Motori maxon DC e maxon EC Le cose più importanti

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1 Motori maxo DC e maxo EC Il motore come trasformatore di eergia Il motore elettrico trasforma la poteza elettrica P el (tesioe U e correte I) i poteza meccaica P mech (velocità e coppia M). Le perdite che e derivao soo perdite di attrito, che si attribuiscoo a P mech, e perdite di Joule P J dell avvolgimeto (resisteza R). Le perdite el ferro soo pressoché ulle ei motori DC maxo seza ferro. Nel motore EC maxo vegoo formalmete cosiderate come u mometo di attrito aggiutivo. Quidi il bilacio della poteza può essere espresso el modo seguete: Precisamete si ottiee Vedi ache: La tecica i breve, spiegazioe dei dati del motore Uità di misura I tutte le formule soo da iserire le gradezze co le uità di misura idicate sul catalogo (vedi gradezze fisiche e loro uità di misura pag. 42). I particolare vale la regola: Tutte le coppie i mnm Tutte le correti i A (ache correti a vuoto) Velocità espressa i umero di giri (rpm) aziché velocità agolare (rad / s) Costati elettromeccaiche del motore La disposizioe geometrica dei mageti e dell avvolgimeto è determiate per la trasformazioe el motore della poteza elettrica i igresso (correte, tesioe) i poteza meccaica i uscita (velocità, coppia). Due importati parametri di questa trasformazioe di eergia soo la costate di velocità k e la costate di coppia k M. La costate di velocità lega la velocità co la tesioe idotta ell avvolgimeto U id (=EMF). U id è proporzioale alla velocità: Costati del motore Costate di velocità k e costate di coppia k M o soo idipedeti tra loro. Vale: Aalogamete la costate di coppia lega la coppia meccaica M co la correte elettrica I. Il risultato fodametale è che per il motore maxo le gradezze coppia e correte soo proporzioali. Nei grafici del motore perciò la correte e la coppia soo riportate sullo stesso asse. La costate di velocità è detta ache velocità specifica. Tesioe specifica, costate di geeratore o di tesioe soo pricipalmete il valore reciproco della costate di velocità ed esprimoo la tesioe idotta el motore per umero di giri. La costate di coppia è detta ache coppia specifica. Il valore reciproco è detto correte specifica o costate di correte. Diagrammi del motore Per ogi motore DC ed EC maxo è possibile tracciare u diagramma, dal quale si possoo trarre tutti i pricipali dati del motore da usare per molte applicazioi. Sebbee o si tega coto delle tolleraze e delle iflueze della temperatura, i valori soo sufficieti per cosiderazioi di massima. Nel diagramma la velocità, la correte I, la poteza i uscita P 2 e l efficieza, soo rappresetate i fuzioe della coppia M a tesioe costate U. Gradiete di velocità Questa liea descrive il comportameto meccaico del motore co tesioe costate U: Al crescere della coppia la velocità si riduce i modo lieare. Quato maggiore è la velocità del motore, tato miore è la coppia risultate. Co l aiuto dei due puti estremi, velocità a vuoto o e coppia di stallo M H, è possibile descrivere la curva (vedi liee 2 e 7 delle schede motore). I motori DC possoo fuzioare co qualuque tesioe compatibile co l isolameto elettrico. Velocità a vuoto e coppia di stallo si modificao i proporzioe alla tesioe applicata, il che equivale ad ua traslazioe della liea della velocità sul diagramma. Tra velocità a vuoto e tesioe vale co buoa approssimazioe l importate rapporto di proporzioalità: Derivazioe del gradiete di velocità Se ella formula della poteza sostituiamo la correte I co la coppia M si ottiee Riformulado e teedo coto dello stretto rapporto tra k M e k, si ottiee l equazioe di ua retta tra velocità e coppia M. ove k è la costate di velocità (liea 13 delle schede motore). Idipedetemete dalla tesioe, la caratteristica di questa liea è defiita dalla sua pedeza (vedi liea 14 delle schede motore). Oppure co il gradiete e la velocità a vuoto 0 36

