Moteurs couple et électrobroches

La gamme de moteurs frameless TK offre LES PLUS HAUTES DENSITES DE COUPLE disponibles à ce jour pour les applications d’entraînements directs à hautes performances.A la différence des moteurs couple traditionnels, les moteurs TK offrent à la fois des couples élevés et une capacité de fonctionnement à haute vitesse, ils peuvent ainsi être utilisés indifféremment en tant que moteurs « couple » pour l’entraînement de plateaux, ou comme moteurs de broche.

http://www.phase-automation.comcontact@phase-automation.com

Phase Automation, une société du groupe Phase Motion Control22 Rue Jean-Louis Calderon, 69270 VAULX-EN-VELIN ph: 04 72 72 94 90

GAMME TK

Les plus faibles cogging

Très haute densité de coupleAimants surfaciques maintenus mécaniquement

Hautes vitesses

Moteurs défluxablesHaute densité de puissance

jusqu’à plus de 400 000 Nm

Isolation renforcée

Positionnement ultra précisHauts rendements

Entraînement direct

Basses vitesses

jusqu’à plus de 1 MW

Customisable

Les moteurs TK sont constitués d’un rotor et d’un stator fournis séparément adaptés pour un assemblage direct dans la struc-ture de la machine. Ces moteurs triphasés synchrones à aimants permanents terres rares (Néodyme Fer Bore), atteignent les plus hautes densités de couple (nominal et impulsionnel) combinés à un fonctionnement à haute vitesse et à la possibilité d’un pilotage avec contrôle de flux pour un travail à puissance constante jusqu’à plus de 10 fois la vitesse nominale.

Tous les moteurs TK sont prévus pour un fonctionnement avec refroidissement liquide (eau) sur l’extérieur du stator pour des performances maximum. Un fonctionnement avec refroidissement par conduction / convection seules est aussi possible. Les rotors sont fréquemment adaptés pour un montage direct des roulements, des codeurs ou des freins.

Des carcasses "customisées" avec circuit de refroidissement complet ou même des sous ensembles de machine avec carcasse, roulements et codeur sont produites sur demande sur la base des circuits magnétiques disponibles.

Les moteurs TK permettent de répondre à tous les besoins d’entraînement et en particulier les plus exigeants.

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Moteur TK Couple nominal

S1 Nm Refroidissement

liquide

« Densité » de couple Nm / mm

Vitesse Max. Tr/min jusqu’à

Diamètre extérieur mm

sur douille de refroidissement

Diamètre max. intérieur rotor

mm TK85 2-20 0.1 15000 96 44 TK106 4-40 0.2 12000 121 63 TK110 4-60 0.2 20000 123 54 TK120 4-100 0.45 15000 120 60 TK142 10-150 0.65 10000 150 72 TK164 20-300 1.0 12000 175 90 TK172 20-300 0.6 20000 186 80 TK195 30-500 1.1 20000 209 90 TK210 10-120 1.9 4000 220 120 TK220 60-600 1.9 15000 240 110 TK230 60-700 2.2 5000 230 140 TK240 70-700 2.0 10000 251 142 TK260 150-1000 2.5 15000 274 128 TK270 150-1400 2.9 10000 284 160 TK310 200-2000 5.1 4000 310 200 TK340 200-2500 4.4 10000 360 200 TK370 300-4000 7.0 4000 381 268 TK440 400-4000 11.0 2000 440 300 TK450 500-6000 10.0 5000 466 325 TK540 600-8000 15.5 3000 550 400 TK570 1000-10000 16.0 2000 580 460 TK795 3000-20000 40.0 1000 817 640 TK1150 10000-100000 90.0 500 1210 908 TK1700 30000-150000 200.0 400 1780 1550 TK2300 60000-400000 320.0 200 2300 2100

Les moteurs couple TK sont quasi totalement personnalisables a�n de s’adapter au mieux à vos exigences et à vos applications. Le tableau ci-dessous présente l’enveloppe des possibilités de la gamme TK.

Module de protection en surtension.Certi�é SIL3Calibres 40 A-80 A-200 ALe module MOVOC permet la protection de l’armoire électrique des surtensions potentielles qui pourraient être occasionnées par la perte de contrôle d’un moteur dé�uxé (plage de travail à puissance constante).Il est le complément indispensable aux moteurs synchones à aimants permanents lorsqu’ils sont utilisés sur une plage de fonctionnement à puissance constante dépas-sant un ratio Vmax/Vn de 3:1 et pouvant dépasser 10:1.Le système court circuite les phases du moteur si le variateur arrêtait, pour quelques raisons que ce soit, de fournir le courant de dé�uxage (Id).Ce module o�re de plus une protection en cas de défaut d’isolement à la terre.

MOVOC

Les vitesses maximum des moteurs sont principalement limitées par le bobinage et le nombre de pôles (fréquence). Les valeurs du tableau correspondent au maximum pouvant être atteint. Bien que l’ensemble des TK puissent être utilisés indi�éremment pour des applications à basses vitesses (moteurs couple) ou des applications à hautes vitesses (typiquement électrobroche), certains moteurs de la gamme pro�tent de design spécialement adaptés aux hautes vitesses. Les vitesses nominales dépendent des bobinages. Les couples maximum correspondent à des longueurs actives raisonnables.

