Motor de acionamento direto rotativo oco: guia de projeto e seleção

Motor de acionamento direto rotativo oco: guia de projeto e seleção

Motores de acionamento direto rotativo oco (também chamado Motores DDR de eixo oco ou Motores de Torque com Furo Oco) eliminar componentes de transmissão mecânica (engrenagens, correias, acoplamentos) integrando diretamente a geração de torque em um conjunto giratório com furo central. Esses motores são amplamente utilizados em automação de precisão, robótica, equipamentos semicondutores e dispositivos médicos.

1. Principais considerações de design


A. Estrutura Mecânica

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Diâmetro do furo oco: Deve acomodar cabos, tubos ou caminhos ópticos (faixa típica: 20 mm–300 mm).

Configuração do rotor/estator:

• Projeto do Rotor Externo (comum): Maior densidade de torque, melhor dissipação de calor.

• Design interno do rotor: Compacto, adequado para aplicações em espaços limitados.

Sistema de rolamento:

• Rolamentos de Rolos Cruzados (alta rigidez, suporte de carga axial/radial).

• Rolamentos de contato angular (aplicações de alta velocidade).

B. Desempenho Eletromagnético


Densidade de Torque: Projetos de ímã permanente (PM) de alto torque (até 500 Nm+).

Minimização do Torque de Engrenagem: Crítico para movimentos suaves (ímãs distorcidos/projetos sem slot).

Métodos de resfriamento:

• Convecção Natural (baixa potência).

• Refrigeração líquida (uso industrial de alta potência).

C. Integração e Controle


Feedback do codificador: Codificadores absolutos de alta resolução (por exemplo, 23 bits) para precisão.

Compatibilidade: Montagem direta em palcos ou juntas robóticas (normas de flange: ISO 9409-1).

Eletrônica de acionamento: Requer servo amplificador compatível (por exemplo, EtherCAT/CANopen).

2. Critérios de seleção

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A. Por aplicativo

Aplicação

Requisitos principais

Exemplo de especificações de motor

Manuseio de wafer semicondutor

Ultra limpo e de alta precisão

50 Nm, repetibilidade de 0,1 arco-min

Articulação Robótica (Braço Cobot)

Compacto e de baixa engrenagem

10 Nm, oco Ø40mm

Estágio Rotativo Óptico

Alta precisão angular

20 Nm, erro de ±1 arco-seg.

Imagens Médicas (TC/MRI)

Não magnético, sem folga

Carcaça de titânio, 5 Nm


B. Parâmetros Críticos


► Torque (Contínuo/Pico) – Determina a capacidade de carga.

► Diâmetro do furo – Deve caber no cabeamento interno.

► Velocidade (RPM) – Compromisso com torque (velocidade maior = torque menor).

► Precisão/Repetibilidade – Dependente do codificador (por exemplo, ±0,001°).

► Interface de montagem – Tipo flange (por exemplo, cubo de tolerância H7).

C. Fatores Ambientais


• Classificação IP (por exemplo, IP65 para resistência à poeira/água).

• Compatibilidade com Vácuo (ferramentas semicondutoras).

• Faixa de temperatura (por exemplo, -20°C a 80°C).

3. Marcas e modelos líderes

Marca

Série

Recursos notáveis

Kollmorgen

DDR (por exemplo, DDR-060)

Alto torque (até 400 Nm), design modular

ETEL

TMB+

Cogging ultra-baixo,

Yaskawa

SGM7G (eixo oco)

Suporte EtherCAT, 1.000–3.000 RPM

Hiwin

Série RH

Econômico, furo de Ø30–200 mm

Beckhoff

AM8000

Servo acionamento integrado, 50–250 Nm


4. Dicas de integração

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A. Mecânica


Alinhamento: Use pinos-guia/alinhamento a laser para minimizar a excentricidade.

Montagem de carga: Evite cargas radiais para evitar desgaste do rolamento.

B. Elétrica


Roteamento de cabos: Use anéis coletores se for necessária rotação contínua >360°.

Blindagem EMI: Crítica para a integridade do sinal do codificador.

C. Manutenção


Lubrificação de rolamentos: A vida útil da graxa normalmente é de mais de 20.000 horas.

Limpeza do codificador: Evite o acúmulo de poeira nos codificadores ópticos.

5. Compensações entre custo e desempenho

Tipo de motor

Prós

Contras

Faixa de preço

DDR oco padrão

Desempenho equilibrado

Engrenagem moderada

US$ 2.000 a US$ 10.000

Ultraprecisão

Custo 3–5× maior

US$ 15.000–US$ 50.000

Orçamento (Hiwin/Lead)

Baixo custo, Ø

Torque/velocidade limitados

US$ 800–US$ 3.000

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Recomendação Final


• Para Automação de Precisão: ETEL TMB+ (melhor precisão).

• Para Robótica: Kollmorgen DDR (modular, alto torque).

• OEMs sensíveis ao custo: Série Hiwin HR.

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