2 L icliazioe del gradiete è uo dei parametri più sigificativi e cosete il cofroto diretto tra diversi motori. Quato miore è l icliazioe, tato meo sesibile è la reazioe della velocità alle variazioi della coppia (carico) e più potete è il motore. Nel motore maxo l icliazioe del gradiete è praticamete costate all itero di ogi tipologia di motore a parità di avvolgimeti (ciascuo su ua pagia del catalogo). Velocità 0 U = U N Gradiete della correte La proporzioalità della correte e della coppia viee rappresetata co u asse parallelo alla coppia stessa: più correte attraversa il motore e più coppia si produce. La scala della correte viee stabilita mediate i due puti correte a vuoto I 0 e correte d avviameto I A (liee 3 e 8 dei dati motore). Coppia M Nel motore EC maxo i luogo delle perdite di attrito el sistema di commutazioe compaioo, fortemete dipedeti dalla velocità, le perdite di ferro ei fasci lamiati i acciaio. I A Correte I La coppia massima viee sviluppata all avviameto dei motori. È u multiplo della ormale coppia d esercizio. Aalogamete ache il cosumo di correte è al massimo. Gradiete del redimeto Il redimeto h descrive il rapporto tra poteza meccaica i uscita e poteza elettrica i igresso Si vede che, co tesioe U costate e i cosiderazioe della proporzioalità tra coppia e correte, il redimeto cresce liearmete all aumetare della velocità (al ridursi della coppia). Co coppie piccole le perdite di attrito crescoo metre il redimeto scede rapidamete verso lo zero. Il redimeto massimo (liea 9 delle schede motore) si calcola mediate la correte di avviameto e la correte a vuoto e dipede dalla tesioe 0 Approssimativamete si può dire che il redimeto è massimo a circa u settimo della coppia di stallo. Ciò sigifica che il massimo redimeto e la massima poteza i uscita o si ottegoo alla medesima coppia. M H Valore di fuzioameto omiale Il valore di fuzioameto omiale corrispode ad ua codizioe ideale di fuzioameto del motore che risulta dalla tesioe omiale U N (liea 1 della scheda motore) alla correte omiale I N (liea 6). Da questi due parametri si ottiee la coppia omiale M N (liea 5) per questo puto ideale di fuzioameto. Utilizzado poi il gradiete di velocità (liea 14), si ottiee la velocità omiale N (liea 4). La scelta della tesioe omiale deriva da valutazioi di opportuità relative al valore della velocità a vuoto. La correte omiale risulta dal carico termico massimo cotiuativo cosetito del motore. 37

3 Grafici del motore, campi di fuzioameto Nel catalogo per ogi motore DC ed EC c è u grafico che basadosi su u motore tipico riproduce a titolo esemplificativo i campi di fuzioameto della serie di avvolgimeti. Itervallo di fuzioameto i cotiuo I due criteri «coppia cotiua cosetita» e «velocità limite» delimitao il itervallo di fuzioameto i cotiuo. Valori di fuzioameto etro questo campo o soo termicamete critici e o portao di regola ad u usura maggiore del sistema di commutazioe. Campo di fuzioameto di breve durata A causa della resisteza alla dissipazioe termica il motore può essere sollecitato i modo cotiuo solo co la massima correte cotiua cosetita. Per breve tempo tuttavia soo ammessi valori di correte (coppie) maggiori. Fi quado la temperatura dell avvolgimeto resta al di sotto del valore critico, l avvolgimeto stesso o subirà dai. Le fasi co correti elevate devoo essere limitate el tempo. La misura di quato