Come scegliere il motoriduttore CC giusto per le applicazioni alimentate a batteria

Un veicolo a guida automatizzata che deve terminare un turno di otto ore con un pacco da 48 V è un problema ingegneristico diverso da una pompa medica portatile che funziona per pochi minuti al giorno. La scelta del giusto motoriduttore CC per le applicazioni alimentate a batteria determina il tempo di funzionamento, il margine di stallo e la durata di servizio prima che qualsiasi messa a punto del software possa essere d'aiuto. Un motoriduttore CC combina un motore CC a magnete permanente con un riduttore integrale che aumenta la coppia di uscita e riduce la velocità di uscita di un rapporto fisso; nelle apparecchiature a batteria, lo stesso design è disponibile nelle versioni con spazzole e senza spazzole su avvolgimenti da 12 V, 24 V e 48 V.

Come scegliere innanzitutto la coppia e la velocità giuste del motoriduttore CC

La coppia di uscita e la velocità definiscono il motore, non la potenza del catalogo. Misura il carico effettivamente spostato dall'attuatore: coppia di rotazione sulla ruota o sul mandrino, coppia di spunto all'avvio e la velocità massima necessaria alla macchina. Il rapporto di trasmissione mette quindi in relazione tali valori con l'albero motore. Quando il carico richiede 12 Nm a 200 giri al minuto e lo stadio di riduzione è 10:1, il motore deve mantenere 1,2 Nm a 2000 giri al minuto, ovvero circa 250 W di potenza meccanica prima delle perdite del controller.

Aggiungi un margine del 15-20% a quella prima stima per la resistenza dell'avvolgimento, l'abbassamento della batteria e l'attrito del cambio. La regola pratica è P = T x n / 9,55, dove P è la potenza meccanica in watt, T è la coppia in Nm e n è la velocità in giri/min. Per un esempio pratico con diversi casi di carico, consulta la nostra guida passo passo al calcolo della coppia per i motoriduttori.

Abbinare l'avvolgimento del motoriduttore CC alla tensione della batteria

La tensione della batteria decide quali famiglie di motori sono idonee prima che inizi qualsiasi confronto delle prestazioni. Un motore avvolto per un funzionamento a 48 V su un pacco da 24 V fornisce circa un quarto della potenza nominale poiché la potenza scala con il quadrato del rapporto di tensione. Correggere innanzitutto la tensione del pacco: 12 V per strumenti portatili leggeri, 24 V per azionamenti AGV compatti e colonne di sollevamento, 48 V per piattaforme logistiche ad alta potenza dove il risparmio di corrente conta di più.

Dopo aver fissato la tensione del pacco, controllare l'avvolgimento rispetto alla curva di scarica completa. Un pacco al litio da 24 V può rimanere sotto 21 V con uno stato di carica del 20% sotto carico e l'avvolgimento deve comunque produrre una coppia utile a quella tensione. La nostra famiglia di motoriduttori brushless a bassa tensione è avvolta esattamente per questo campo operativo.

Motoriduttore CC senza spazzole da 24 V per applicazioni con batteria a bassa tensione Questo motoriduttore brushless da 24 V è avvolto per mantenere la coppia lungo tutta la curva di scarica del pacco al litio, adattandosi ai sistemi a batteria. Con una potenza nominale di 25-400 W a 3.000 giri/min con coppia di 0,08 Nm, offre un'efficienza dell'85-92%, prolungando il tempo di funzionamento rispetto alle alternative con spazzole. Visualizza il prodotto →

Motoriduttore brushless da 48 V con intervallo di coppia più elevato Per i pacchi batteria ad alta tensione, questo motoriduttore brushless da 48 V offre una coppia di 0,2-1,27 Nm su 25-400 W, mantenendo l'efficienza nell'intervallo operativo. Il suo design senza spazzole riduce la manutenzione e il rumore, ideale per l'automazione e le trasmissioni di veicoli elettrici. Visualizza il prodotto →

Motoriduttori CC con spazzole o senza spazzole: dove viene decisa la durata della batteria

I motoriduttori CC senza spazzole restituiscono più energia dalla stessa batteria perché la loro efficienza rimane costante nell'intero intervallo operativo. Un motoriduttore CC con spazzole raggiunge in genere un picco compreso tra il 70% e l'80%, mentre un design senza spazzole raggiunge l'85-92% nella stessa dimensione del telaio. Su un pacco da 100 Wh, un motore efficiente al 90% fornisce circa 90 Wh al carico; un motore a spazzole efficiente al 72% fornisce 72 Wh, un intervallo di tempo di funzionamento del 18-20% prima che vengano incluse le perdite degli ingranaggi.

Scegli il riduttore in base al tipo di carico e alle condizioni di shock

La fase di riduzione converte un motore veloce e a bassa coppia nella coppia richiesta dall'applicazione, ma il tipo di riduttore decide quanta coppia sopravvive e quanto dura la fase. I riduttori epicicloidali distribuiscono il carico su diversi ingranaggi planetari, il che aumenta la densità di coppia, riduce il gioco e migliora la capacità di carico radiale rispetto a uno stadio cilindrico parallelo dello stesso diametro. Le unità planetarie ad angolo retto risparmiano spazio nei gruppi di sterzo e sollevamento, ma aggiungono una fase conica o a vite senza fine con i propri costi di efficienza.

