Un servomotore a magnete permanente è un motore sincrono che utilizza magneti permanenti per stabilire il campo magnetico del rotore. La sua caratteristica principale consiste nel raggiungere un'elevata-precisione di regolazione della posizione, della velocità e della coppia attraverso un sistema di controllo-a circuito chiuso. A differenza dei motori asincroni che si basano sulla corrente indotta per generare coppia, il campo magnetico costante fornito dai magneti permanenti elimina le perdite di eccitazione, conferendo a questo tipo di motore un vantaggio intrinseco in termini di efficienza energetica e precisione di controllo. Attualmente, la domanda di servomotori a magneti permanenti nel campo dell’automazione industriale sta crescendo a un tasso medio annuo di oltre il 15%, soprattutto in scenari come gli azionamenti congiunti di robot e i sistemi di alimentazione di macchine utensili CNC, dove è diventata una configurazione standard.
Panoramica strutturale e importanza
La struttura complessiva può essere scomposta in cinque sottosistemi principali: statore, rotore, sistema di cuscinetti, dispositivo di feedback, alloggiamento e modulo di raffreddamento. I parametri di progettazione di ciascun sottosistema influenzano direttamente la densità di potenza del motore (gli attuali modelli avanzati possono raggiungere 5 kW/kg), il tempo di risposta dinamica (livello di millisecondi) e la precisione di posizionamento (±0,01 gradi). Oltre il 60% dei guasti dei servosistemi deriva da risonanza meccanica o malfunzionamenti della gestione termica causati da difetti di progettazione strutturale, piuttosto che da guasti elettrici. Ciò evidenzia la necessità di una comprensione approfondita del meccanismo di accoppiamento tra architettura meccanica e prestazioni elettromagnetiche.
Giunti robot (requisito di precisione ±0,01 gradi)
Sistema di alimentazione della macchina utensile CNC (ripetibilità ±1μm)
Evoluzione tecnologica:
Design integrato (ad es. motore integrato + modulo driver)
Applicazione di nuovi materiali (rotore in fibra di carbonio per ridurre l'inerzia)
Come si può vedere dall'analisi precedente, le prestazioni dei servomotori a magneti permanenti a risparmio energetico- dipendono fortemente dalla progettazione dei componenti e dalla tecnologia dei materiali. La selezione richiede un equilibrio completo tra costi, efficienza e requisiti di controllo.