possao durare questi sovraccarichi temporaei si ottiee dalla costate di tempo termica dell avvolgimeto (liea 19 delle schede motore). L ordie di gradezza della durata dei sovraccarichi è di alcui secodi per i motori più piccoli (6 mm fio a 13 mm di diametro) e fio a circa u miuto per i motori più gradi (60 mm fio a 90 mm di diametro). Il calcolo del tempo di sovraccarico esatto dipede fortemete dalla correte del motore e dalla temperatura di avviameto del rotore. Correte cotiua cosetita, coppia cotiua cosetita A causa della temperatura massima cosetita ell avvolgimeto el fuzioameto i modo cotiuo o deve essere superata ua correte massima. Il calore prodotto deve potersi disperdere e o deve essere superata la temperatura massima del rotore. Ne deriva ua correte massima cosetita Icot (liea 22 delle schede motore) alla quale i codizioi stadard (25 C di temperatura ambiete, essua dispersioe di calore attraverso le flage, libera circolazioe d aria) viee raggiuta la temperatura massima ell avvolgimeto. Ua correte maggiore geera ua temperatura eccessiva ell avvolgimeto. La correte omiale viee scelta i modo da corrispodere a questa correte cotiua massima cosetita. E fortemete dipedete dall avvolgimato. Avvolgimeti co filo sottile hao correti omiali più basse rispetto agli avvolgimeti co filo spesso. Co avvolgimeti a impedeza molto bassa la capacità di assorbimeto di correte del sistema co spazzole può ridurre ulteriormete la correte ammessa i cotiuo. Nei motori co spazzole i grafite all aumetare della velocità aumetao molto le perdite di attrito. Nei motori EC all aumetare della velocità le perdite di correte parassite geerao u riscaldameto supplemetare. Ugualmete la correte cotiua massima cosetita si riduce all aumetare della velocità. La coppia omiale corrispodete alla correte omiale rimae praticamete costate all itero della serie di avvolgimeti di ua tipologia di motore e costituisce ua gradezza caratteristica della tipologia di motore. La velocità massima viee limitata i primo luogo dal sistema di commutazioe. A velocità molto elevate il collettore e le spazzole subiscoo maggiore usura. I motivi soo: Elevata usura meccaica per la luga corsa effettuata dal collettore Elevata elettroerosioe per la vibrazioe delle spazzole e la formazioe di scitille U ulteriore motivo per limitare la velocità è lo squilibrio meccaico residuo del rotore, che iflueza la durata dei cuscietti a sfere. Velocità più elevate della velocità limite max (liea 23) soo comuque possibili, ma riducoo la durata attesa del motore. La velocità limite del motore EC viee calcolata i fuzioe della durata di vita dei cuscietti a sfere (almeo ore) i codizioi di squilibrio residuo massimo cosetito e carico massimo dei cuscietti. Temperatura massima cosetita ell avvolgimeto La correte del motore comporta u riscaldameto dell avvolgimeto a causa della resisteza dell avvolgimeto. Affiché il motore o si surriscaldi questo calore deve essere disperso ell ambiete attraverso lo statore. L avvolgimeto autoportate è il puto termicamete critico. La temperatura massima del rotore o deve essere superata eppure per breve tempo. Essa è di 125 C (i casi isolati fio a 155 C) el caso di motori co spazzole i grafite co carico di correte tedezialmete superiore. Motori a commutazioe i metalli preziosi ammettoo solo carichi di correte ridotti, tali da o superare ua temperatura del rotore di 85 C. Accorgimeti tecici di motaggio, quali buoa circolazioe d aria o lamiere di raffreddameto, possoo far dimiuire sesibilmete le temperature. I ON / I N T Tempo ON% ON Motore i fuzioe OFF Motore o i fuzioe I ON Massima correte di picco I N Massima correte cotiu (Liea 6) t ON Tempo di ON [s], dovrebbe essere iferiore a w (Liea 19) T Tempo del ciclo t ON + t OFF [s] t ON% Ciclo di lavoro i percetuale del tempo T Il motore può essere sovraccaricato secodo la relazioe I ON / I N per u periodo X % del ciclo totale di tempo. 38

