次のものがあります。

周囲温度

デューティサイクル

ピーク負荷周波数

連続トルク

モーターの取り付け

筐体設計

気流

シャーシへの熱伝達

目標は、トラクション システム全体にわたって安定した動作温度です。

米国の倉庫に低電圧 DC サーボを導入することで測定可能な ROI と TCO 削減はどれくらいですか?

サーボアップグレードの経済的価値は、 実際のフリートデータから測定する必要があります.

単純なモーターの購入価格は、実際の所有コストを表しません。

実用的な AGV TCO モデル

TCO = ハードウェア + エネルギー + メンテナンス + ダウンタイム + バッテリー + 交換 + 充電インフラストラクチャ

低電圧 DC サーボ システムは、これらの変数のいくつかに同時に影響を与える可能性があります。

エネルギー消費量

測定：

稼働時間当たりのkWh

しかし、さらに強力な運用 KPI は次のとおりです。

完了した輸送サイクルごとのWh

これにより、同じルートとペイロード条件の下で、異なる駆動テクノロジーを比較することができます。

バッテリー使用率

エネルギー消費量が少ないと、次の条件に応じて、充電サイクル間の使用可能な動作時間が増加します。

• 電池の化学

• 課金戦略

• ペイロード

• 移動距離

• 動作環境

• デューティサイクル

メンテナンス

閉ループドライブは追加の診断データを提供できます。

システムによっては、メンテナンス チームが以下を監視する場合があります。

エンコーダの障害

過電流

過熱

通信障害

モーターの状態

ドライブアラーム

診断を改善すると、トラブルシューティングの時間を短縮できます。

ダウンタイム

自動倉庫の場合、ダウンタイムはモーターの購入価格そのものよりも大きな財務上の影響を与える可能性があります。

診断、交換、保守が容易なトラクション システムは、ハードウェアの初期コストを超える価値を提供する可能性があります。

ペイロードの生産性

ペイロードはエネルギー消費量とともに測定する必要があります。

ただ尋ねるのではなく、次のようにします。

「AGVは何キロまで運べますか？」

より有用な運用指標は次のとおりです。

「AGV はバッテリーを 1 回充電するごとに何キログラムを輸送できますか?」

その他の有用な KPI には次のものがあります。

稼働時間当たりの輸送kg

チャージごとに完了したミッション

Wh/トンキロ

シフトごとの充電イベント

これらの指標により、フリートのオペレーターはドライブトレインの実際の生産性をより明確に把握できます。

低電圧 DC サーボ モーターを使用して AGV のバッテリー寿命とペイロード容量を向上させる方法: 1.5 トン AMR の再設計ケース スタディ

この再設計プロジェクトは、 1.5 トンの大型潜在型 AGV / 水中 AMRに焦点を当てました。 欧州の物流自動化メーカーが開発した

お客様は 3 つの実際的な問題に直面しました。

シャーシの重量が重いため、 有効積載量が減少していました。

バッテリーの稼働時間は、望ましい 8 時間の動作目標を下回りました。

限られたシャーシスペースと過剰な配線により、 電気的統合がますます困難になっていました。

解決策は、従来の分割されたモーターとドライブのアーキテクチャを デュアルに置き換えることでした。 48V 低電圧統合 DC サーボ モーター、モーターと駆動電子機器を CANopen/EtherCAT 通信を備えたコンパクトなホイールドライブ モジュールに統合.

再設計の結果

主な結果: 再設計された AGV は、 7.3 kg削減し、動作耐久性を 7.5 時間から 10.2 時間に増加させ、有効積載量を 1,000 kg から 1,250 kg に増加しました。 同じ 48V/100Ah リチウム バッテリー パックを使用して、ドライブトレインの質量を

オリジナルの AGV 設計とその限界

オリジナルの車両は従来の 分割モータードライバーアーキテクチャを使用していました.

