Cómo elegir el motor adecuado para su proyecto: cosas para pensar y tener en cuenta

¿Cuál es el punto de partida?

El primer puerto de escala al elegir un motor es comprender qué par y velocidad necesita. Además de esto, debe pensar en parámetros funcionales básicos como el tamaño físico del motor, ya sea el bastidor / cuerpo del motor o el tamaño del eje o los orificios de montaje. Todos estos factores pueden tener un impacto en la elección. Si tiene mucho espacio para trabajar, entonces es probable que pueda elegir la opción técnica que mejor se adapte a su proyecto. Sin embargo, en algunos casos, un cierto tipo de motor puede parecer la mejor opción, pero puede ser imposible debido a las restricciones de tamaño impuestas por una determinada aplicación. Un buen ejemplo de este tipo de problema es cuando un motor paso a paso puede ser la mejor solución técnica, pero la mala densidad de potencia del motor significa que no es posible obtener la energía requerida en el espacio físico requerido. En este caso, se podría lograr un rendimiento similar (con potencia adicional) utilizando un motor de CC sin escobillas más pequeño (con mayor densidad de potencia) con una caja de engranajes. Esto le dará inmediatamente una idea clara de lo que es posible. Como ejemplo rápido, la mayoría de los motores paso a paso no superan las 1000 rpm. Igualmente, a velocidades más altas, la salida de par de un motor paso a paso se reducirá significativamente de lo que puede lograr a velocidades más bajas. Al igual que con las restricciones de tamaño físico, es importante tener en cuenta estas cosas desde el inicio del proyecto. Si necesita superar las 1000 rpm, necesitará un motor de CC con escobillas o sin escobillas. Del mismo modo, si necesita precisión posicional o fácil monitoreo del número de revoluciones para una aplicación como dosificación o bombas, entonces un paso a paso funcionará mucho mejor.

Comience con los requisitos de par y velocidad y, si no está seguro de cuáles son, realice algunas pruebas para averiguarlo ...

Realmente no podemos enfatizar este punto lo suficiente. Sin un conocimiento detallado de los requisitos de par y velocidad en todo el rango operativo del motor, es imposible tomar una decisión informada sobre la mejor opción. Esto es especialmente cierto cuando se trata de intercambiar una opción con otra. Entendemos completamente que en muchas aplicaciones puede que no sea posible saber de inmediato cuáles son estos términos en términos numéricos, pero si este es el caso, estaremos encantados de ayudarle. Podemos ayudar con muestras o realizar una visita al sitio para hacer una evaluación. Igualmente, a menudo podemos trabajar hacia atrás a partir de información mecánica para determinar el rango de par y velocidad y, por lo tanto, la potencia eléctrica requerida. Si no está seguro de esto, pregunte, estamos encantados de ayudarle.

¿Qué voltaje y corriente tienes disponible?

Nuevamente, esto puede parecer un punto obvio pero, al igual que con la información de par y velocidad, puede ser muy importante para hacer la selección correcta. Si el poder no es un objeto y la aplicación puede usar lo que quiera, entonces la elección es (¡literalmente!) Suya. Sin embargo, la mayoría de nosotros nunca tenemos esa suerte y en la gran mayoría de los casos habrá restricciones, ya sea por una batería que se esté utilizando o por los límites establecidos por el proyecto. En este caso, es muy importante pensar no solo en las condiciones de “ejecución”, sino también en cómo se ven los extremos. Para dar un ejemplo, esto puede incluir;

1. Inicio: aquí pueden ocurrir picos actuales que son necesarios para superar la inercia de la aplicación.
2. Voltaje de la batería: estos cambian con el tiempo a medida que se mueve el ciclo de carga de la batería. Esto puede tener un impacto en el propio controlador, pero también puede llevar a un aumento del consumo de corriente a medida que caiga la tensión.
3. Ineficiencia: siempre es importante tener en cuenta la ineficiencia en los cálculos. Esto a veces se pasa por alto y puede llevar a expectativas infladas de la potencia de salida mecánica de un motor. Para dar una idea, las cajas de engranajes son típicamente 75% eficientes, los motores varían desde alrededor del 70-90% de eficiencia y los controladores generalmente son 90% eficientes. Por lo tanto, si uno usa un suministro de 1kw en un motor sin escobillas y una caja de engranajes, entonces puede esperar recibir una salida mecánica del 50-75%. Por supuesto, hay formas de reducir el impacto de esto. Póngase en contacto con nosotros directamente si está preocupado por estos problemas.

Selección de las características y criterios de rendimiento más importantes que necesita en un motor

Una vez que haya comprendido las limitaciones clave que tiene en relación con el espacio y la potencia, es hora de ver lo que se requiere en términos de funcionalidad. En otras palabras, ¿para comprender lo que necesita del motor para que funcione correctamente en su aplicación y en qué medida cada tipo de motor podría lograrlo? Por ejemplo, hágase las siguientes preguntas;

1. ¿Necesita alta precisión posicional o velocidad?
2. ¿Es la eficiencia energética y la vida útil una alta prioridad?
3. ¿Necesita mantener un par constante o una velocidad constante?
4. ¿Tiene un costo significativo por unidad o restricciones de plazo del proyecto que pueden afectar la decisión?