4 Motori piatti maxo flat motor I motori piatti a più poli maxo richiedoo per u sigolo giro u più alto umero di fasi di commutazioe (6 x il umero di coppie di poli). Poichè hao u iduttaza ai teriali più elevata rispetto ai motori co avvolgimeto seza ferro, a velocità elevate, la correte, durate gli itervalli di commutazioe relativamete brevi, sarà meo efficiete, così la coppia risultate sarà relativamete più piccola. Parte della correte viee riviata allo stadio di poteza; e risulta u comportameto che si discosta dal gradiete lieare ideale e che dipede dalla tesioe e dalla velocità. l icliazioe apparete del gradiete velocità/coppia è maggiore a velocità più elevate. Nel campo di fuzioameto cotiuo dei motori piatti EC il gradiete raggiugibile può essere assimilato ad ua retta tracciata tra la velocità a vuoto e il valore di fuzioameto omiale. Per questo gradiete vale approssimativamete la seguete relazioe: L accelerazioe Secodo le codizioi elettriche adottate (alimetatore, cotrollo, batteria) si distiguoo due diversi procedimeti d avviameto pricipali: Avviameto co tesioe costate (seza limite di correte) Avviameto co correte costate (co limite di correte) U avviameto co correte costate U limite di correte sigifica sempre che il motore può forire soltato ua coppia limitata. Nel diagramma velocità-coppia, a coppia costate la velocità cresce su ua liea verticale. Ache l accelerazioe è costate, perciò i calcoli si semplificao. Avviameto co tesioe costate ai morsetti Qui la velocità cresce i fuzioe del mometo d ierzia seguedo il gradiete di velocità. La coppia maggiore, e quidi la massima accelerazioe, si ha alla parteza. Quato più elevata è la velocità del motore, tato miore diveta l accelerazioe. La velocità aumeta più letamete. Questa crescita co livellameto espoeziale viee descritta mediate la costate di tempo meccaica m (liea 15 delle schede motore). Passato questo tempo il rotore ha raggiuto il 63% della velocità a vuoto ad albero libero. Il rotore raggiuge la velocità a vuoto dopo u tempo che è quasi il triplo. U avviameto co correte costate si trova soprattutto i applicazioi co servoamplificatori, ei quali i mometi di accelerazioe soo limitati dal picco di correte dell amplificatore. M M Costate di tempo meccaica m (i ms) del motore seza carico: Accelerazioe agolare (i rad / s 2 ) co correte costate I o coppia costate M del motore co carico aggiuto J L : Costate di tempo meccaica m (i ms) del motore co carico aggiuto J L : Tempo massimo t (i ms) di variazioe della velocità del motore co carico aggiuto J L : Accelerazioe agolare massima max (i rad / s 2 ) del motore seza carico: (tutte le gradezze soo espresse elle uità di misura idicate sul catalogo) Accelerazioe agolare massima max (i rad / s 2 ) del motore co carico aggiuto J L : Tempo massimo (i ms) per raggiugere la velocità di fuzioameto a tesioe costate (M B, B ): 39