モーターは駆動輪の近くに取り付けられ、サーボドライブはメイン電気コンパートメント内に個別に取り付けられました。

このアーキテクチャにより、コンパクトで耐久性の高い AMR にいくつかの課題が生じました。

1. ドライブトレインの過剰な重量

2 つのモーター、外部サーボ ドライブ、ケーブル ハーネス、コネクタ、シールド、および取り付けコンポーネントの合計重量は、約 18.5 kgに達しました。.

総重量制限が固定されている車両の場合、この追加質量により、AGV が合法的かつ機械的に輸送できる貨物の量が直接減少します。

2. 長い大電流ケーブルの配線

独立したドライブ アーキテクチャでは、中央の電気エンクロージャとホイール ドライブ アセンブリの間を移動するために大電流モーター ケーブルが必要でした。

コンパクトな AMR では、これらのケーブルが貴重な設置スペースを消費し、配線が複雑になります。

また、ケーブル抵抗によって追加の電気損失が発生する可能性もあります。

3. 限られた内部スペース

2 つの外部サーボ ドライブには、専用のキャビネットと DIN レール取り付けスペースが必要です。

これにより、以下に使用できるスペースが減少しました。

バッテリーコンポーネント

PLCとI/O

安全金具

通信機器

熱管理コンポーネント

サービスアクセス

4. バッテリー駆動時間は目標を下回っている

オリジナルシステムは 7.5時間の稼働を実現 で約 48V/100Ahリチウム電池パック.

長時間の倉庫作業をサポートすることが期待される大型車両としては、営業マージンはほとんど残されていません。

統合された 48V DC サーボ ソリューション

3 つの問題を同時に解決するために、お客様はスプリット ドライブ システムを 2 つのドライブ システムに置き換えました。 48V 低電圧統合 DC サーボモーター.

新しいアーキテクチャでは、モーターと駆動電子機器が車輪駆動モジュールに直接統合されています。

新しいドライブトレインアーキテクチャ

48Vバッテリー

↓

メインAGVコントローラ/PLC

↓

CANopen / EtherCAT通信バス

↓

デュアル 48V 統合 DC サーボ モーター

↓

駆動輪

これにより、中央電気キャビネットに設置される機器の量が大幅に削減されます。

新しいソリューションは、 高いピーク過負荷トルク、閉ループ制御、およびバスベースの通信もサポートしています。

統合 DC サーボ システムがどのようにしてバッテリー寿命を延ばしたか

バッテリー駆動時間の向上は、バッテリーの大型化によるものではなく、いくつかの技術的な変更によってもたらされました。

ケーブル損失の削減

オリジナルのシステムでは、高電流モーター ケーブルが中央駆動電子機器とトラクション モーターを接続していました。

導体における電力損失は、次の式を使用して近似できます。

P = I²R

どこ：

• P = 電力損失

• I = 電流

• R = ケーブル抵抗

駆動電子機器をモーター アセンブリに直接移動することにより、大電流接続が非常に短くなります。

このプロジェクトでは、ドライバーからモーターの相線までの距離が 5 cm 未満に短縮されました。.

その結果、ケーブル関連の損失が大幅に削減され、よりクリーンな電源アーキテクチャが実現しました。

48V動作で消費電流を削減

再設計により、AGV の電源アーキテクチャも DC24V から 48V に移行されました。.

同じ機械出力の場合:

I = P / U

システム電圧が増加すると、特定の電力レベルに必要な電流が減少します。

電流が低いと、次のことが可能になります。

より小さなケーブル断面積

抵抗損失の低減

ケーブルの発熱を軽減

配線のコンパクト化

これは、長いケーブル配線が電気設計の重要な部分になる可能性がある高出力モバイル機器で特に役立ちます。

回生ブレーキ

統合されたサーボコントローラーは回生ブレーキも最適化しました。

減速中または下り坂移動中、トラクションモーターは発電機として動作できます。

このシステムは、利用可能なすべての運動エネルギーを熱として放散するのではなく、に向けて戻します。 48V DC バスおよびバッテリー システムバッテリーの受け入れおよびコントローラーの制限に従って、回収可能なエネルギーを

