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Motore da 125.000 RPM

Trasformatori, macchine rotanti ed azionamenti

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[51] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto Utentelemure64 » 21 dic 2020, 0:23

Peccato che non si possano assegnare quattro punti ai precedenti ultimi interventi sulla tecnologia dei motori, non immaginavo si fosse arrivati a tanto. WOOOW.
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[52] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto Utentesetteali » 21 dic 2020, 1:02

lemure64 ha scritto:.......tecnologia dei motori, non immaginavo si fosse arrivati a tanto. WOOOW.


E' vero ! E'' affascinante leggere i risultati che ottengono con la tecnologia sui motori.

La mia teconologia sui motori si era fermata a questo tipo di motore di diversi anni fa e se pilotato con la sua elettronica è veramente forte, costò un sacco di soldi, ma ne valeva la pena.

Il rotore che è a spazzole, ha gli avvolgimenti portanti con uno spessore di circa 1,5 mm e girano intorno ad un magnete permanente.
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[53] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto UtenteMeiko » 21 dic 2020, 21:50

BELLISSIMO! Un motorino della Dr Fritz Faulaber!
Sono motori ineguagliabili! Quelli della MAXON (concorrente di Faulaber) ma fatti con la medesima tecnologia, hanno spinto i due rover Opportunity e Curiosity in giro per Marte per anni.
Questi motorini sono stati sviluppati per fare strumenti di precisione. Nonostante siano a spazzole hanno una dinamica che solo recentemente in motori brushless hanno raggiunto.
Negli anni '60 sono stati sviluppati motori con rotore senza ferro per la robotica e l'industria.
Il motorino che tu hai, veniva pilotato con uno stadio amplificatore lineare, tipo audio. Erano usati sia nei registratori a pennini, che nei plotter. Abbinati a potenziometri di precisione riuscivano a garantire precisioni ripetibili sul giro pari a 10 BIT (1024 punti).
Bel ricordo! O_/
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[54] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 21 dic 2020, 22:55

Tanti anni fa avevo fatto un lavoro per la Portescap di La Chaux de Fond con i loro primi moteurs sans fer.
Per usare proficuamente un simulatore, bisogna sapere molta più elettronica di lui
Plug it in - it works better!
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[55] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto Utentesetteali » 21 dic 2020, 23:06

Interessanti i particolari che hai detto Foto UtenteMeiko, sapevo che era una ditta di prim'ordine, ma non conoscevo i particolari, effettivamente il motore quando ho provato la macchinetta dette dei risultati veramente ottimi.
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[56] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 22 dic 2020, 0:11

Meiko ha scritto:Oggi si fanno motori piccoli che girano ad elevate velocità con l'uso delle FPCGA (Field Programmable Complex Gate Array) che possono operare con PWM a freqeunza di MHz.
Per maggiore chiarezza sui dispositivi Complex, ...
Non avevo mai sentito parlare di FPCGA, esistono prodotti commerciali di questo tipo?
Comunque, non so che applicazioni tu abbia in mente. PWM nel range di qualche MHz, che io sappia, si usano solo in (pochi, per ora) convertitori di potenza relativamente piccola, con controllo semplice, dove l'uso di FPGA non credo sia giustificato. Lì il trend è certamente quello di salire in frequenza.
Nei motori, alta frequenza significa maggiori perdite nel ferro (sia per isteresi che per correnti indotte), nel rame (per effetto pelle e prossimità), nel convertitore (per switching), oltre a maggiori disturbi (ad esempio di modo comune). Se si alza la frequenza oltre un certo livello, qualche limitazione in più la si incontra.

Meiko ha scritto:Aggiungo poi che il numero di poli di un motore è a scelta del progettista e genericamente se si deve andare veloci si fanno motori a 2 poli,
Chiaro che è una scelta, ma quella di due soli poli non è ottimale, tanto meno per motori a magneti permanenti (di questo ho chiesto conferma ad un collega "macchinista"). Da quando lavoro in questo campo, gli unici che ho visto a due poli sono proprio quelli che ho trovato in qualche articolo (500 krpm e 1 Mrpm).

Meiko ha scritto:Perciò forse sono stato influenzato dalla mia realtà dove siamo abituati a lavorare con sistemi che operano con logiche diverse, e le commutazioni a MHz sono normali; così come i calcoli più semplici, che vengono eseguiti in qualche nano secondo. Per cui la cosa mi pareva normale che un controllore per un ventilatore, perché di ciò si tratta, potesse essere fatto senza il ben che minimo problema, anche usando 4 transistor e un paio di porte logiche a 50MHz, visto che in questo caso FOC e DTC servono relativamente.
Da profani magari si può immaginare che con qualche porta logica si possa pilotare bene un motore. Certo, una ventola è un'applicazione semplice, ma se deve fare meno rumore possibile ed essere più efficiente possibile, le cose possono essere un po' più complicate. Non è un caso che ci sia ancora tanta ricerca (sia accademica che industriale) nel controllo motore, anche (o soprattutto) per il funzionamento ad alta velocità.
Non so come venga pilotato il motore del Dyson, ma di certo nei moto-generatori dei turbo (e in altre applicazioni ad alta velocità, di potenza rilevante) si controlla in FOC (peraltro, come ho già accennato, sarebbe semplicistico pensare solo allo schema base del FOC).
Aggiungo che anche il motore da 1 Mega rpm non è controllato con l'hardware più standard: l'inverter trifase è pilotato in six-step ("BLDC"), ma a monte ha un buck, usato per regolare indirettamente la corrente.

