Motor de accionamiento directo giratorio hueco: guía de diseño y selección

Motor de accionamiento directo giratorio hueco: guía de diseño y selección

Motores de accionamiento directo rotativos huecos (también llamado Motores DDR de eje hueco o Motores de torsión de orificio hueco) eliminar los componentes mecánicos de la transmisión (engranajes, correas, acoplamientos) integrando directamente la generación de par en un Conjunto giratorio con orificio central. Estos motores se utilizan ampliamente en automatización de precisión, robótica, equipos semiconductores y dispositivos médicos.

1. Consideraciones clave de diseño


A. Estructura mecánica

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Diámetro del orificio hueco: Debe acomodar cables, tuberías o rutas ópticas (rango típico: 20 mm–300 mm).

Configuración del rotor/estator:

• Diseño de rotor externo (común): Mayor densidad de torque, mejor disipación de calor.

• Diseño de rotor interno: compacto, adecuado para aplicaciones de espacio limitado.

Sistema de rodamientos:

• Rodamientos de Rodillos Cruzados (alta rigidez, soporte de carga axial/radial).

• Rodamientos de Contacto Angular (aplicaciones de alta velocidad).

B. Rendimiento electromagnético


Densidad de par: Diseños de imanes permanentes (PM) de alto par (hasta 500 Nm+).

Minimización del par dentado: Fundamental para un movimiento suave (imanes torcidos/diseños sin ranuras).

Métodos de enfriamiento:

• Convección Natural (baja potencia).

• Refrigeración Líquida (uso industrial de alta potencia).

C. Integración y control


Comentarios del codificador: Codificadores absolutos de alta resolución (por ejemplo, 23 bits) para mayor precisión.

Compatibilidad: Montaje directo a escenarios o juntas robóticas (estándares de bridas: ISO 9409-1).

Electrónica de accionamiento: Requiere un servoamplificador compatible (p. ej., EtherCAT/CANopen).

2. Criterios de selección

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A. Por aplicación

Solicitud

Requisitos clave

Ejemplo de especificaciones de motor

Manipulación de obleas semiconductoras

Ultralimpio, alta precisión

50 Nm, repetibilidad de 0,1 arco-min

Articulación robótica (brazo Cobot)

Compacto y de bajo engranaje

10 Nm, hueco Ø40mm

Etapa rotativa óptica

Alta precisión angular

20 Nm, error de ±1 arco-segundo

Imágenes médicas (CT/MRI)

No magnético, sin juego

Carcasa de titanio, 5 Nm


B. Parámetros críticos


► Torque (Continuo/Pico): determina la capacidad de carga.

► Diámetro del orificio: debe adaptarse al cableado interno.

► Velocidad (RPM): compensación con el par (mayor velocidad = menor par).

► Precisión/repetibilidad: depende del codificador (p. ej., ±0,001°).

► Interfaz de montaje: tipo brida (p. ej., cubo de tolerancia H7).

C. Factores ambientales


• Clasificación IP (por ejemplo, IP65 para resistencia al polvo/agua).

• Compatibilidad con vacío (herramientas semiconductoras).

• Rango de temperatura (por ejemplo, -20 °C a 80 °C).

3. Marcas y modelos líderes

Marca

Serie

Características notables

Kollmörgen

DDR (por ejemplo, DDR-060)

Alto par (hasta 400 Nm), diseño modular

ETEL

TMB+

Engranaje ultrabajo,

Yaskawa

SGM7G (eje hueco)

Soporte EtherCAT, 1000–3000 RPM

Hiwin

Serie de Recursos Humanos

Rentable, diámetro interior de Ø30–200 mm

Beckhoff

AM8000

Servoaccionamiento integrado, 50–250 Nm


4. Consejos de integración

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A. Mecánico


Alineación: Utilice clavijas/alineación láser para minimizar la excentricidad.

Montaje de carga: Evite cargas sobresalientes para evitar el desgaste de los rodamientos.

B. Eléctrico


Enrutamiento de cables: use anillos colectores si se necesita una rotación continua >360°.

Blindaje EMI: fundamental para la integridad de la señal del codificador.

C. Mantenimiento


Lubricación de rodamientos: La vida útil de la grasa suele ser de más de 20 000 horas.

Limpieza del codificador: evite la acumulación de polvo en los codificadores ópticos.

5. Compensaciones entre costo y rendimiento

Tipo de motor

Ventajas

Contras

Rango de precios

DDR hueco estándar

Rendimiento equilibrado

engranaje moderado

$2,000–$10,000

Ultraprecisión

Costo entre 3 y 5 veces mayor

$15,000–$50,000

Presupuesto (Hiwin/Lead)

Bajo costo, Ø

Par/velocidad limitados

$800–$3000

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Recomendación final


• Para Automatización de Precisión: ETEL TMB+ (mejor precisión).

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

• OEM sensibles a los costos: Serie Hiwin HR.

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