5 Tolleraze I situazioi critiche o è possibile trascurare le tolleraze. Gli scostameti possibili delle dimesioi meccaiche si rilevao dai disegi d isieme. I dati del motore soo valori medi. Il diagramma a lato mostra gli effetti delle tolleraze sulla caratteristica delle curve. Essi vegoo soprattutto causati da differeze el campo magetico e ella resisteza del coduttore, meo da iflueze meccaiche. Per facilitare la compresioe el diagramma le variazioi soo segate i eretto e soo semplificate. È però chiaro che ell effettivo campo di fuzioameto del motore l ampiezza delle tolleraze è iferiore che all avviameto o el fuzioameto a vuoto. Le ostre schede computerizzate cotegoo tutti i valori dettagliati. E chiaro però che ell itervallo di fuzioameto effettivo del motore l ampiezza (modulo) della tolleraza varia ed è iferiore a quella che si ha all avviameto o el fuzioameto a vuoto. Il programma di selezioe maxo selectio program cotiee tutti i dettagli i merito. Calibrazioe Co u opportua miore magetizzazioe dei motori è possibile ridurre l ampiezza del campo delle tolleraze tra l 1 ed il 3%. Questa fascia di tolleraza più ristretta rimarrà sempre compresa el campo di tolleraza stadard. Il comportameto termico Semplificado, per il riscaldameto del motore soo determiati le perdite per effetto Joule P J dell avvolgimeto. Questa eergia termica deve essere dispersa attraverso la superficie del motore. L ialzameto T W della temperatura dell avvolgimeto T W rispetto alla temperatura ambiete T U deriva dalle perdite di calore P J e le resisteze termiche R th1 e R th2. Iflueza della temperatura U elevata temperatura del motore iflueza la resisteza dell avvolgimeto ed i parametri dei mageti. La resisteza dell avvolgimeto aumeta i modo lieare secodo il coefficiete di resisteza del rame: La resisteza termica R th1 cotrassega il passaggio di calore tra avvolgimeto e statore (retro e magete), metre R th2 descrive il passaggio di calore dalla scatola all ambiete. Il motaggio del motore su uo chassis i grado di trasmettere calore riduce sesibilmete la resisteza termica R th2. Nelle schede motore i valori relativi alle resisteze termiche e la correte cotiua cosetita soo stati rilevati i serie di prove per le quali il motore era motato di testa su ua piastra i materiale sitetico verticale. La resisteza termica ella specifica applicazioe R th2 deve essere rilevata i codizioi ambietali e di motaggio reali. Nei motori co flagia metallica la resisteza termica R th2 si riduce fio al 80%, se il motore è collegato ad u supporto che è u buo coduttore di calore p.es. metallico. Esempio: ua temperatura dell avvolgimeto di 75 C provoca u aumeto della resisteza dell avvolgimeto quasi del 20%. Il magete si idebolisce a temperatura elevata. Secodo il tipo di materiale magetico il calo è dall 1 al 10 % a 75 C. L importate cosegueza di ua temperatura del motore elevata è che il gradiete di velocità risulta più icliato e co ciò si riduce la coppia di stallo. La diversa coppia di stallo può essere calcolata i prima approssimazioe mediate la tesioe e la maggiore resisteza dell avvolgimeto. Il riscaldameto dell avvolgimeto e dello statore avvegoo i tempi diversi a causa delle diverse masse. Dopo la coessioe si scalda dapprima l avvolgimeto (co costati di tempo tra alcui secodi e ca. mezzo miuto). Lo statore reagisce successivamete. La sua costate di tempo si trova, secodo la gradezza del motore, tra 1 e 30 miuti. Dopo si istaura u equilibrio termico. La differeza di temperatura tra l avvolgimeto e l ambiete può essere determiata el fuzioameto i cotiuo mediate il valore della correte I (oppure el fuzioameto ciclico mediate il valore effettivo della correte I = I RMS ). Ove il valore della resisteza elettrica R è a temperatura ambiete. 40