Si necesita alta precisión posicional, los motores paso a paso son, con mucho, la mejor opción, ya que pueden controlarse por micro control para moverse 1/100 de grado (o más) si es necesario. Pueden revertirse rápidamente y moverse a posiciones exactas con facilidad. Estos los hacen perfectos para una serie de aplicaciones como la dosificación o aplicaciones industriales donde la precisión de posición es mucho más importante que la eficiencia o la velocidad. Si la eficiencia energética es más importante para su proyecto que la precisión posicional, es probable que un motor de CC sin escobillas sea el mejor, ya que estos ofrecen una vida útil mucho mayor que los motores de CC con escobillas y son más eficientes que los motores paso a paso. Una vez que haya priorizado las características más importantes requeridas por el motor, puede tomar una decisión. A continuación se muestra una descripción general simple de la manera más importante de seleccionar un motor en función de sus principales prioridades de rendimiento.

La mejor opción de motor por desempeño más importante o factor financiero.

Tamaño más pequeño: por lo general, los motores sin escobillas son los motores con mayor densidad de potencia y, por lo tanto, le permitirán obtener la mayor potencia en el sobre más pequeño posible. Estos son seguidos por DC cepillado (típicamente alrededor del 10% menos de densidad de potencia) y steppers (enormemente menos densidad de potencia).

Precisión posicional: los motores paso a paso son, por mucho, los mejores aquí. Esto es para lo que están diseñados. Un motor paso a paso estándar de 200 pasos con un controlador de 1/128 microstep, como el ZD10, puede ofrecer hasta 25600 posiciones en un círculo de 360 grados. A estos le sigue DC sin escobillas, que puede ser relativamente preciso (especialmente si se usa un gran número de polos y potencialmente se agrega una caja de cambios). Los DC cepillados son muy pobres aquí y solo podrían usarse en este tipo de aplicación de una manera muy burda.

La velocidad más alta: el DC sin escobillas irá a la velocidad más alta en un largo camino. Son seguidos de cerca por DC cepillado que puede ir muy rápido. Los motores paso a paso no deben considerarse para aplicaciones de alta velocidad.

El costo más bajo: por lo general, el DC cepillado es la opción más económica disponible. Sin embargo, el costo de las soluciones de corriente continua sin escobillas y sin escobillas se está reduciendo a medida que la tecnología se vuelve más disponible.

La operación más suave – típicamente DC cepillado. Para aplicaciones como giradiscos donde la suavidad es muy importante, siempre recomendamos un motor de CC con escobillas de alta calidad. Los motores paso a paso pueden funcionar de manera relativamente suave, pero no tanto como el DC cepillado. Las aplicaciones de mayor velocidad pueden considerar DC sin escobillas pero no motores paso a paso.

Mayor duración: motores sin escobillas de CC y motores paso a paso. Hay excepciones (como los motores de metales preciosos) pero en la gran mayoría de los casos, un motor de CC sin escobillas durará de 5 a 10 veces más que un motor de CC con escobillas. La falta de fricción causada por los cepillos que pueden quemarse es el factor más importante en esto. Los motores de CC sin escobillas bien hechos con buenos rodamientos son la mejor opción posible si la vida útil es crítica. Como punto secundario, también se debe argumentar que los motores de CC sin escobillas sin sensores son los mejores para una vida útil prolongada, ya que no requieren sensores incorporados para monitorear el motor. El argumento clave aquí no es que los sensores reducen la vida útil del motor en sí, sino que son un componente que puede salir mal en el motor y, por lo tanto, cuanto más simple es el diseño, menos cosas pueden salir mal y, por lo tanto, la vida útil más larga. podría razonablemente esperar.

Buen funcionamiento a baja velocidad, no CC sin escobillas. Los motores DC y cepillados cepillados son muy buenos a velocidades más bajas (1-100 rpm), pero la mayoría de los motores DC sin escobillas serán muy pobres, especialmente si tienen un bajo conteo de polos. Siempre se puede agregar una caja de engranajes aquí para reducir la velocidad si el motor de CC sin escobillas es la opción preferida. Para velocidades de <1 rpm, una caja de cambios será una necesidad y se puede agregar a cualquier tipo de motor, dependiendo de cuál sea la mejor opción posible para su proyecto.

El par más alto: sin cajas de engranajes, normalmente es el caso que un motor paso a paso (a baja velocidad) proporcione la mayor cantidad de par / potencia suministrada. Sin embargo, si el par motor es muy importante para su aplicación, siempre recomendamos que se agregue una caja de engranajes para aumentar esto significativamente. Dependiendo de otros factores en su aplicación, la mejor opción aquí podría ser cualquier tipo de motor.

Conclusión: redúzcalo utilizando los parámetros básicos y luego realice las funciones principales que sean más importantes para usted.

Fundamentalmente, hay aplicaciones en las que un tipo de motor es la opción obvia, por ejemplo, una aplicación de bomba peristáltica que requiere una dosificación de alta resolución. Sin embargo, en el reverso de esto hay una gran cantidad de aplicaciones en las que es posible usar cualquier número de diferentes tipos de motores. En tales aplicaciones, es importante comprender las ventajas y desventajas de cada tipo de motor y cómo se relacionan con las prioridades clave de su proyecto o aplicación de control de motor específico. Esta guía presenta algunas de las cosas más importantes que debe tener en cuenta al realizar estas elecciones, pero si tiene alguna pregunta, nuestro equipo estará encantado de ayudarle.

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