Comunque sia costruttori di micro servomotori stanno già realizzando e commercializzando sistemi basati su FPGA e FPCGA da usare nella robotica chirurgica, dove è normale trovare motori a 100kRPM. Ne sono l'esempio gli avvitatori per protesi e micro protesi, dove il servomotore (diametro 3mm) controllato in FOC e DTC regola la forza di avvitamento dell'inserto nell'osso, applicando l'esatta forza necessaria a non romperlo.
Sull'uso attuale di FPCGA ho qualche dubbio, invece sul FOC per piccole potenze a velocità alte, come dicevo, non ci vedo niente di trascendentale, specie se il costo non è un grosso problema.

Sull'uso di FPGA, devo dire che a volte le frequenze di clock alte ingannano perché nel controllo è la latenza ad essere importante, non il throughput. Per quel che ho visto finora, il costo del componente (FPGA) tende ad essere alto, inoltre ho l'impressione che il costo di sviluppo possa crescere facilmente.
Dico questo sulla base della mia limitata esperienza con FPGA (qualche assaggio l'ho avuto, e queste sono le mie impressioni). Certo, per alcune cose l'FPGA è insostituibile.
In ogni caso, anche i produttori di micro si stanno attrezzando, introducendo delle parti di "fabric" come periferica, e/o fornendo co-processori molto veloci (oltre a molte periferiche). Ad esempio, è stata dimostrata la chiusura dell'anello di corrente nel FOC entro 1 us, usando un co-processore presente "di serie" su alcune famigie di micro. Questi tempi stretti hanno comunque senso solo in alcune applicazioni di controllo motore, spesso per ridurre la latenza del controllo, più che per salire con la frequenza di switching.

Purtroppo è l'industria convenzionale che si è affezionata a certi sistemi, che pian piano stanno diventando obsoleti anche lì. Ne vediamo un esempio con l'avvento dei SicMos. Molti costruttori si ostinano ad usare ancora gli IGBT che ormai stanno ai SicMos come le valvole stanno ai transistor BJT.
Sono d'accordo sul fatto che ci sia una grossa inerzia nell'industria, ma non penso che tutti quelli che ci lavorano siano degli sprovveduti. A volte, però, ci sono delle buone ragioni per cui si fanno certe scelte...

Gli IGBT non credo moriranno così presto, per varie ragioni, prima fra tutte il costo basso e la robustezza (ad esempio, al corto-circuito). Gli azionamenti industriali e quelli per elettrodomestici devono costare molto poco, resistere a "maltrattamenti" (nel caso industriale) e non creare troppi problemi di interferenza.
Inoltre, non c'è attualmente l'esigenza, per la maggior parte delle applicazioni di controllo motore, di salire con la frequenza di switching. In casi particolari le cose cambiano, ovviamente, ma non è tutto così semplice, non si tratta di volere o non volere andare a MHz o GHz. Tanto per tirare in ballo gli estremi, in applicazioni di grossa potenza, si continuano ad usare IGCT e perfino SCR, che commutano solamente a decine o centinaia di Hz, nel range di kV e kA (e spesso, anche se non sembra possibile, non ci sono molte alternative valide!).
Un discorso simile vale per i materiali ferromagnetici ceramici, rispetto ai lamierini. Tutto dipende...
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[57] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto Utenteboiler » 22 dic 2020, 0:37

SandroCalligaro ha scritto:Sull'uso di FPGA, devo dire che a volte le frequenze di clock alte ingannano perché nel controllo è la latenza ad essere importante, non il throughput. Per quel che ho visto finora, il costo del componente (FPGA) tende ad essere alto, inoltre ho l'impressione che il costo di sviluppo possa crescere facilmente.
Dico questo sulla base della mia limitata esperienza con FPGA (qualche assaggio l'ho avuto, e queste sono le mie impressioni). Certo, per alcune cose l'FPGA è insostituibile.

Se interessa, qui c'è un esempio di drive basato su FPGA:
https://www.enclustra.com/en/products/i ... ontroller/

È stato il loro primo prodotto, con il quale hanno avuto successo e si sono poi espansi. Se non ricordo male era nato in collaborazione con peso grosso dei robot industriali, quindi immagino che l'applicazione sia quella.