6 Scelta del motore Prima di passare alla scelta del motore si devoo defiire le esigeze relative all applicazioe. A che velocità e co quali coppie si muove il carico? Quato durao le varie fasi di carico? Che accelerazioi compaioo? Quato soo elevati i mometi d ierzia? I molti casi il fuzioameto è idiretto, vale a dire che avviee ua trasformazioe meccaica della poteza i uscita dal motore, mediate cighie, riduttori, madrii e simili. Le gradezze i gioco duque devoo essere ricalcolate all albero del motore. I passi successivi per la defiizioe di u riduttore soo idicate di seguito. Ioltre è ecessario chiarire i presupposti dell applicazioe. Quale tesioe massima è dispoibile al motore? Che limiti ci soo riguardo alla correte? Nei motori alimetati a batteria o a celle solari la correte e la tesioe hao forti limitazioi. Nel fuzioameto mediate u servoamplificatore sovete la correte massima dell amplificatore rappreseta u limite importate. Scelta del tipo di motore La scelta del tipo di motore avviee sulla base delle coppie desiderate. Da u lato è ecessario cosiderare il picco di coppia massimo M max, dall altro la coppia cotiua effettiva M RMS. Il fuzioameto cotiuo è caratterizzato da u solo valore di esercizio (M B, B ). Le tipologie di motore prese i cosiderazioe devoo avere ua coppia omiale (= coppia cotiua massima) M N superiore alla coppia di fuzioameto M B. Nei cicli di lavoro, come il fuzioameto start-stop, la coppia omiale del motore dev essere maggiore della coppia di carico (media quadratica). Ciò evita u surriscaldameto del motore. Suggerimeti per la valutazioe delle esigeze: Frequetemete i parametri di carico (i special modo le coppie) o soo acora defiiti o si possoo rilevare co difficoltà. I questi testate il vostro apparecchio co u motore dimesioato co valori approssimati. Variate la tesioe fiché vegoo raggiute le codizioi di fuzioameto desiderate. Misurate tesioe e correte. Co queste idicazioi ed il codice del motore utilizzato i ostri igegeri possoo sovete dare idicazioi sul motore più idicato per la vostra applicazioe. Altri criteri di ottimizzazioe soo per esempio: La massa da accelerare (tipo, ierzia della massa) Tipo di fuzioameto (cotiuo, ad itermitteza, ad iversioe) Codizioi ambietali (temperatura, umidità dell aria, medie) Alimetazioe (batterie, rete) Nella scelta del tipo di motore hao u ruolo importate ache altri parametri. Quale può essere la lughezza massima iclusi il riduttore e l ecoder? Quale diametro? Quale durata si richiede al motore e che sistema di commutazioe si vuole usare? Commutazioe co metalli preziosi per il fuzioameto cotiuo co correti basse (regola fodametale per la durata massima: fio a ca. 50% di I ) Commutazioe co grafite per elevate correti cotiue (regola fodametale: 50% fio a ca. 75% di I ) e frequeti picchi di correte (fuzioameto start-stop, ad iversioe). Commutazioe elettroica per velocità e durate massime. Qual è la dimesioe delle forze sull albero, si devoo usare cuscietti a sfere o soo sufficieti le più ecoomiche brozie siterizzate? La coppia di stallo del motore scelto, i casi ormali dovrebbe essere superiore al più elevato picco di coppia di carico. Scelta dell avvolgimeto: requisiti elettroici Nella scelta dell avvolgimeto occorre accertarsi che la tesioe applicata direttamete sul motore sia sufficiete per raggiugere ei vari puti del ciclo la ecessaria velocità. Cotrollo ad aello aperto (ope loop) Nelle applicazioi co ua sola velocità di fuzioameto quest ultima qualche volta deve essere raggiuta co ua tesioe fissa U. I tal modo si cerca l avvolgimeto il cui gradiete co tesioe predetermiata passi per il puto di fuzioameto. Il calcolo si basa sul fatto che tutti i motori della stessa tipologia praticamete presetao u gradiete co la stessa icliazioe. A partire dal valore di fuzioameto ( B, M B ) si può perciò calcolare ua velocità a vuoto teorica 0, theor. Questa velocità a vuoto teorica deve essere raggiuta co la tesioe U