I MOTORI COPPIA BRUSHLESS A BASSA VELOCITA’<\/h1><\/h1><\/div><\/div><\/div>La vera rivoluzione del brushless \u00e8 rendere possibile l’esecuzione di un motore elettrico, molto potente a basse velocit\u00e0, in presa diretta senza riduttore. Siamo nell’era dei “motori coppia”.<\/p>\n
Una delle pi\u00f9 interessanti possibilit\u00e0 offerte dalle serie ULTRACT – RULLACT<\/strong>\u00a0e\u00a0LYRA<\/strong>\u00a0di\u00a0R.C.V.<\/strong>\u00a0\u00e8 quella di realizzare ogni motore con avvolgimento speciale dedicato ad applicazioni a bassa velocit\u00e0, in presa diretta senza riduttore.<\/p>\nL’eliminazione di uno stadio di riduzione dalla catena cinematica di trasmissione \u00e8 un fattore sempre positivo in quanto permette di limitare i giochi e l’elasticit\u00e0 del sistema. Questo obbiettivo per\u00f2 \u00e8 reso difficile dalla necessit\u00e0 di mantenere una coppia elevata, di movimento uniforme a bassa velocit\u00e0 ed una rigidit\u00e0 dell’asse. La realizzazione di questi nuovi brushless consente di pilotare motori ad alta coppia, il cui costo per Nm \u00e8 abbastanza contenuto, in quanto si possono utilizzare azionamenti di piccola dimensione, paragonabili a quelli che servono per i motori con riduttore.<\/p>\n
I\u00a0motori coppia<\/strong>, o motori a bassa velocit\u00e0, sono motori standard realizzati con avvolgimenti particolari con costanti Ke e Kt elevate. Per comprendere appieno le potenzialit\u00e0, si consideri un motore brushless “ideale” con rendimento pari ad 1 e cos = 1 (in pratica buone approssimazioni). In queste condizioni, poich\u00e9 il motore \u00e8 a magneti permanenti e quindi in campo costante, la tensione ai capi del motore \u00e8 proporzionale alla velocit\u00e0 tramite la costante Ke:<\/p>\n1.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.rcv-srl.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/calcolo-1.jpg\")
<\/p>\n
mentre la coppia del motore \u00e8 proporzionale alla corrente tramite la costante Kt:<\/p>\n
2.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.rcv-srl.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/calcolo-2.jpg\")
<\/p>\n
Se per\u00f2 si considera che la potenza elettrica assorbita dal motore deve essere pari alla potenza resa all’asse, si avr\u00e0:<\/p>\n
3.<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.rcv-srl.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/calcolo-3.jpg\")
<\/p>\n
Se sostituiamo quindi 1 e 2 nella 3, si ottiene:<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.rcv-srl.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/wk-calcolo.jpg\")
<\/p>\n
che semplificando diventa:<\/p>\n
![\"\"](\"https:\/\/www.rcv-srl.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/calcolo-5.jpg\")
<\/p>\n
La costante di tensione e la costante di coppia del motore sono quindi intrinsecamente legate. La scelta del Ke in fase di progetto del motore, \u00e8 sempre tale che alla massima velocit\u00e0 utile<\/strong><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/www.rcv-srl.it\/wp-content\/uploads\/2021\/01\/calcolo-6.jpg\")
<\/p>\n
Ne consegue quindi che, se un motore \u00e8 limitalo per esempio a 30 rad\/sec (~300 r.p.m.), invece dei classici 314 rad\/sec (3000 r.p.m.), sar\u00e0 possibile realizzarlo con un Ke proporzionalmente maggiore e cio\u00e8 di circa\u00a010 volte superiore al Ke del motore standard<\/strong>: la stessa proporzione si applica intrinsecamente alla costante di coppia, cos\u00ec che un motore di questo tipo, con avvolgimento speciale, arriva ad avere\u00a0prestazioni eccezionalmente elevate.<\/strong><\/p>\nA titolo di esempio, un motore UL1007, limitato a 300 r.p.m., avr\u00e0 una costante di coppia di ~17NmA e pu\u00f2 quindi erogare 100Nm con soli 6A. L’utilizzo di motori coppia permette di pilotare grandi motori con piccoli azionamenti, in conclusione:
\nl’eliminazione di un eventuale riduttore comporta l’adozione di un motore capace della coppia richiesta dall’albero lento (quindi un motore pi\u00f9 grande) ma non comporta anche un sovradimensionamento dell’elettronica.<\/em><\/p>\nPer eliminare i riduttori ed usufruire dei relativi vantaggi, occorre per prima cosa accertare se il motore che risulta adeguato alla coppia richiesta dall’albero lento sia di costo vantaggioso rispetto all’applicazione che si desidera abbandonare. Questa condizione si verifica in rapporti di riduzione fino a 1:10.<\/p>\n
Consigliamo ancora di verificare i seguenti due parametri:<\/p>\n
UNIFORMITA’ DI ROTAZIONE E VELOCITA’ MINIMA<\/strong><\/p>\nUn motore brushless opera correttamente anche a bassissima velocit\u00e0.\u00a0La velocit\u00e0 minima ottenibile \u00e8 definita solamente dalla risoluzione del sensore di posizionamento utilizzato:<\/em>\u00a0con encoder std a 4096 impulsi\/giro si risolvono 16000 posizioni per giro e la rotazione \u00e8 uniforme ben al di sotto di 1 r.p.m. In generale, la velocit\u00e0 minima a cui la rotazione \u00e8 perfettamente uniforme \u00e8 quella in cui la frequenza dell’encoder supera la banda passante del sistema, tipicamente 30-50Hz.<\/p>\nINERZIA E RIGIDITA’ DEL SISTEMA<\/strong><\/p>\nOgni sistema dotato di riduttore riflette al carico l’inerzia del motore moltiplicata per il quadrato del rapporto di trasmissione. Di conseguenza quando si elimina il riduttore\u00a0si riduce drasticamente l’inerzia del sistema.<\/em>\u00a0Questo pu\u00f2 essere estremamente vantaggioso per tutti i casi in cui la componente inerziale del carico \u00e8 dominante.