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[58] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto UtenteMeiko » 22 dic 2020, 14:30

Vorrei dire una cosa: nella realtà tecnologica, in particolare nelle tecnologie di provenienza diretta dalla strumentazione aeronautica e spazio, esistono delle realizzazioni molto particolari, si usano soluzioni tecnologie a volte strane, faccio un esempio: i motori asincroni sono spesso bifasi e non trifasi, la ragione è che è più facile costruire un motore a 6 poli in uno statore a 12 cave in particolare se il diametro del rotore è di soli 4mm. Poi si usano solo 4 transistor anziché 6. Dobbiamo pensare che spesso i motori sono asincroni e non a magneti permanenti, esclusivamente perché sono più semplici e robusti, ma al contempo piccoli. Si usano motorini bifase asincroni con diametri esterni compresi tra i 20mm e i 8mm che fanno muovere servomeccanismi complessi in assenza di aria e con temperature vicine allo zero assoluto. Non è uno scherzo muoversi in questi ambiti.
Fare queste macchine è complesso e spesso le soluzioni richieste per farle funzionare sono inusuali, perciò non bisogna meravigliarsi di fronte a soluzioni apparentemente insensate. Analogamente si può fare un discorso simile per i componenti elettronici di controllo. Molte volte in questi progetti vengono coinvolte direttamente le fabbriche di semiconduttori che ricevono ordine di realizzare dispositivi che non sono reperibili nel normale mercato. In questo periodo mi stanno parlando di FPGA-ESIC, sembra un non senso, ma di fatto una FPGA costruita ad hoc per un impiego speciale è normale che in parte sia un ESIC.

Vi è però una cosa che è sacrosanta e che vale sempre. Quando parlavo degli IGBT e dei SiC-Mos, c’è un aneddoto che mi è capitato tanti anni fa, che conferma dice Caliaro alla fine sugli IGBT.
Ricordo che nel 1980 andai ad una fiera del BI-M.U. a Milano, ero ragazzo e studiavo meccanica. In quell’occasione assistetti ad un seminario dove uno specialista di una azienda di automazione spiegava che entro pochi anni i motori brushless avrebbero soppiantato i motori a spazzole, i quali sarebbero svaniti. Analogamente disse per i resolver, che secondo lui sarebbero stati sostituiti dai più efficienti encoder digitali.
Bene oggi a 40 anni di distanza abbiamo motori a spazzole praticamente ovunque, nelle applicazioni consumer (vedi lavatrici, solo da poco sta ri-entrendo l'asincrono in versione trifase). I brushless sono ancora relegati ad applicazioni ad alto costo.
E per quanto riguarda i resolver? Sono diventi il feed-back preferito per i motori brushless di qualità al posto di encoder e sensori Hall che rimangono limitati ai motorini per le bici e le ventole.
Mai dare per morta una tecnologia, a volte ritorna!
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[59] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto UtenteMeiko » 23 dic 2020, 22:55

Scusa se controbatto solo ora. Io non so che musica fai o ascolti, ma ti vorrei fare due considerazioni in merito agli amplificatori e in particolare ai componenti dello stadio di uscita. Infatti esistono diversi tipi di componenti con cui si può realizzare un amplificatore. Nel caso dei transistor BJT (es. 2N3055 Mj2955 oppure BDX53 e BDX54) la caratteristica è di esaltare le armoniche dispari, le quali sono "stonate" con la fondamentale da cui partono. Di contro i MOS-FET e gli EXFET, danno risalto alle armoniche pari, che sono in tono con la fondamentale. Risultato un amplificatore a BJT ha un suono più metallico, un amplificatore a MOS-FET o ad EXFET è più caldo e pastoso.
Tutto questo si nota quando si ascolta un riproduzione potendo fare un confronto e usando musica classica.
La valvola è molto simile al MOS-FET, ma in più ha anche altre cose importanti: un elevato guadagno, il ché la fa lavorare nella parte più bassa della sua curva, dove c'è la maggiore linearità = meno distorsione armonica.
Poi c'è un altro aspetto, le valvole per funzionare richiedono un trasformatore di uscita, esso è un componente molto delicato ma che riesce a dare una leggera "levigatura" alle componenti ad alta frequenza e a contenere la distorsione di cresta.
Ora se tu fai chitarra classica, e hai un luogo dove ascoltare la musica, se puoi fare una prova di confronto, ti accorgerai che è così, te lo assicuro sulla parola di figlio di musicista e organista.
Certo tieni conto che se ti vai a prendere un amplificatore low-cost beh, allora hai ragione, ma se ti affidi a prodotti di buona qualità e fabbricati da costruttori seri, allora avrai modo di accorgete.
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[60] Re: Motore da 125.000 RPM

Messaggioda Foto Utenteclaudiocedrone » 24 dic 2020, 0:07

No, no e poi NO! E la favoletta delle armoniche pari e dispari poi è una delle peggiori di tali boiate.


Prego di perdonare lo OT.
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