实现电路板与电动机的紧凑连接


作者:Rene Arntzen 日期:2017/10/18 来源:MM《现代制造》

当前,采用混合线缆的单线缆技术解决方案(One Cable Technologiy, OCT)已经成为电动驱动技术的一个发展趋势。连接电动机的供电系统、内部温度传感器以及机械制动系统要求统一的接口。根据具体的应用情况,通常还需要连接一个编码器或分解器。这一发展趋势对连接技术产生了直接的影响。Weidmüller公司目前可提供一种适用于编码器或分解器的电路板(IP 20)一侧和发动机一侧(IP 6x)的插塞连接器技术解决方案。

此种微型电源混合型电路板插塞连接器仅需通过一个插入过程便能连接能源信号电路,以及能够将混合线路的线缆绝缘子裙与设备进行连接,并自动将连接锁定。该混合型插塞连接器与推入式连接技术浑然一体。这样,该混合型插塞连接器便解决了安全性、微型化和绝缘子裙连接议题。Weidmüller公司的M23混合型插塞连接器能够坚实可靠的连接在电动机上,该产品按照严苛环境中运行的机器和设备的使用要求而设计。

图1 电源混合型电路板插塞连接器(Power-Hybrid-Leiterplatten-Steckverbinder)和M23型混合型插塞连接器是IP20和IP6x领域使用的完美的连接装置

M23混合型插塞连接器的用户可自行组合电路板与电动机的连接,也可选择由Weidmüller公司提供技术服务来实现电路板与电动机的连接。对于用户来说,Weidmüller公司提供的M23混合型插塞连接器的优点是定购以及库存均简单方便。在订购该产品时,用户只需管理一个订货号即可。

混合型插塞连接器可取代3个单个插头

变频器或伺服控制器与电动机通过混合型线缆进行连接。为了连接电路,人们通常需要3个单个插头:连接电动机的能源插头、检测电动机馈电信号的插头以及支承屏蔽电磁干扰脉冲以保护信号交换的插头。微型混合型插塞连接器将这3个插头组合在一起,构成一个适用的总的技术解决方案,从而确保同步的、安全可靠的且“盲”的能源连接、信号连接以及电磁干扰脉冲屏蔽连接。

例如,混合型插塞连接器的优点之一是可实现插塞式电磁干扰脉冲屏蔽连接,或是实现单手自动安全锁闭。进行操作时,如果直观性差或安装人员手头没有工具时,可使用混合型插塞连接器确保持续可靠的触点接通。混合型插塞连接器能够满足IEC(UL)61800 -5-1标准的3或5.5 mm的连接保护的规定要求,客户可选择固定安装式混合型插塞连接器,也可选择“推进式”且触点敞开的混合型插塞连接器。采用此种类型的混合型插塞连接器可大大简化现场布线。

LTI Motion公司提供了一款结构紧凑的“Systemone CM”自动化系统,该自动化系统是同类产品中结构最为紧凑且动力性能和安全性能极好的自动化系统,而且该自动化系统具有性价比高的优点。“Systemone CM”自动化系统将控制系统与安全技术系统合而为一,采用总供电系统和多轴调节器。重要的是该“Systemone CM”自动化系统具备以下3个特点:一是将安全控制装置集成进了SPS(可编程控制器);二是将一个500 W开关电路集成进了供电单元;三是使用双轴或三轴调节器。该“Systemone CM”自动化系统是同类产品中结构最为紧凑的产品:伺服调节器额定电流为1.5~32 A,实现了高度微型化,且效率更高。与通常市场上的多轴系统相比,“Systemone CM”的多轴自动化系统在开关箱内的占位最多可节省40%。

图2 可锁止按钮的电源混合型插塞连接器(Power-Hybrid-Leiterplatten-Steckverbinder)供电线路纤细,可实现呈30°角的安装

这种微型电源混合型插塞连接器(Omnimate-Power- Hybridsteckverbinder)实现了高度集成化,而且节省占位,能够满足设备设计研发人员对填料密度、高导电性能、以及在电磁脉冲条件下可靠的电磁兼容性(EMV)的要求,此外该产品还具备操作方便和安全可靠的特点。而且选择正确的连接和组合技术还可降低从设备安装到技术保养维修的设备设计成本。

混合型插塞连接器的适用性更广

Beckhoff Automation公司在其用于电源(Power)和反馈(Reedback)的AX 8000型多轴伺服系统中使用了8个一组的插塞装置(OCT)。通过使用微型电源混合型插塞连接器(Omnimate-Power- Hybridsteckverbinder )减少了电动机必要的线缆布线,而且通过这些导线也可以直接传输反馈信号。由于混合型电子连接器可通过插塞实现屏蔽覆盖,这样所有调整所需的必要信息便可无障碍且可靠的通过数字接口进行传输,而且用户可以像在使用无传感器的调节装置那样省去使用必要的附加反馈电路。

图3 当前结构最为紧凑的3轴伺服调解器使用电源混合型电路板插塞连接器(Power-Hybrid-Leiterplatten-Steckverbinder)。在此,3台伺服电动机均通过一个插塞连接器进行连接