Données techniques du moteur

Systèmes complets intégrés

Il est possible d’étudier et de réaliser, sur la base de ces moteurs en kit, un moteur complet ou un système mécatro-nique complet (broche, actionneur...) directement en parte-nariat avec le client.Le gamme TK peut servir de base au développement d’action-neurs ou de systèmes électromécaniques complets, voire mécatroniques entièrement customisés (i.e. avec électro-nique intégrée).

Co-design

Le produit optimum est toujours le résultat de la combinaison des meilleures technologies dans tous les domaines. La plus haute performance est atteinte quand le savoir faire et les compétences du client sont combinés à la technologie de Phase Motion Control dans un moteur et un variateur spécial. Les solutions adaptées (custom) sont étudiées en coopération avec l’équipe du client et prennent toutes les formes d’entraînement réclamées par l’application : linéaire, rotative, arc... le moteur est mécaniquement totalement intégré dans l’application pour les spéci�cations les plus exigeantes.

ApplicationsUsinage :— Tables d’usinage à entraînement direct avec à la fois les capacités de tournage et de fraisage— Électrobroches synchrones pour centre d’usinage et tours — Électrobroches tubulaires pour machines multi broches— Tables d’indexage pour machine transfert— Plateaux d’usinage pour machine outil— Orientation de la tête d’usinage de machine outils

Formage :— Entraînement direct pour presse électrique (DD �ywheels)— Machines de laminage à froid— Revolvers à entraînement direct pour machines de laminage/étirage à chaud et à froid

Plastique/Caoutchouc :— Entraînement direct de l’extrusion— Mixage, dosage, injection sur machine à injecter le plastique (remplacement du moteur hydraulique, suppression du

réducteur sur le mélangeur, sur le broyeur, sur l’e�locheuse)

Energie :— Générateurs à aimants permanents pour petites turbines à vapeur ou à gaz, cogénération— Générateurs basses vitesses à entraînement direct, à haut rendement, pour les minicentrales hydrauliques et l’éolien

(jusqu’à 5 MW)— Systèmes à haut rendement pour remplacement de systèmes hydrauliques

Divers :— Indexeurs pour machine transfert

Les applications type peuvent être regroupées en 3 catégories :

Un stator triphasé, bobiné encapsulé sous vide dans une résine super haute conductivité thermique.Isolation renforcée pour une durée de vie accrue (testé en usine à 4.5 kV phase/terre et 3.5 kV phase/phase).Ils sont en général fournis avec une carcasse pour une intégration avec refroidissement liquide.

Le rotor utilise les aimants spéciaux à faible coe�cient de pertes conçus et fabriqués par Phase, permettant ainsi des très hautes vitesses et un rotor mince isotrope.Tous les rotors sont constitués d’un corps rigide avec des aimants montés mécaniquement (sans colle) et maintenus par un manchon préchargé en �bre de carbone autorisant sans risque les très hautes vitesses.

Caractéristiques techniquesMoteurs triphasés synchrones à aimants permanents en kit ou intégrés (sur option) :— La plus large gamme du marché :

• de 2 Nm à 400 000 Nm (avec entrefer cylindrique)• jusqu’à plus de 1 000 000 Nm avec entrefer axial

— Entraînement direct basse et haute vitesse— Très haute densité de couple— Très haute densité de puissance — Très faible cogging— Interfaces mécaniques adaptables : réduction des coûts d’intégration— Aimants maintenus mécaniquement (pas de défaillance possible des rotors)— Moteurs dé�uxables (fonctionnement à puissance constante jusqu’à plus de 10 fois Vn)— Capacité de fonctionnement à haute vitesse : jusqu’à 30000 tr/min pour certains modèles— Bobinages adaptables : optimisation du calibre variateur pour vitesse/puissance de l’application— Positionnement ultra précis— Haute dynamique— Isolation renforcée (testé 4,5 kVdc)

Certains moteurs pro�tent d’un design spécialement adapté aux hautes vitesses, mais l’ensemble des moteurs TK peuvent être utilisés indi�éremment pour des applications à basse vitesse (moteurs couple) ou des applications à haute vitesse (électrobroche).

Morphologie des moteurs TK

Spécifités des moteurs TK

Bobinage adaptable

En général, le bobinage est adapté aux besoins en puissance de l’application pour ne pas surdimensionner les électroniques de puissance.

Adaptation mécanique

Les interfaces standards décrites dans les plans types peuvent être adaptées a�n d’optimiser l’intégration au coeur de la machine. Il est par exemple possible de choisir le côté de �xation par rapport à la position des �ls sur le stator; ou encore de dé�nir les interfaces du rotor. Il est même envisageable de réaliser un rotor plus complexe qui serait directement un sous ensemble de la machine (portée de roulement intégrée...). Cela permet de réduire les coûts et de simpli�er la conception.