手術用ロボット、電動義肢、および外骨格はすべて、モーターを使用して人間の能力を拡張および強化すると同時に、ヘルスケア業界を進歩させます。 これらの高度な医療製品は、医療用モーターと電子ドライブを提供するために使用される高度な技術のおかげで現実のものになりました。
以下は、人々の生活と健康を改善する医療用モーターとドライブの主な 5 種類です。
ギヤードモーターは、車いすに乗っている人々が自由を楽しみ、道路を普通に「歩く」のを助けます。 車輪の代わりに複数のトラックを使用し、すべてギア付きモーターで駆動するユニークな全地形対応車いすを見てみましょう。 野原、森、小さな川さえも通過できます。 これにより、さまざまなオフロード モビリティ ソリューションが開かれます。
RAD36直角ギヤードモーターがトラックチェアを駆動します。 クローラー車いすは、350 ポンドの荷重、最大時速 5 マイルの速度を実現し、斜面、くぼみ、砂利道、その他の特殊な道路条件を横断できます。
医療用モーターは、多くの最新の医療機器で使用されるポンプにとって重要であり、冷却能力を提供し、流体、ガス、医薬品を正確に計量します。
CT スキャナー: コンピューター断層撮影スキャナーは、人体内部の高速で高解像度のスキャンと 3 次元イメージングを提供します。 多くの CT スキャナーでは、遠心ポンプを使用してクーラントを循環させ、スキャナーの X 線システムの温度を維持する必要があります。 通常、統合ドライブを備えたブラシレス DC モーターがポンプに確実に電力を供給します。
透析: 血液透析システムでは、患者の血液と透析液を機械のダイアライザーに正確に移動させるために、信頼性の高い蠕動ポンプが必要です。 これらの生命を与える機械では、高精度のブラシレス モーターが確実かつ静かに動作します。
CPAP: CPCP マシンは、衰弱性疾患を持つ何百万人もの人々の睡眠時無呼吸の問題を解決してきました。 最新の CPAP は非常にコンパクトで非常に静かで、一部の CPAP はバッテリー駆動です。 CPAP の中心にあるのは、通常はブラシレス DC モーターを動力源とする非常に動的な送風機です。
通常、手術ロボットと呼ばれるものは、実際には手術支援手術ロボットと呼ばれるべきです。 外科医は、そのようなロボットを遠隔操作して手術を行うためです。 このアプローチは外傷を減らし、患者をより快適にします。
手術用ロボットの動作速度は、毎年 25% ずつ高速化しています。 また、手術用ロボットが開腹手術に伴うリスクと合併症を軽減し、より多くの患者が低侵襲手術のメリットを享受できることも事実で証明されています。 手術用ロボットは、外科医よりも小さな手術器具を使用し、小さな切開を行うことができます。
これらの正確な手術システムは、さまざまな直径のフレームレス トルク モーターと、手術用ロボット モーション ソリューションのカスタマイズを進歩させます。 最も必要とされる場所でより高いパフォーマンスを提供するために、手術用ロボット工学のエンジニアは、柔軟性と革新的な機械設計を通じて、より効率的で長持ちする手術とより低温の機器を実現しています。
義肢は、事故、病気、先天性欠損症、戦傷など、さまざまな状況で使用されています。今日、人間の筋肉、骨格、および神経系のバイオニック義肢が開発されており、運動制御のモダリティによって管理され、ますます自然に使用できるようになっています。 .
モーション コントロール エンジニアは、Power-Knee やエンジンを使用するフル機能の義肢など、このような素晴らしい義肢の開発者と協力してきました。
手術用ハンド モーターは高出力デバイスですが、小型、軽量、効率的である必要があり、ほとんどのエンジン設計ではこれを実現するのは困難です。 小さなスロットレスおよびスロット付きブラシレス モーターは、これらのロボットに電力を供給します。 これらのモーターは、産業用外科手術の要件を満たし、多くの場合それを上回り、最大 100 RPM 以上の速度で精度と効率を実現します。000
サーボモーター
「サーボ」という言葉は、ギリシャ語の「奴隷」に由来します。 「サーボモーター」は、制御信号のコマンドに絶対に従うモーターとして理解できます。制御信号が送信される前は、ローターは静止しています。 制御信号が送信されると、ローターはすぐに回転します。 制御信号が消えると、ローターはすぐに停止します。
サーボモータは、自動制御装置のアクチュエータとして使用されるマイクロモータで、電気信号を回転軸の角変位または角速度に変換する機能を持っています。 エグゼクティブ モーターとも呼ばれるサーボ モーターは、自動制御システムのエグゼクティブ エレメントとして使用され、受信した電気信号をモーター シャフトの角変位または角速度出力に変換します。
サーボモータの分類
サーボモータは、ACサーボとDCサーボの2種類に分けられます。