Weidmüller公司为以下用户的驱动技术量身定制连接技术解决方案:B&R Automation公司、Getriebetechnik Nord公司、KEB公司、Lenze公司、Rockwell Automation公司、西门子公司和安川公司。

微型电源混合型插塞连接器(Omnimate-Power- Hybridsteckverbinder)用直接集成进功率插塞连接器中的信号触点,以及插塞式线缆绝缘子裙和单手操作安全接头取代了3个单个组件。这样可将3个单独的操作过程减少为一个操作过程,人们由此便能够成功应对设备设计中各种类型的挑战:

●  通过准确的按分布间隔将信号触点集成到电源部分内,实现了全面的微型化和电路板上以及设备正面的高安装密度。由于只需一次插塞操作过程,方便了设备的批量生产、投入使用和保养维修。

●  用带有弹簧导线板的可插塞式屏蔽支架取代两个螺丝凸缘。这样的结构细节可确保电磁兼容性(EMV)屏蔽。通过可插塞的弹簧条自动实现线缆屏蔽的触点闭合,不受操作人员操作的影响。这样,人们便省去使用迄今为止用螺栓辅助固定线缆屏蔽触点闭合的做法,从而节省了占位、材料,并且缩短了设备的安装时间。

●  采用单手操作安全锁闭装置时,无需使用工具便可单手实现快速锁闭。单手操作安全锁闭装置为中间凸缘连接装置,从而省去了两个外凸缘。中间凸缘自动实现安全可靠的锁闭,不受操作人员操作的影响。通过对信号接点进行不受结构宽度影响的集成,减少在设备以及电路板上的占位需求。通过一个操作步骤便能够实现4个功能件(能源、信号、屏蔽和锁闭)的直观性插塞连接,且不需要目视,而且在掺入比不利的情况下,插塞连接也丝毫不成问题。

能源、数据和信号触点连接以及可插塞的线缆屏蔽和自动锁闭这些多重功能可大大降低设备的生产、安装和维修费用。除此之外,还具有以下优点:

● 设备维修时间更短;

● 设备的结构更小;

● 在开关箱里的占位更少;

● 减少差错。

这样,设备组件间的间距最多可减小 10 cm。因为供电线路纤细,可实现呈30°角度的安装,而且与通常的螺栓辅助固定线缆屏蔽触点闭合相比,可插塞式线缆屏蔽所需的安装空间占位小很多。总而言之,通过采用新型屏蔽片接触件、单手操作安全锁闭装置和集成信号触点,持续提高了设备的可利用性。微型电源混合型插塞连接器(Omnimate Power Hybridsteckverbinder )采用推入连接技术。这样便能够快速实现批量生产和装备混合型线缆。当“推入”微型电源混合型插塞连接器(Omnimate-Power- Hybridsteckverbinder )时,装备实心的或灵活的带有绝缘端头的导体便能够方便的插入接线处。

图4 与市场上的多轴系统相比,采用混合型插塞连接器的Systemone CM多轴自动化系统最多可节省49%的占位

电动机接线的推入连接装置装有锁止按钮,以保持接线处处于开放状态。这样便能够实现可靠安全的连接。由于静电(ESD)原因, 电动机的线缆去皮相当短。在导线插入接线处后,简单从侧面压按钮,便可锁闭推入触点。当使用无绝缘端头的电动机连接线缆、或使用横截面小的线缆时,可锁止式按钮同样具备优势,安装工可在证实后将插入接线处打开:这样安装工便可方便的连接电动机线缆。总之,在电动机连接操作棘手的情况下,采用可锁闭按钮,一名安装工便能完成作业,不需要其他人提供帮助,也不需要使用其他辅助工具。

图5 在使用无绝缘端头的电动机连接线缆、或是使用横截面小的线缆时,由于锁止按钮可使接线处保持开启状态,所以锁止按钮具备优势

M23型混合型插塞连接器适于在严苛的工业环境中使用

结构紧凑且坚实耐用的M 23型混合型插塞连接器适合在工业中以及在条件严苛的机器设备制造的工业环境中使用。例如,用于连接电驱动装置和伺服电动机。在使用混合型线缆的情况下,因为M 23型混合型插塞连接器能够确保 IP6x 领域所要求的可靠性和使用寿命,所以,该型插塞连接器能够确保与 IP6x部件的完美连接。此外,该型插塞连接器具有抗物质渗透性能。该型插塞连接器还带有防振动的黑色外环。

现在,Weidmüller公司为顾客给出了M 23型混合型插塞连接器4+4 变形产品的报价。M 23型混合型插塞连接器4+4 变形产品带有 4个信号触头,每个触头的额定电流为8 A, 此外还带有 4个额定电流为 28 A的电触头。绝缘子裙设置在其金属外壳上。信号触头的额定电压为 300 V,电触头的额定电压为800 V和600 V。 M 23型混合型插塞连接器4+4 变形产品用作线缆/耦合器和角插塞的插座以及器械插座,该变形产品带有前板壁、滚花螺母和后壁,可逐个进行插塞连接。