\nLo stesso fenomeno pu\u00f2 per contro essere un limite dove l’inerzia del sistema veniva utilizzata per assorbire carichi impulsivi. Senza inerzia, tali variazioni del carico devono essere compensate dalla velocit\u00e0 di retroazione dell’azionamento elettronico. E’ quindi indispensabile che l’azionamento possa funzionare con la pi\u00f9 alta banda passante possibile e che il carico sia collegato al motore senza gioco, a mezzo di calettatori o con interferenza (non con chiavetta).
\nIn generale la rigidit\u00e0 del motore \u00e8 elevata fino alla frequenza di taglio del sistema, tipicamente 30-50Hz, per poi calare sino ad essere determinata solo dalle inerzie in gioco a frequenze superiori.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>DICHIARAZIONE DI CONFORMIT\u00c0 CE<\/h1><\/h1><\/div><\/div><\/div>Riferita a EC Low Voltage Directive 73\/23\/CEE<\/p>\n
Si certifica che i motori della serie ULTRACT e LYRA sono progettati, costruiti e testati in conformit\u00e0 alla EC Low Voltage Directive 73\/23\/CEE sotto la responsabilit\u00e0 di:<\/p>\n
R.C.V. s.r.l.
\nV. Cavour, 7 z.i.
\n10070 ROBASSOMERO (TO)<\/p>\n
Gli standard applicati sono i seguenti:<\/p>\n
IEC 72\/1, 34\/1, 34\/5, 34\/11
\nEN 60034 – 1 + VAR A1 + VAR A2
\nEN 60529
\nEN 50262
\nCEE 73\/23<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>
La vera rivoluzione del brushless \u00e8 rendere possibile l’esecuzione di un motore elettrico, molto potente a basse velocit\u00e0, in presa diretta senza riduttore. Siamo nell’era dei “motori coppia”.<\/p>\n
Una delle pi\u00f9 interessanti possibilit\u00e0 offerte dalle serie ULTRACT – RULLACT<\/strong>\u00a0e\u00a0LYRA<\/strong>\u00a0di\u00a0R.C.V.<\/strong>\u00a0\u00e8 quella di realizzare ogni motore con avvolgimento speciale dedicato ad applicazioni a bassa velocit\u00e0, in presa diretta senza riduttore.<\/p>\n L’eliminazione di uno stadio di riduzione dalla catena cinematica di trasmissione \u00e8 un fattore sempre positivo in quanto permette di limitare i giochi e l’elasticit\u00e0 del sistema. Questo obbiettivo per\u00f2 \u00e8 reso difficile dalla necessit\u00e0 di mantenere una coppia elevata, di movimento uniforme a bassa velocit\u00e0 ed una rigidit\u00e0 dell’asse. La realizzazione di questi nuovi brushless consente di pilotare motori ad alta coppia, il cui costo per Nm \u00e8 abbastanza contenuto, in quanto si possono utilizzare azionamenti di piccola dimensione, paragonabili a quelli che servono per i motori con riduttore.<\/p>\n I\u00a0motori coppia<\/strong>, o motori a bassa velocit\u00e0, sono motori standard realizzati con avvolgimenti particolari con costanti Ke e Kt elevate. Per comprendere appieno le potenzialit\u00e0, si consideri un motore brushless “ideale” con rendimento pari ad 1 e cos = 1 (in pratica buone approssimazioni). In queste condizioni, poich\u00e9 il motore \u00e8 a magneti permanenti e quindi in campo costante, la tensione ai capi del motore \u00e8 proporzionale alla velocit\u00e0 tramite la costante Ke:<\/p>\n 1.<\/p>\n mentre la coppia del motore \u00e8 proporzionale alla corrente tramite la costante Kt:<\/p>\n 2.<\/p>\n Se per\u00f2 si considera che la potenza elettrica assorbita dal motore deve essere pari alla potenza resa all’asse, si avr\u00e0:<\/p>\n 3.<\/p>\n Se sostituiamo quindi 1 e 2 nella 3, si ottiene:<\/p>\n che semplificando diventa:<\/p>\n La costante di tensione e la costante di coppia del motore sono quindi intrinsecamente legate. La scelta del Ke in fase di progetto del motore, \u00e8 sempre tale che alla massima velocit\u00e0 utile<\/strong><\/p>\n Ne consegue quindi che, se un motore \u00e8 limitalo per esempio a 30 rad\/sec (~300 r.p.m.), invece dei classici 314 rad\/sec (3000 r.p.m.), sar\u00e0 possibile realizzarlo con un Ke proporzionalmente maggiore e cio\u00e8 di circa\u00a010 volte superiore al Ke del motore standard<\/strong>: la stessa proporzione si applica intrinsecamente alla costante di coppia, cos\u00ec che un motore di questo tipo, con avvolgimento speciale, arriva ad avere\u00a0prestazioni eccezionalmente elevate.