ACサーボモーターの基本構造は、AC誘導モーター（非同期モーター）と似ています。 2 つの励磁巻線 Wf と制御巻線 WcoWf が固定子に 90 度の位相空間変位を持ち、一定の AC 電圧に接続されており、Wc に印加される AC 電圧または位相変化を使用してモーターの動作を制御します。 . ACサーボモーターは、安定した動作、優れた制御性、高速応答、高感度、および機械的特性と調整特性の厳密な非直線性指標（それぞれ10％未満から15％未満、および15％未満から25％未満が必要）という特性を持っています）。
DCサーボモーターのメリットとデメリット
利点: 正確な速度制御、非常に厳しいトルク速度特性、単純な制御原理、使いやすく安価。
短所: ブラシ整流、速度制限、追加の抵抗、摩耗粒子の生成 (粉塵のない爆発的な環境には適していません)。
DCサーボモータの基本構造は、一般的なDCモータと同様です。 モーター速度 n=E/K1j=(Ua-IaRa)/K1j、ここで、E は電機子逆起電力、K は定数、j は極あたりの磁束、Ua、Ia は電機子電圧、電機子電流、Raは電機子抵抗、Uaを変えるか、φを変えることでDCサーボモータの速度を制御できますが、電機子電圧を制御する方法が一般的です。 永久磁石 DC サーボモータでは、励磁巻線が永久磁石に置き換えられており、磁束 φ は一定です。 . DC サーボ モーターは、優れた線形調整特性と高速応答を備えています。
ACサーボモータのメリットとデメリット
利点: 速度制御特性が良好、全速度範囲で滑らかな制御、ほとんど振動がない、90% 以上の高効率、発熱が少ない、高速制御、高精度位置制御 (エンコーダ精度による)、定格動作領域 一定のトルク、低慣性、低騒音、ブラシの摩耗なし、メンテナンス フリー (粉塵のない爆発環境に適しています) を実現できます。
短所: 制御がより複雑になり、ドライブ パラメータをその場で調整して PID パラメータを決定する必要があり、より多くの接続が必要になります。
DC サーボ モーターは、ブラシ付きモーターとブラシレス モーターに分けられます。
ブラシ付きモーターは、低コスト、構造が簡単、起動トルクが大きく、速度調整範囲が広く、制御が容易で、メンテナンスが必要ですが、メンテナンス（カーボンブラシの交換）が容易で、電磁干渉が発生し、使用環境に対する要件があり、通常、コスト重視の一般的な産業用および民生用に使用されます。
ブラシレスモーターは、小型、軽量、出力が大きく、応答が速く、高速、慣性が小さく、トルクが安定し、回転が滑らかで、制御が複雑で、インテリジェントで、電子整流で柔軟で、整流可能です。方形波または正弦波により、モーターのメンテナンスフリー、高効率、省エネ、電磁放射が少なく、温度上昇が少なく、長寿命で、さまざまな環境に適しています。
ACサーボモーターもブラシレスモーターで、同期モーターと非同期モーターに分けられます。 現在、同期モータは一般的にモーションコントロールに使用されています。 パワーレンジが大きく、パワーを大きくでき、慣性が大きく、最高速度が低く、パワーとともに速度が上がります。 均一な速度で下降し、低速で安定した走行に適しています
サーボモータ内部のロータは永久磁石です。 ドライバは U/V/W の 3 相電気を制御して電磁界を形成します。 ローターは、この磁場の作用で回転します。 同時に、モーターに付属のエンコーダーがフィードバック信号をドライバーに送信します。 値を比較して、ローターの回転角度を調整します。 サーボモータの精度は、エンコーダの精度（ライン数）で決まります。
Q
ACサーボモーターとブラシレスDCサーボモーターの性能の違いは？
A
AC サーボは正弦波で制御され、トルクリップルが小さいため、AC サーボ モーターの性能が向上します。 ブラシレスDCサーボは台形波で制御。 しかし、ブラシレス DC サーボ制御は比較的シンプルで安価です。
永久磁石 AC サーボ ドライブ技術の急速な発展により、DC サーボ システムは廃止の危機に直面しています[/p][p=30,2,left]1980 年代以降、集積回路、パワー エレクトロニクスの発展に伴い、技術と AC 可変速ドライブ 技術の発展に伴い、永久磁石 AC サーボ ドライブ技術は目覚ましい発展を遂げ、各国の有名な電気メーカーは新しいシリーズの AC サーボ モーターとサーボ ドライブを次々と発売しました。 ACサーボシステムは、現在の高性能サーボシステムの主な開発方向となり、DCサーボシステムが排除される危機に直面しています。
DCサーボモーターと比較して、永久磁石ACサーボモーターには次の主な利点があります。
(1) ブラシと整流子がないため、動作の信頼性が高く、メンテナンスが不要です。
(2) 固定子巻線の加熱が大幅に減少します。
(3) 慣性が小さく、システムの応答性が良い。
⑷ 高速・高トルクでの使用状況が良好です。
⑸ 同じパワーで小型・軽量。