I robot e gli AGV alimentati a batteria accumulano migliaia di cicli di avvio-arresto e inversione per turno, quindi la capacità di shock conta più della coppia di picco della scheda tecnica. Un riduttore epicicloidale con gioco inferiore a 0,8 gradi mantiene inoltre il posizionamento ripetibile quando il motore funziona in controllo di velocità o posizione. Un motoriduttore epicicloidale brushless compatto da 42 mm è un pratico punto di partenza per i robot a batteria di media portata.

Motoriduttore epicicloidale brushless da 42 mm con ampi rapporti di riduzione Questo motore planetario brushless compatto da 42 mm fornisce rapporti di riduzione da 3,7 a 307,54, consentendo un controllo preciso della velocità e della coppia per robot e AGV. Con una coppia nominale di 0,048 N·m e un gioco ridotto, è adatto ai cicli di avvio-arresto e al movimento con controllo della posizione. Visualizza il prodotto →

Verificare il ciclo di lavoro, l'aumento della temperatura e l'ambiente reale

Un motore classificato per servizio continuo S1 a 40°C ambiente verrà declassato all'interno di un involucro di batteria sigillato che raggiunge i 55°C. La maggior parte degli attuatori a batteria funzionano in servizio S2 di breve durata o S3 intermittente e la classificazione definisce per quanto tempo può essere mantenuta la coppia completa prima che l'avvolgimento superi il limite della classe di isolamento. Confermare la classe di isolamento, tipicamente Classe F a 155°C, e l'aumento di temperatura consentito sulla scheda tecnica.

Quando un pacco da 24 V scende a 21 V con uno stato di carica del 20%, la velocità e la coppia disponibile diminuiscono di circa il 12%. Specificare il motore per il limite inferiore della curva di scarica anziché per la tensione a riposo e registrare la corrente a rotore bloccato e la corrente nominale in base al dimensionamento sia del connettore di azionamento che del fusibile.

Una lista di controllo per la selezione dei motoriduttori DC alimentati a batteria

Utilizzare questa sequenza quando si confrontano preventivi o si esamina una proposta del fornitore. Rileva la maggior parte degli errori di dimensionamento e compatibilità prima della prototipazione.

1. Convertire la coppia del carico di esercizio e la velocità massima in valori dell'albero motore utilizzando il rapporto del riduttore, quindi aggiungere un margine del 15-20%.
2. Bloccare l'architettura della batteria e verificare che l'avvolgimento del motore corrisponda all'estremità inferiore della curva di scarica.
3. Scegli il brushless quando il tempo di funzionamento, il rumore o la durata di servizio determinano le specifiche; scegli quello spazzolato quando il primo costo e un semplice controller contano di più.
4. Selezionare un cambio in grado di sopportare urti e carichi radiali senza forzare un motore più grande.
5. Verificare il ciclo di lavoro rispetto alla classe termica del motore nell'ambiente reale della custodia.

Se un requisito non è ancora chiaro dopo questi controlli, condividi il profilo di carico e le specifiche della batteria con il nostro team di ingegneri per una revisione delle specifiche del motore prima dell'attrezzatura o del campionamento.

Domande frequenti sui motoriduttori CC alimentati a batteria

Qual è l'errore più comune nella scelta del motoriduttore DC per le apparecchiature a batteria?

Dimensionamento in base alla coppia di picco anziché al carico continuo. Un breve picco di avvio può essere gestito dalla massa termica e da un cambio leggermente più grande, ma il funzionamento continuo vicino alla coppia di stallo farà scattare i limiti termici, ridurrà la durata delle spazzole e scaricherà la batteria più velocemente di quanto suggerito dalla stima del tempo di funzionamento.

Per quanto tempo un motoriduttore DC brushless funzionerà con la stessa batteria?

Il tempo di esecuzione si adatta quasi direttamente con l'efficienza media. Con l'85-92% senza spazzole rispetto al 70-80% con spazzole, ci si aspetta il 12-20% in più di tempo di funzionamento dallo stesso pacco, oltre a meno calore disperso all'interno dell'involucro sigillato della batteria.

Dovrei scegliere un motore da 24 V o 48 V per un azionamento AGV?

Utilizza 24 V per AGV compatti fino a circa 250 W dove il BMS e il cablaggio rimangono piccoli. Passa a 48 V sopra i 250 W circa per dimezzare la corrente, ridurre le dimensioni dei conduttori e semplificare la gestione delle batterie a maggiore potenza.

Ho bisogno di un riduttore epicicloidale per un'applicazione alimentata a batteria?

Gli stadi planetari sono l'impostazione predefinita più sicura per le applicazioni di avvio-arresto, retromarcia e batterie con carico d'urto perché distribuiscono il carico su più marce. Se il servizio è regolare e continuo, un motoriduttore ad alberi paralleli con un rapporto inferiore può essere più conveniente.