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Linee guida per la sostituzione dei motori

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Trovare l'adattamento perfetto: Sfide e linee guida per la sostituzione del motore

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Trovare l'adattamento perfetto: Sfide e linee guida per la sostituzione del motore

Come ingegneri, probabilmente conoscete le sfide che si presentano quando si pensa di passare a un nuovo fornitore di motori. Dai problemi con le prestazioni o l'affidabilità del motore precedente, alla necessità di apportare piccole modifiche a un motore a catalogo durante lo sviluppo del prodotto, fino al desiderio di migliorare le prestazioni del prodotto stesso, i motivi per cui potrebbe essere necessario un cambiamento sono molteplici. Altri motivi sono le interruzioni della catena di fornitura, che rendono essenziale la presenza di altri fornitori per gruppi critici come i motori, nonché circostanze come il mancato supporto della configurazione originale del motore da parte del produttore attuale.

Indipendentemente dal motivo, cambiare fornitore di motori è una situazione impegnativa per progettisti e ingegneri, poiché richiede un'attenta considerazione di tutte le opzioni disponibili per garantire il successo continuo del prodotto. Una di queste opzioni per i motori elettrici è la "sostituzione drop-in", che si riferisce a un motore talmente simile a quello originale che può essere semplicemente inserito e funzionare come l'originale senza richiedere modifiche tecniche speciali per adattarlo. Ciò significa che non ci si deve preoccupare di reinstradare i cavi di alimentazione e i collegamenti, di garantire che fornisca la giusta coppia e la velocità richiesta o di apportare modifiche importanti ai circuiti elettronici.

Trovare un motore sostitutivo "drop-in" può essere un compito impegnativo e richiede un'ampia conoscenza ed esperienza sia del motore che dell'applicazione. Tuttavia, con la giusta collaborazione tra il produttore dell'applicazione e il produttore del motore, è possibile ottenere un ricambio drop-in che soddisfi tutti i requisiti.

Selezione di un motore sostitutivo

La selezione di un motore sostitutivo drop-in non è una responsabilità esclusiva del produttore del motore o del cliente. Si tratta invece di uno sforzo congiunto che richiede la collaborazione e la comunicazione tra entrambe le parti. Il produttore di motori deve ricevere dal cliente le specifiche di base del motore e i requisiti applicativi, mentre il cliente può porre particolare enfasi sui parametri critici del motore e sui requisiti di assemblaggio. In questo modo si garantisce che il motore sostitutivo sia adatto all'applicazione e soddisfi tutti i requisiti necessari. Di seguito illustriamo in dettaglio le fasi specifiche.

Fase 1: comprensione delle caratteristiche del motore

Il primo passo consiste nel comprendere le caratteristiche massime del motore. Le caratteristiche del motore possono essere ricavate da fonti quali l'etichetta o la marcatura del motore, la scheda delle specifiche elettriche e meccaniche*. Inoltre, si possono esaminare altri documenti tecnici e di qualità per raccogliere ulteriori informazioni, tra cui la storia dei problemi tecnici con il motore o l'unità attualmente utilizzata dal produttore dell'applicazione, i vincoli fisici/di spazio per il motore sostitutivo, i parametri critici per la qualità (CTQ), i valori aggiunti come connettori elettrici, puleggia, ingranaggio, freno, encoder ecc.

*Il motore può essere sia quello da sostituire sia quello più vicino dello stesso produttore

Fase 2: confronto dei motori

La seconda fase consiste nel confrontare il motore attuale con quello proposto. Per effettuare un confronto consapevole, è fondamentale identificare i fattori più importanti per la specifica applicazione; ciò consente di effettuare un confronto più mirato che tenga conto dei requisiti e delle specifiche uniche dell'applicazione. Di seguito sono riportati alcuni dei parametri del motore che possono essere presi in considerazione: Si noti che questo non è un elenco esaustivo di parametri e può variare in base alla tecnologia del motore.

Parametri elettrici - Parametri meccanici

Tensione nominale - Dettagli di montaggio (diametro del foro o maschiatura, PCD)

Velocità a vuoto - Diametro del bocchettone

Corrente a vuoto - Sporgenza e diametro dell'albero

Resistenza - Lunghezza totale e diametro

Induttanza - Dettagli del cavo (AWG, materiale isolante, tipo (nastro/individuale, UL) e orientamento

Costante di retroemissione - Gioco dell'albero e scostamento dell'albero

Costante di coppia - Carico radiale massimo sull'albero con distanza/localizzazione

Regolazione del motore, R/k2 - Tipo di cuscinetto

Coppia massima continua - Tipo di lubrificazione

Corrente massima continua - Peso

Temperatura massima della bobina - Temperatura ambiente di lavoro

Costante di tempo elettrica - Temperatura ambiente di stoccaggio

Efficienza - Resistenza termica

Dettagli del driver/controllore - Costante di tempo termica

Commutazione: Sensore/Sensor less - Costante di tempo meccanica

Ottimizzazione della commutazione - Inerzia del rotore

Numero di poli e scanalature del magnete - Rumore

Coppia di arresto/coppia di bloccaggio - Dettagli etichetta/marcatura, tipo, dimensione

Angolo di passo/Passo per giro - Potenza massima in uscita

Tensione dielettrica di resistenza - Velocità massima continua

Potenza massima in ingresso - Coppia di attrito

Tipo di bobina (bipolare/unipolare) - Dettagli del collegamento dei cavi

Oltre ai parametri del motore, è necessario considerare anche parametri speciali o normativi.

