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Motori coppia

Domanda:

Sento ogni tanto parlare di motori coppia. Cosa sono e che caratteristiche hanno?

Risponde admin

Come noto i motori elettrici si costruiscono per velocità elevate e coppie limitate in quanto ciò consente di avere una maggiore potenza specifica, cioïè watt per unitïà di peso. Questo rende quasi sempre necessario l'impiego di un riduttore tra motore e carico. Finché le imprecisioni di posizionamento o di velocità, o la possibilità di insorgenza di vibrazioni sono trascurabili, si adotta questa soluzione. In caso contrario si elimina il riduttore, accoppiando direttamente il motore al carico. Da qui il nome "Direct Drive" per i motori impiegati in questo modo. Ciò comporta un dimensionamento del motore in coppia, e le coppie per cui si costruiscono sono molto più elevate di quelle dei normali motori di pari potenza. Anche le dimensioni sono notevolmente maggiori, data la minor velocitòdi rotazione e la conseguente minor potenza specifica.
L'aumento di coppia infatti richiede inevitabilmente un aumento del diametro del motore. Ricordo qui che la forza specifica per unità area del traferro ha un limite superiore di alcuni newton su centimetro quadro, per problemi legati alle perdite per effetto joule e per la saturazione magnetica del ferro.
L'aumento del diametro comporta un aumento del momento di inerzia, che influisce negativamente sulle prestazioni dinamiche. Per limitare questo inconveniente il rotore deve essere il piòleggero possibile. I motori coppia (torque motors) assumono allora forme diverse dai motori tradizionali. Tendono ad assumere la forma di un anello con il diametro anche molto maggiore della lunghezza assiale. Le dimensioni e la massa sono comunque sempre molto maggiori di un motore di pari potenza. Si cerca di limitarle portando al limite lo sfruttamento dei materiali. Cosa che comporta un aumento delle perdite ed un surriscaldamento del motore che rende necessario, in molti casi, un raffreddamento ad accqua. Allo scopo, sulla superficie esterna dello statore, per tutta la sua circonferenza, sono ricavati canali nei quali viene fatta scorrere l'acqua di raffreddamento.
Nella maggior parte dei casi si tratta di motori brushless o passo-passo: il rotore è dotato di magneti permanenti e gli avvolgimenti sono nello statore. Il numero di poli è molto elevato (anche qualche centinaio). Le velocità vanno da alcuni giri al minuto a qualche centinaio. I valori tipici delle coppie vanno da 100 a 5000 Nm ma si arriva anche a 30000 Nm
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Commenti e note

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di ,

Oltre alla parte tecnica è sempre bello ed utile conoscere la parte economica. Qualcuno sa i prezzi di alcune taglie (magari le più vendute)? Anche indicativamente, giusto per fare un confronto coi motori standard + riduttore. Grazie

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di Sandro,

L'articolo dell'ing. Martini sui motori coppia contiene informazioni corrette ed incontrovertibili.

Certamente, chi si occupa della loro progettazione avrà qualche conoscenza tecnologica più specifica ed aggiornata (e mi meraviglierei del contrario!) ma sarebbe più costruttivo esporre tali conoscenze anziché lanciare critiche senza poi sostanziarle.

Se capisco lo spirito di questo sito, il ruolo di chi sa di più è informare chi sa meno, non irriderlo. In ogni caso l'esperto si valuta per i contenuti che esprime non per la sua supponenza.

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di ,

Caro Mirco,
come vedi non ho alcun problema a pubblicare le critiche che sono più che ben accette.
Electroportal si propone di attirare l'attenzione sui temi trattati, con articoli interessanti, stimolando la proposta di contributi da parte di esperti. E' nato da una mia idea, lo porto avanti con le mie forze e conoscenze, spesso insufficienti. Non c'è nessuno che sostenga questo lavoro, oltre al mio eccezionale webmaster ed a tutti coloro che, apprezzando l'iniziativa, hanno deciso di fornire, spontaneamente e gratuitamente, la loro appassionata competenza.
Sono d'accordo con te che su ciò che non si sa bene è meglio tacere, ma non mi pare che siano state dette sciocchezze. Metto molta attenzione in ciò che scrivo, te lo posso garantire, non dico cose a casaccio. Questo probabilmente non mi impedisce di commettere degli errori, ma sono pronto a riconoscerli, a riflettere su di essi per diminuire quelli futuri. Confido per questo nella capacità critica di chi legge.
Non sono uno specialista dei torque motors ma ciò che ho scritto non è invenzione e deriva da documentazione tecnica in mio possesso. Certamente la tecnica evolve ad una velocità che impedisce spesso, ai non specialisti, di essere in grado di fornire i dati più recenti. Questa è, ritengo, l'origine delle eventuali imprecisioni della risposta.
Ti ringrazio ad ogni modo per le osservazioni e mi farebbe molto piacere se potessero essere specificate maggiormente con un tuo ulteriore contributo, magari un articolo per la sezione R&P.

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di mirco,

Salve Zeno, l'articolo sui Torque Motors contiene alcune imprecisioni e qualche errore di concetto, a partire dalle cause per cui vengono utilizzati, continuando con la morfologia ( attenzione: si chiamano ad anello non perchè le dimensioni radiali sono molto maggiori di quelle assiali ) ;

inoltre nell'arrticolo a mio giudizio non vengono colti gli aspetti salienti di questa tipologia di motori, che sta incontrando discreti successi in molti campi applicativi, soprattutto grazie all'elettronica di potenza ( infatti sono tutti commutati elettronicamente come i normali AC-brushless e DC-brushless) e ai magneti permanenti ad alta densità di induzione magnetica a terre rare ; per finire con il limite di taglia: nella nostra azienda ne abbiamo progettato e costruito uno che fornisce 63 kNm.

Quando si scrive su un sito diventato così seguito e ormai autorevole, bisogna stare attenti a ciò che si insegna ( ho imparato che a volte è meglio tacere sulle cose che non si sanno).

Sono sicuro che la mia nota non verrà pubblicata, comunque mi scuso per la tirata d'orecchie, che peraltro non Le avrei fatto se non reputassi i suoi articoli di estremo intreresse. 

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