dispoibile, e i tal modo defiire la costate di velocità teorica k, theor. M L avvolgimeto la cui k è possibilmete vicia alla k, theor, data ua certa tesioe, sarà il più adatto. Ua costate di velocità u po più elevata produce ua velocità leggermete maggiore, ua costate di velocità più ridotta ua iferiore. La variazioe della tesioe fa raggiugere alla velocità il valore desiderato, u pricipio usato ache dai servoamplificatori. La correte del motore I si calcola mediate la costate di coppia k M dell avvolgimeto scelto e la coppia d esercizio M B. 41

7 Servocotrolli ad aello chiuso (closed loop) Nei cicli di lavoro tutti i puti di fuzioameto devoo trovarsi al di sotto del gradiete a tesioe massima U max. Ciò sigifica che per tutti i puti di fuzioameto ( B, M B ) deve valere la formula matematica: Nell impiego di servoamplificatori sovete si perdoo ei trasistor di poteza alcui Volt di tesioe, così la tesioe effettiva sul motore risulta ridotta di quel valore. Di questo si deve teere coto ella determiazioe della tesioe di alimetazioe massima U max. Si cosiglia di compredere ua riserva di regolazioe di ca. 20% i modo che la regolazioe sia cosetita ache co sfavorevoli tolleraze di motore, carico, amplificatore e tesioe di alimetazioe. Ifie si determiao il carico di correte medio ed il picco di correte e ci si assicura che il servoamplificatore scelto possa forire queste correti. I ogi caso si deve scegliere u avvolgimeto a più alta resisteza i modo che le correti si riducao. Comuque poi aumeta la tesioe richiesta. Esempio per la scelta del motore e del riduttore U azioameto si deve muovere i modo ciclico secodo questo diagramma di velocità L ierzia del carico J L da accelerare sia di gcm 2. La coppia di attrito costate sia 300 mnm. Il motore deve essere azioato da u servoamplificatore lieare su 4-Q maxo (LSC). L impiato mette a disposizioe al massimo 5 A e 24 V. Calcolo dei dati di carico La coppia ecessaria per l accelerazioe e per la freatura si calcola come segue (si tralasci l ierzia del motore e del riduttore) Isieme alla coppia di attrito risultao così le segueti coppie per le diverse fasi di movimeto: Fase di accelerazioe (durata 0.5 s) 463 mnm Velocità costate (durata 2 s) 300 mnm Freata (L attrito frea ioltre 300 mnm) (durata 0.5 s) 137 mnm Fermo (durata 0.7 s) 0 mnm Il picco di coppia si preseta durate l accelerazioe. La coppia RMS di tutto il ciclo di lavoro è La velocità è massima (60 rpm) al termie della fase di accelerazioe co coppia massima (463 mnm). Duque la poteza meccaica massima è Valori fisici e rispettive uità di misura SI Catalogo i Rapporto di riduzioe* I Correte del motore A A, ma I A Correte di avviameto* A A, ma I 0 Correte a vuoto* A ma I RMS Correte RMS A A, ma I cot Correte cotiua cosetita* A A, ma J R Mometo d ierzia del rotore* kgm 2 gcm 2 J L Mometo d ierzia del carico kgm 2 gcm 2 k M Costate di coppia* Nm/A mnm/a k Costate di velocità* rpm/v M Coppia (del motore) Nm mnm M B Coppia d esercizio Nm mnm M H Coppia di stallo* Nm mnm M mot Coppia del motore Nm mnm M R Coppia di frizioe Nm mnm M RMS Coppia RMS Nm mnm M N Coppia cotiua cosetita* Nm mnm M N,G Coppia massima del riduttore* Nm Nm Velocità rpm B Velocità di esercizio rpm max Velocità limite del motore* rpm max,g Velocità limite del riduttore* rpm mot Velocità del motore rpm 0 Velocità a vuoto* rpm P el Poteza elettrica W W P J Perdita di poteza Joule W W P mech Poteza meccaica W W R Resisteza ai termiali R 25 Resisteza a 25 C* R T Resisteza alla temperatura T R th1 Resisteza termica avvol.-coteitore* K/W R th2 Tesist. termica coteitore-ambiete* K/W t Tempo s s T Temperatura K C T max Temp. massima ammessa per l avvol.