<\/strong><\/p>\n A titolo di esempio, un motore UL1007, limitato a 300 r.p.m., avr\u00e0 una costante di coppia di ~17NmA e pu\u00f2 quindi erogare 100Nm con soli 6A. L’utilizzo di motori coppia permette di pilotare grandi motori con piccoli azionamenti, in conclusione: Per eliminare i riduttori ed usufruire dei relativi vantaggi, occorre per prima cosa accertare se il motore che risulta adeguato alla coppia richiesta dall’albero lento sia di costo vantaggioso rispetto all’applicazione che si desidera abbandonare. Questa condizione si verifica in rapporti di riduzione fino a 1:10.<\/p>\n Consigliamo ancora di verificare i seguenti due parametri:<\/p>\n UNIFORMITA’ DI ROTAZIONE E VELOCITA’ MINIMA<\/strong><\/p>\n Un motore brushless opera correttamente anche a bassissima velocit\u00e0.\u00a0La velocit\u00e0 minima ottenibile \u00e8 definita solamente dalla risoluzione del sensore di posizionamento utilizzato:<\/em>\u00a0con encoder std a 4096 impulsi\/giro si risolvono 16000 posizioni per giro e la rotazione \u00e8 uniforme ben al di sotto di 1 r.p.m. In generale, la velocit\u00e0 minima a cui la rotazione \u00e8 perfettamente uniforme \u00e8 quella in cui la frequenza dell’encoder supera la banda passante del sistema, tipicamente 30-50Hz.<\/p>\n INERZIA E RIGIDITA’ DEL SISTEMA<\/strong><\/p>\n Ogni sistema dotato di riduttore riflette al carico l’inerzia del motore moltiplicata per il quadrato del rapporto di trasmissione. Di conseguenza quando si elimina il riduttore\u00a0si riduce drasticamente l’inerzia del sistema.<\/em>\u00a0Questo pu\u00f2 essere estremamente vantaggioso per tutti i casi in cui la componente inerziale del carico \u00e8 dominante. Riferita a EC Low Voltage Directive 73\/23\/CEE<\/p>\n Si certifica che i motori della serie ULTRACT e LYRA sono progettati, costruiti e testati in conformit\u00e0 alla EC Low Voltage Directive 73\/23\/CEE sotto la responsabilit\u00e0 di:<\/p>\n R.C.V. s.r.l. Gli standard applicati sono i seguenti:<\/p>\n IEC 72\/1, 34\/1, 34\/5, 34\/11<\/p>\n<\/p>\n<\/p>\n<\/p>\n<\/p>\n<\/p>\n
\nl’eliminazione di un eventuale riduttore comporta l’adozione di un motore capace della coppia richiesta dall’albero lento (quindi un motore pi\u00f9 grande) ma non comporta anche un sovradimensionamento dell’elettronica.<\/em><\/p>\n
\nLo stesso fenomeno pu\u00f2 per contro essere un limite dove l’inerzia del sistema veniva utilizzata per assorbire carichi impulsivi. Senza inerzia, tali variazioni del carico devono essere compensate dalla velocit\u00e0 di retroazione dell’azionamento elettronico. E’ quindi indispensabile che l’azionamento possa funzionare con la pi\u00f9 alta banda passante possibile e che il carico sia collegato al motore senza gioco, a mezzo di calettatori o con interferenza (non con chiavetta).
\nIn generale la rigidit\u00e0 del motore \u00e8 elevata fino alla frequenza di taglio del sistema, tipicamente 30-50Hz, per poi calare sino ad essere determinata solo dalle inerzie in gioco a frequenze superiori.<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>DICHIARAZIONE DI CONFORMIT\u00c0 CE<\/h1><\/h1><\/div>
\nV. Cavour, 7 z.i.
\n10070 ROBASSOMERO (TO)<\/p>\n
\nEN 60034 – 1 + VAR A1 + VAR A2
\nEN 60529
\nEN 50262
\nCEE 73\/23<\/p>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>