1.5 トンの車両は移動中にかなりの運動エネルギーを運ぶため、これは大型 AGV で特に価値があります。

車両の加速と減速の頻度が高くなるほど、回生エネルギー回収の重要性が高まります。

FOCベクトル制御

統合サーボ システムは、 フィールド指向制御 (FOC)を使用して モーターの電流とトルクを調整します。

モーターの磁界とトルク生成電流をより正確に制御することで、システムは必要な負荷点に近い位置で動作することができます。

実際的な目標は次のとおりです。

安定したトルク発生

効率的な電流利用

不必要な加熱を減らす

スムーズな加速と減速

低速制御の向上

複数のシフトにわたって継続的に動作する高耐久 AMR の場合、これらの特性はエネルギー消費と熱安定性の両方に影響を与える可能性があります。

主な技術的改善と ROI データ

エンジニアリングの詳細: 統合 DC サーボが二重の課題をどのように解決するか

1. バッテリー寿命の延長

• ケーブルの銅損の排除: 従来の AGV 設計では、大電流相ケーブルが中央制御ボックスから駆動輪まで配線されていました。低電圧の統合 DC サーボにより、ドライバーがモーター エンコーダーの後端に直接結合され、相線の距離が 5 cm 未満に短縮されます。
• 回生ブレーキの最適化: 統合されたコントローラーが減速時や坂道の下り坂動作中に運動エネルギーを捕捉し、DC 電流を 48V バッテリー パックに直接送り返します。
• 高効率 FOC ベクトル制御: 最適化されたフィールド指向制御アルゴリズムにより、連続負荷下でも動作温度を低く保ち、最適なデューティ サイクルでの電流引き込みを維持します。

2. 積載量の増加

• シャーシの軽量化: 外部ドライバ エンクロージャ、重いシールド ケーブル、DIN レール マウントを排除することで、自重が約 7.3 kg 軽減されます。シャーシの重量を 1 キログラム節約するごとに、ペイロード定格の向上に直接つながります。
• 高い過負荷トルク容量: 統合された低電圧 DC サーボは、初期の重負荷加速およびランプ上昇 (最大 5° の勾配) 中に最大 3 倍の定格トルクを処理し、特大のモーターを必要とせずに失速エラーを防ぎます。

3. 実装手順

1. 電源システムの移行: システム バスを DC24V から 48V にアップグレードします。電圧が高くなると、全体の動作電流 ( I = P/U ) が減少し、ケーブル断面積の要件と熱放散が低下します。

2. ドライブモジュールの機械的モジュール化: デュアル 48V 統合 DC サーボを差動駆動ホイールまたはステアリング キャスター アセンブリに直接取り付けます。

3. 通信バス トポロジ: メイン AGV PLC コントローラーと両方の統合モーターの間で 1 本のシールド付き CANopen/EtherCAT デイジーチェーン ケーブルをループさせ、16 本以上の個別制御ワイヤを置き換えます。

測定前後の結果

再設計により、 AGV 性能指標全体で目に見える改善がもたらされました。ドライブトレインの重量、内部スペース、効率、バッテリーの耐久性、積載量など、主要な

全体的な結果: DC サーボ ドライブをホイール モジュールに直接統合することにより、AGV はドライブトレインの軽量化、内部スペース要件の削減、システム効率の向上、バッテリーの耐久性の向上、有効積載量の向上を実現しました。

これらの結果は、再設計により バッテリー性能と積載能力が同時に向上したことを示しています。 、ドライブトレインの統合、配線損失の削減、モーター制御の改善、車両質量の低減の組み合わせによって、

お客様の声

「48V 一体型低電圧 DC サーボ モーターに切り替えることで、ハーネスの配線が簡素化され、AGV の組み立て時間が 40% 短縮されました。さらに重要なことに、お客様は 1 日あたりわずか 2 回の短い機会料金で、3 シフトの完全な運用範囲 (24 時間) を達成しました。」

