Termisk konstruktion av frekvensomriktarens styrmodul för robotmanipulatorn

Robot är en automatisk maskin som kan ersätta människor för att engagera sig i farligt och komplext arbete i en ostrukturerad miljö. Det är ett komplex av maskiner, elektronik, mjukvara och perception. Det skiljer sig från konsumentprodukter. Det finns många robotdelar. Om det preliminära schemat inte övervägs fullt ut, kommer det ofta att förbruka mycket mänskliga och materiella resurser och ibland leda hela kroppen. Därför är det i den tidiga utvecklingsprocessen nödvändigt att använda tillförlitlighetsmetoder som mekanisk design, termisk design och vätskeanalys för att undvika risker, minska antalet korrektur och förkorta utvecklingscykeln.

Krav på värmeavledning:

Som visas i förklaringen, på grund av begränsningen av struktur och volym, måste 7 drivenhetskontrollmoduler integreras på utvecklingsmanipulatorkroppen, och varje drivenhetskontrollmodul styr en motor. Frekvensomriktarens styrmodul är ett aluminiumsubstrat, som är ett metallbaserat kopparbeklätt laminat med god värmeavledningsfunktion; Temperaturresistansen för aluminiumsubstratet (TS) i frekvensomriktarens styrmodul är 85 ℃. När temperaturen överstiger 85 ℃ slutar frekvensomriktarens styrmodul att fungera. Den officiella rekommendationen är att TS ≤ 80 ℃. Denna manipulator appliceras på medicinska robotprodukter. Den maximala temperaturen för robotarbetsmiljön är 25 ℃, vilket har strikta krav på skaltemperaturen. Sju motorer fungerar samtidigt: 10s ≤ t ≤ 1 min, och den maximala temperaturen måste vara ≤ 51 ℃.

Analyser före fas:

Frekvensomriktarens kontrollmodul är ett aluminiumsubstrat, så enhetens kontrollmodul behöver överföra värme till strukturen genom en termisk dyna. Enligt den tidigare beräkningen krävs forcerad luftkylning i det begränsade utrymmet för att säkerställa de totala värmeavledningskraven; Det finns två sätt att planera värmeavledning:

1. Sju drivmoduler är klistrade på en kylfläns, och kylflänsen + axialflödesfläkt + mekaniska armskal är designad för luftkanal; Den termiska ledningsvägen för denna design är som följer: drivning kontrollmodul → termisk dyna → kylfläns → luft i kaviteten (tvungen konvektion) → kavitets skal → luft utanför kaviteten (naturlig konvektion + värmestrålning). Men i denna design kan luften i kaviteten inte kopplas direkt till utomhusluften, och det finns ett stort termiskt motstånd i mitten, vilket leder till dålig termisk prestanda.

2. De sju drivmodulerna är direkt fästa på manipulatorns skal, lägger till fendesign till manipulatorns skal, axialfläkten installeras utanför manipulatorns skal och en täckplatta läggs till för design av luftkanaler.

Termisk simulering:

Använda smart simuleringsprogram för att förenkla modulen och fortsätta med termisk simulering analysera data.

Enligt skalets molndiagram för termisk simuleringstemperatur är läget med högre skaltemperatur på höger sida, det övre skalets max=44,9 ℃, min=42,35 ℃ och aluminiumsubstratet på drivenhetens styrkort max=47,6 ℃ , som uppfyller designkraven

Genom termisk designanalys kan ingenjörer få en djupare förståelse för hur termisk design integreras i strukturell design i ett tidigt skede av design, och denna idé kan användas som referens i den efterföljande designprocessen för att vägleda strukturell design. Samtidigt kan termisk simulering snabbt hitta bristerna i designen och optimera designriktningen.