伺服驱动器模拟道路行为
IMS Gear的测试台技术依赖科尔摩根的运动控制解决方案
测试室的员工在外围设备（即后续的整体产品）可使用之前，总会面临测试部件和组件的挑战。例如，当员工在测试助力转向时，即使相关汽车还没有上市，也需要精确模拟驾驶情况。齿轮和传动专家IMS Gear使用科尔摩根的伺服驱动器在其测试台上模拟真实的使用情况。由于测试范围非常广泛，因此需要有创造性的设计，并且具有与控制技术相关的高标准。
舒适性，安全性，机动性：安装在汽车上的机电驱动器必须符合这三个概念。其使用领域从冷却风扇到大灯范围控制和自动离合系统。车门关闭机构，座位调节装置，停车制动器和后备厢自动关闭辅助装置也是通过软关闭自动装置电动驱动。无论是用作底盘，车身还是发动机的一部分：机电驱动器在车辆中都极为重要。齿轮和传动技术供应商，位于德国多瑙艾辛根的IMS Gear SE & Co. KGaA是该领域的专家。凭借其零部件、组件和齿轮技术解决方案，IMS Gear是汽车行业的一个永久性地标杆。
坚韧的制动器系统
“试想一下您正在一条通往山间湖泊的陡峭道路上行驶，您的游艇连接在车后部的牵引杆上，您想让游艇直接下水。当您将车倒入温度大约十摄氏度的水中时，刚从山上下来的制动装置会受到冲击，因为它们在几秒钟内从约140摄氏度下降到只有10摄氏度。”IMS Gear的测试实验室经理Markus Domachowski这样描述汽车的现实生活事件。诸如此类的极端事件使得相应测试技术的设计变得非常苛刻。“我们的目标是模拟汽车随后的实际使用情况”，Domachowski表示，随后他又谈到IMS Gear大约有150个测试台在运行，其中大部分使用的是科尔摩根的AKM系列伺服电机。AKM伺服电机的工作是模拟典型负载。例如，对于尾门驱动装置，直流电机必须以不同速度应对不同的转矩。当电机将尾门拉到距离车身密封件只有最后几厘米时，阻力将会增加。在这种情况下，AKM伺服电机在密封的作用下会输出相应的高转矩，从而模拟实际情况。涉及在测试台上模拟典型操作错误的案例同样令人兴奋，例如当驾驶员出于习惯拉动尾门，而不是按下钥匙上的按钮时。除了能够稳定工作外，组件还必须能够承受此类事件。车辆的耐用性只能通过耐受性测试和针对性的老化措施来加以验证。
紧密的工程合作
实现现实的日常场景涉及众多的挑战，需要伺服驱动器具有卓越的真实运行特性和灵活性。IMS Gear与位于弗莱堡的Elektronische Antriebs-Technik GmbH (EAT)公司为此展开紧密合作。EAT是科尔摩根的认证合作伙伴，多年来在IMS Gear的工程设计中发挥着重要作用。“我们深入参与了伺服技术和自动化领域的工作，与科尔摩根一起，我们可以有效地为客户提供支持，特别是在专用设备制造领域”，EAT的技术负责人Christian Reinsch表示。“测试台的驱动器可不是现成的解决方案。”
科尔摩根 S700系列伺服驱动器构成了控制系统的核心。“我们需要非常灵活的控制器，因为在测试中我们经常需要多种操作模式”，Markus Domachowski解释说。S700可以使用IEC 61131-3语言自由编程，并且主要是用于完成特别复杂的驱动任务 – 在安全工程方面甚至高达SIL3等级。S700伺服驱动器通过EtherCAT连接到上一级控制系统。IMS Gear因此十分依赖LabView系统和National Instruments的CompactRIO系统。
开发过程中的耐久性测试
质量管控在产品和流程开发阶段就已经从多瑙艾辛根的汽车供应商客户那里开始，因为紧密关联的项目管理过程也包括从开发到批量生产的质量保证措施。“经过特别调试的测试设备可确保按照客户的质量要求完成齿轮、组件和齿轮箱”，Domachowski解释说。这位测试实验室经理已经在IMS Gear工作了近30年，作为培训经理，他还将自己的机电知识传授给年轻员工。
了解这些过程使员工能够与EAT一起精确地设计在测试台上使用的伺服驱动器。每一个测试台都需要进行一些调整，以免将额定速度和转矩设定得过大。“当我们需要处理相对较小的转矩要求时，我们不能选择结构太大的电机，因为自重过高会影响测量结果”，IMS Gear的测试工程师Peter Faller解释说。与EAT联合开发的工作目标通常是充分使用AKM伺服电机的峰值转矩。EAT在2016年还曾获得科尔摩根授予的“年度卓越合作伙伴”称号。“我们可以最大限度地利用高过载能力，因为在测试周期内，电机只在短时间内承受大负载”，Christian Reinsch强调说。同步伺服电机与S700伺服驱动器确保了良好的真实运行特性。S700可以在该点提供齿槽效应补偿，以平衡电机自然产生的齿槽转矩。“我们尽可能排除测试台上的所有此类干扰”，Peter Faller强调说。
新电机带来新的可能性
EAT的Christian Reinsch认为“AKMs在功率密度和性能方面是世界上最好的伺服电机”。自2019年以来，凭借新一代AKM2G电机，科尔摩根已将功率密度提高多达30%。成功的秘诀在于细节。更高的功率密度源自更好的转矩/速度比，这主要是优化了定子几何形状的结果。这使得电机减少了绕组中的铜损耗。其好处就是：改善了能量效率和空间布局，以便在相同的结构体积下提供更大的输出。AKM2G系列还具有更平滑的齿槽效应，最终提高了控制精度。这扩展了汽车行业的组件测试选项，让IMS Gear这样的公司可以更加有效地持续运营。
作者：Thomas Sautter，销售经理，德国，科尔摩根欧洲有限公司