— 産業用 AMR ソリューション研究開発責任者

この 1.5 トン AMR 再設計が示すもの

このプロジェクトは、大型 AGV および AMR メーカーにとっていくつかの重要な教訓を浮き彫りにします。

バッテリー寿命はドライブトレインシステムの問題です

バッテリ容量を増やすことだけが、より長い動作時間を実現する方法ではありません。

電気損失の削減、モーター制御の改善、ブレーキエネルギーの回収、車両質量の削減はすべて、使用可能な耐久性の向上に貢献します。

積載量は車両重量のキログラムごとに影響されます

モーター、ドライブ、キャビネット、取り付け金具、ケーブルの重量はすべて、車両の総重量の一部を消費します。

したがって、より統合されたトラクションアーキテクチャにより、単にモーターのサイズを大きくすることなく、追加のペイロード容量を生み出すことができます。

48V アーキテクチャは電力が増加するにつれてますます魅力的になります

システム電圧が高くなると、所定の電力要件に対する電流が削減され、AGV メーカーがケーブル サイズ、抵抗損失、熱負荷を管理するのに役立ちます。

統合されたサーボ アーキテクチャによりコンパクトな AMR が簡素化

モーターとドライブを 1 つのモジュールに組み合わせることで、外部ドライブキャビネットが不要になり、大電流の配線を短縮できます。

これにより両方が向上します。 、機械的パッケージングと組み立て効率の.

大型車両にとって最大トルクは重要です

1.5 トンの AGV が巡航するには十分すぎるトルクが必要です。

また、静止状態から加速し、最大積載量を運び、スロープを登り、短期間の過負荷に対処する必要もあります。

そのため、 ピークトルク能力と過負荷性能が 重要な選択基準になります。

最終結果の概要

ヘビーデューティ AGV および AMR の場合、統合された低電圧 DC サーボ アーキテクチャは、 、より高い積載量、より長い動作時間、よりクリーンな配線、よりコンパクトなトラクション システムの統合に向けた実用的な道を提供できます。 モーターが車両の実際のデューティ サイクルに正しく適合している場合

私たちのアプローチ方法 AGV 用の低電圧 DC サーボ モーターの設計

OEM AGV メーカーにとって、標準モーターでは必ずしも十分とは限りません。

AGV が異なれば、次の要件がまったく異なる場合があります。

ペイロード

車輪径

車両重量

移動速度

加速度

スロープ

バッテリー電圧

デューティサイクル

制御プロトコル

環境条件

したがって、モーター、ギアボックス、エンコーダー、コントローラー、ホイールを 1 つの統合された牽引システムとして考える必要があります。.

AGV OEM 向けの最終ポイント

AGV のバッテリー寿命と積載量を向上させるには、単に大型のバッテリーや高出力モーターを取り付けるだけの問題ではありません。

最も効果的なアプローチは、 トラクション システム全体を最適化することです.

適切に設計された 低電圧 DC サーボ モーターは、 以下を通じて貢献できます。

高効率運転

閉ループのトルクおよび速度制御

回生ブレーキ

高いトルク密度

コンパクトな統合

熱性能の向上

より良い診断

これらの特性がギアボックス、ホイール、バッテリー、コントローラー、AGV のデューティ サイクルと正しく一致すると、次の点で目に見える改善がもたらされます。

バッテリー稼働時間 + ペイロード使用率 + エネルギー効率 + 熱安定性 + フリートの生産性

したがって、OEM や倉庫管理者にとって最も意味のある質問は、単に 「どのモーターがより多くの電力を持っているか?」ということではありません。

もっと良い質問は次のとおりです。

「実用的なエネルギー、重量、スペース、メンテナンスを最小限に抑えながら、必要なホイールトルクと運動性能を実現できるドライブトレインはどれでしょうか?」

このシステム レベルのアプローチは、効率的で信頼性が高く、スケーラブルな AGV 牽引プラットフォームを設計するための強力な基盤を提供します。