Motore Brushless-Controller

[Cortex]

Salve a tutti,

vorrei acquistare un motore brushless della Maxon motor con elettronica di controllo annessa, via mail mi sono interfacciato con un addetto della Maxon che mi ha consigliato il seguente accoppiamento motore- controller:

-(https://downloads.maxonmotor.com/Katalog_neu/eshop/Downloads/Katalog_PDF/maxon_motor_control/4-Q-EC-Verstaerker/DEC/DEC_70_10/new/newpdf_09/DEC-70-10-306089_09_IT_295.pdf) DEC 70/10 Amplificatore 4-Q-EC ,Servoamplificatore a 4 quadranti per il controllo

di motori EC con sensori Hall con potenza in uscita fino a 700 Watt.

-(http://www.maxonmotor.com/medias/sys_master/8800985350174/12_178_EN.pdf) abbiamo scelto il "305013".

Ora la mia domanda è se secondo voi può andar bene come abbinata e poi una domanda dettata dalla mia ignoranza nel settore, cos'è la compensazione IxR che è indicata nel DEC 70/10?

Ah un altra cosa, mi vengono in mente mentre scrivo :-), se va bene come abbinata quale tipo di controllo presente nel DEC70/10 devo applicare se voglio una coppia costante indipendentemente dal carico applicato al motore?

Grazie in anticipo per tutto l'aiuto e le indicazioni che potrete darmi.

[Livio Orsini]

ervoamplificatore a 4 quadranti per il controllo di motori EC con sensori Hall con potenza in uscita fino a 700 Watt.

Quindi si tratta di un Brushless trapezoidale e non sinusoidale.

Se il costruttore ti ha consigliato l'accoppiamento motore-driver dovresti fidarti perchè, in teoria, dovrebbe conoscere al meglio le caratteristiche dei prodotti ed il loro abbinamento ottimale.

...devo applicare se voglio una coppia costante indipendentemente dal carico applicato al motore?

Per prima cosa è da verificare se il drivere prevede questa modalità di lavoro. Se la prevede è sufficiente agire sul parametro deputato al controllo in coppia e poi dare il riferimento di coppia che si ritiene adeguato alla bisogna.

Se tuu spiegassi meglio e più compiutamente cosa deve fare questo azionamento (motore + driver), quel'è la tua applicazione, si potrebbe eventualmente darti qualche consiglio più mirato.

[Cortex]

Salve Livio,

allora dovrei utilizzare questo motore per attaccarci all'albero motore un elica perchè lo utilizzeremo per muovere un piccolo veicolo subacqueo.

Ho controllato nel dataasheet del driver ed effettivamente prevede questa modalità di funzionamento quindi non dovrei aver problemi ad impostare i parametri seguendo le istruzioni.

Il motore considerato (EC-4pole 30 ∅30 mm, brushless, 200 Watt) ha le seguenti caratteristiche :

Motor Data (provisional)

Values at nominal voltage

1 Nominal voltage V 24

2 No load speed rpm 16700

3 No load current mA 728

4 Nominal speed rpm 15900

5 Nominal torque (max. continuous torque) mNm 127

6 Nominal current (max. continuous current) A 9.91

7 Stall torque mNm 3220

8 Starting current A 236

9 Max. efficiency % 89

Characteristics

10 Terminal resistance phase to phase W 0.102

11 Terminal inductance phase to phase mH 0.0163

12 Torque constant mNm/A 13.6

13 Speed constant rpm/V 700

14 Speed/torque gradient rpm/mNm 5.21

15 Mechanical time constant ms 1.82

16 Rotor inertia gcm2 33.3

Con un Gear (Planetary Gearhead GP 32 HP ∅32 mm, 4.0–8.0 Nm) che ha le seguenti caratteristiche :

Gearhead Data

1 Reduction 33 : 1

2 Reduction absolute 529/16

3 Max. motor shaft diameter mm 3

4 Number of stages 2

5 Max. continuous torque Nm 4

6 Intermittently permissible torque at gear output Nm 6

7 Max. efficiency % 75

8 Weight g 178

9 Average backlash no load ° 0.8

10 Mass inertia gcm2 0.5

11 Gearhead length L1 mm 48.1

In pratica si vuole ottenere un motore che abbia C(coppia)=2-3 Nm e che vada ad un numero di giri di circa 500 rpm.

Ora mi servirebbe capire come dimensionare l'alimentazione: posso utilizzare o batterie agli ioni di Litio o batterie al NiMh e dovrei avere almeno un autonomia di 4-5 ore.

Non sono un esperto del settore e non so se i conti che ho fatto siano corretti, ma considerando delle batterie al NiMh con le seguenti caratteristiche 1,2V e 4300 mAh, mettendole in serie 20 dovrei ottenere un alimentazione a 24 V con 4300 mAh di corrente erogata.

Ora come posso dare la giusta corrente al motore che dovrebbe in teoria funzionare con una coppia costante independente dal carico per la durata di 4-5 ore ?

Grazie per qualsiasi tipo di suggerimento o aiuto che potrete darmi.

[Livio Orsini]

abbia C(coppia)=2-3 Nm

ma le specifiche danno

Nominal torque (max. continuous torque) mNm 127

ovvero 0.127 Nm di coppia massima!

Valore congruente con 200 W di potenza ed una velocità di 15900 rpm. Ammesso di avere un riduttore con rendimento 1, riducendo a 500 rpm la veloctità si avrebbe un fattore di riduzione di 31.8 che moltiplica la copiia per identico fattore, quindi si avrebbe una coppia all'elica di poco più di 4 Nm. Valore che poi dovrà essere ridotto per il fattore di rendimento del riduttore. Con quel rapporto è già un bel risultato avere rendimenti pari a 0.8, quindi avrai poco più di 3.8 Nm di coppia.

Secondariamente per pilotare un elica è inutile lavorare con controllo di coppia, am è molto meglio lavorare con regolazione di velocità e lasciare che il motore eroghi tutta la coppia possibile (limite per coppia massima).

Personalmente, oltre a scegliere un motore di potenza doppia, userei un motore con velocità più bassa riducendo il rapporto di riduzione. Rapporti di riduzione inferiori ==> rendimenti più elevati.

[Cortex]

Salve Livio,

grazie per gli utili consigli, ho dimenticato di dire che per esigenze di spazio posso utilizzare motori di taglia simile a quello che di cui ho dato le caratteristiche.

A parte questo, secondo te come posso dimensionare l'alimentazione di tale motore con delle batterie del tipo 1,2 V - 10000 mAh del tipo NiMh per dare alimentazione di 24 V al motore? Ne dovrei utilizzare 20 giusto?

Grazie ancora per l'aiuto dato e per la disponibilità.

[Livio Orsini]

Be se il motore è quello, anche la coppia disponibile è quella.

Se servono 24 V, ci voglion 20 batterie, l'aritmetica lo dice.

[Cortex]

Ciao Livio,

no è solo che non avendo mai affrontato problemi del genere, non so cosa dare per scontato o meno :-), mi ritrovo a fare bilanci elettrici di questi sistemi di attuazione senza aver mai avuto un minimo di esperienza nel settore.

Grazie per tutti i consigli.