Quels facteurs dois-je prendre en compte lors du dimensionnement d'un servomoteur ?

Dimensionner un servomoteur industriel est une étape critique dans la conception de tout système de contrôle de mouvement. Une erreur peut entraîner de mauvaises performances, des pannes fréquentes ou des coûts inutiles. Au lieu de simplement choisir un moteur en fonction d'une puissance nominale générale, une approche professionnelle implique une analyse détaillée des exigences spécifiques de votre application.

P..our dimensionner correctement un servomoteur, vous devez prendre en compte les facteurs clés suivants.

1. Unalyse du profil de mouvement

La première étape consiste à définir le mouvement requis. Un profil de mouvement décompose un cycle de mouvement unique en segments d'accélération, de vitesse constante et de décélération.

• Temps d'accélération et de décélération : Ceci détermine le couple maximal requis pour démarrer et arrêter la charge. Des rampes plus rapides nécessitent un couple plus élevé.

• Temps à vitesse constante : Le moteur doit fournir un certain niveau de couple continu pour surmonter les frottements et autres forces pendant la partie stable du mouvement.

• Temps de séjour : Le temps entre les cycles de mouvement est crucial pour permettre au moteur de refroidir. Cela affecte la capacité du moteur à répondre aux demandes du cycle suivant.

2. Charge et inertie

La capacité d’un moteur à déplacer une charge est directement liée à l’inertie du système. L'inertie est une mesure de la résistance d'un objet à un changement de mouvement.

• Inertie de charge : Il s'agit de l'inertie de tout ce dont le moteur a besoin pour bouger, y compris la charge elle-même, les engrenages, les poulies et tout autre composant mécanique.

• Inertie du moteur : C'est l'inertie du rotor du moteur. Le scénario idéal est que l’inertie du moteur ne représente qu’une petite fraction de l’inertie totale du système. Une bonne règle de base est d'avoir un rapport d'inertie charge/moteur compris entre 3:1 et 5:1 , bien que des ratios allant jusqu'à 10:1 peut être acceptable avec un réglage approprié. Une inertie inappropriée peut provoquer des boucles de contrôle instables ou difficiles à régler, entraînant des vibrations et une mauvaise précision de positionnement.

3. Exigences de couple

Le couple est la force de rotation produite par le moteur. Vous devez considérer deux types de couple :

• Couple continu ( $$T_C$$

  Il s’agit du couple maximal que le moteur peut produire en continu sans surchauffe. C’est nécessaire pour surmonter les forces stationnaires telles que la friction et la gravité. Il s'agit du couple moyen sur un cycle de service complet.

• Couple maximal ( $$T_P$$

  Il s'agit du couple maximal que le moteur peut fournir pendant une courte durée, généralement lors d'une accélération ou d'une décélération. Le couple maximal du moteur doit être supérieur au couple d'accélération maximal de votre application pour garantir des performances dynamiques.

Vous pouvez utiliser la méthode efficace (RMS) pour calculer le couple continu requis, en tenant compte des niveaux de couple et des durées pour chaque segment du profil de mouvement. Le couple RMS calculé doit être inférieur au couple continu nominal du moteur ( $$T_C$$ ). De même, le couple maximal requis doit être inférieur au couple maximal nominal du moteur ( $$T_P$$ ).

4. Exigences de vitesse

La vitesse nominale du moteur est un autre facteur critique. Le moteur choisi doit être capable d'atteindre la vitesse maximale requise par votre profil de mouvement. Vous devez également tenir compte de la courbe vitesse-couple du moteur. À mesure que la vitesse augmente, le couple disponible diminue souvent. Assurez-vous que le moteur peut fournir le couple nécessaire à la vitesse requise.

5. Facteurs environnementaux

An servomoteur industriel doit résister aux conditions de son environnement d’exploitation.

• Température : Assurez-vous que la plage de température de fonctionnement du moteur est adaptée à l’environnement. Des températures ambiantes élevées peuvent dégrader les performances du moteur.

• Indice de protection (IP) : Cette note indique la résistance du moteur à la poussière et aux liquides. Pour les environnements poussiéreux ou humides, un indice IP plus élevé est essentiel pour éviter d'endommager le moteur.

• Vibrations et chocs : Le moteur doit être mécaniquement suffisamment robuste pour supporter les vibrations ou les chocs présents dans l'application.

En examinant attentivement chacun de ces facteurs (profil de mouvement, inertie, couple, vitesse et environnement), vous pouvez sélectionner un servomoteur industriel qui offre des performances, une efficacité et une longévité optimales pour votre application spécifique. Un processus de dimensionnement approfondi garantit non seulement un fonctionnement fiable, mais vous aide également à éviter un surdimensionnement, ce qui peut entraîner des coûts plus élevés et un gaspillage d'énergie.