I parametri speciali o normativi comprendono:

Requisiti RoHS, REACH

Requisiti relativi al livello di rumore e vibrazioni

Requisiti di bassa o alta temperatura

Compatibilità con sostanze chimiche specifiche

Requisiti di tenuta/protezione dall'ingresso

Requisiti di affidabilità e durata

Requisiti speciali per i test di qualificazione

Sterilizzabilità (vapore/lavaggio a secco, ETO, H2O2 ecc.)

Fase 3: Tipo di motore sostitutivo drop-in

Il terzo passo consiste nel capire il tipo di motore sostitutivo drop-in ideale necessario. In genere rientra in una delle seguenti categorie:

1.Motori a catalogo. Se il motore in esame è una tecnologia comune, un motore di catalogo può essere un'opzione di sostituzione drop-in. Si tratterebbe di un motore di serie facilmente reperibile e che soddisfa le specifiche necessarie per l'applicazione.

2.Modifiche minori. In molti casi, possono esserci piccole differenze nei parametri tra il motore originale e quello sostitutivo, come le dimensioni di montaggio, le specifiche di prestazione, le caratteristiche dell'avvolgimento o della retroazione, i connettori e le piedinature o persino le dimensioni fisiche complessive. Queste differenze possono richiedere un certo livello di reingegnerizzazione per adattare il motore sostitutivo al sistema. In questi casi, il cliente o il produttore del motore possono apportare piccole modifiche per garantire che il motore sia adatto all'applicazione.

3.Progetti personalizzati. A volte è necessario un alto livello di personalizzazione per adattare il motore sostitutivo all'applicazione. Questo può rappresentare un investimento considerevole in termini di tempo e di costi, ma può essere necessario nei casi in cui non sono disponibili o non sono adatte altre opzioni.

Sfide per la sostituzione del motore drop-in

Se un motore sostitutivo drop-in non viene scelto correttamente, possono sorgere problemi significativi:

1.Montaggio non corretto. La scelta di un motore che non si adatta correttamente può causare problemi di installazione, allineamento e prestazioni. Anche le parti di accoppiamento, l'alloggiamento o le parti vicine dell'applicazione possono interferire con il motore.

2.Problemi di interfacciamento. La compatibilità con i controllori, gli azionamenti e i sensori principali e ausiliari è essenziale per il corretto funzionamento. La scelta di un motore non compatibile può causare problemi di cablaggio, programmazione e comunicazione, con conseguente impatto sulle prestazioni e sull'affidabilità.

3.Problemi di carico e velocità. Un motore sostitutivo deve essere in grado di gestire i requisiti di carico e velocità abituali del sistema. Il motore di ricambio deve essere in grado di gestire il carico e la velocità abituali del sistema, ma può anche causare una riduzione dell'efficienza, una diminuzione della potenza o addirittura danni al motore e ad altri componenti a causa di carichi e velocità diversi.

4.Problemi di affidabilità. Se un motore non è stato scelto con cura, può causare problemi di affidabilità che possono essere costosi e lunghi da risolvere. Ciò può comportare tempi di fermo non programmati, riduzione della produttività e aumento dei costi di manutenzione.

Conclusione

Quando si tratta di sostituire un motore, affidarsi esclusivamente al confronto delle schede tecniche può portare a una serie di problemi, poiché le specifiche elencate nella scheda potrebbero non coprire necessariamente tutte le esigenze dell'applicazione finale. È quindi essenziale valutare i requisiti dell'applicazione oltre a confrontare le schede tecniche.

Per ovviare a questo problema, si consiglia di testare il motore più vicino e valutarne le prestazioni per determinare se è adatto all'applicazione. Ciò consente una valutazione più completa delle prestazioni del motore e garantisce che esso soddisfi tutti i requisiti necessari. Testando il motore, è possibile determinarne l'idoneità all'applicazione e apportare le modifiche o le regolazioni necessarie per garantire prestazioni ottimali. Questo approccio garantisce che il motore sostitutivo non sia solo corrispondente sulla carta, ma che funzioni bene anche nell'applicazione.

Sebbene i fogli delle specifiche forniscano un utile punto di partenza, è fondamentale valutare il motore nel contesto dei requisiti dell'applicazione per garantire la scelta della migliore opzione di sostituzione possibile. Avete bisogno di assistenza nella scelta di un motore sostitutivo ideale? Rivolgetevi qui: i nostri tecnici sono pronti ad aiutarvi!