* K C T U Temperatura ambiete K C T W Temperatura dell avvolgimeto K C U Tesioe del motore V V U id Tesioe idotta (EMF) V V U max Tesioe di alimetazioe massima V V U N Tesioe omiale* V V Cu Coefficiete di resisteza di Cu max Accelerazioe agolare massima rad/s 2 / M Icliazioe del gradiete* rpm/mnm T W Differeza di temp. avvol.-ambiete K K t Tempo massimo s ms Redimeto (del motore) % G Redimeto (del riduttore)* % max Redimeto massimo* % m Costate di tempo meccaica* s ms S Costate di tempo termica dello statore* s s W Costate di tempo termica dell avvol* s s (*idicato elle schede motore o riduttore) 42

8 Scelta del riduttore Si cerca u riduttore co ua coppia cotiua massima di almeo 0.28 Nm ed ua coppia ad itermitteza di almeo 0.46 Nm. Questa esigeza viee soddisfatta per esempio da u riduttore plaetario del diametro 22 mm (versioe i metallo). La velocità massima i igresso el riduttore pari a 6000 rpm cosete u rapporto di riduzioe massimo di Scegliamo il riduttore a tre stadi co il rapporto di riduzioe immediatamete iferiore pari a 84:1 (programma a magazzio). Il redimeto ammota al massimo al 59%. Scelta del tipo di motore Velocità e coppia vegoo ricalcolati all albero I motori che, secodo il sistema modulare maxo, possoo essere accoppiati co il riduttore scelto sopra soo elecati ella tabella che segue. La tabella cotiee solo motori co commutazioe i grafite, che soo più idicati per il fuzioameto start-stop. Motore M N Idoeità A-max 22, 6 W 6.9 mnm buoo A-max 19, 2.5 W 3.8 mnm troppo debole RE-max 21, 6 W 6.8 mnm buoo La scelta cade su u A-max 22, 6 W, che preseta ua coppia cotiua cosetita sufficietemete grade. Il motore dovrebbe avere ua riserva di coppia, per fuzioare ache co u redimeto iferiore del riduttore. La coppia supplemetare ecessaria durate l accelerazioe può essere forita seza problemi dal motore. Il picco di coppia di breve durata o è eache il doppio della coppia cotiua cosetita del motore. Scelta dell avvolgimeto La tipologia di motore A-max 22, 6 W, ha u icliazioe media del gradiete pari a circa 480 rpm/mnm. È tuttavia da otare che i due avvolgimeti a più bassa resisteza presetao ua maggiore icliazioe del gradiete. La velocità a vuoto desiderata si calcola come segue: Nel calcolo è aturalmete da iserire il puto di lavoro estremo (velocità massima e coppia massima), dal mometo che il gradiete dell avvolgimeto deve trovarsi al di sopra di tutti i puti di lavoro el diagramma velocità-coppia. Questa velocità a vuoto omiale deve essere raggiuta co la tesioe massima U = 19 V prodotta dal comado (LSC) (caduta di tesioe attraverso lo stadio di poteza dell LSC 5 V), che defiisce la costate di velocità miima k, theor del motore. Seguedo i calcoli, la scelta cade sul motore , che corrispode all avvolgimeto co la costate di velocità immediatamete più elevata (689 rpm /V) ed ha u albero passate per il motaggio dell ecoder. La costate di velocità dell avvolgimeto più alta rispetto al valore omiale sigifica che il motore co 19 V gira più velocemete del ecessario, cosa che si può compesare co il cotrollo. Questa scelta assicura ache che esiste ua riserva di regolazioe della velocità superiore al 20%. Così ache tolleraze sfavorevoli o soo u problema. La costate di coppia di questo avvolgimeto è pari a 13.9 mnm/a. La coppia massima corrispode duque ad u picco di correte di Questa correte è iferiore alla correte massima (2 A) del cotrollo (LSC). I tal modo si trova u motoriduttore che soddisfa i requisiti di velocità e coppia e può essere azioato co il cotrollo previsto. 43

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