Un motore cavo è un motore dotato di un foro passante al centro dell’albero rotante. Poiché la parte cava consente il passaggio di cavi, tubazioni, alberi e simili, è possibile ottimizzare il percorso dei cavi e delle tubazioni in spazi ristretti, favorendo così la miniaturizzazione delle apparecchiature e una maggiore libertà di progettazione.
Al momento della scelta, è importante valutare non solo il diametro interno, ma anche la coppia, il numero di giri e le dimensioni necessarie, in base alle specifiche dell’apparecchiatura. In questo articolo spiegheremo in modo chiaro la struttura dei motori cavi, le differenze rispetto ai motori tradizionali, i vantaggi e gli aspetti da tenere in considerazione, le principali applicazioni e i punti da verificare al momento della scelta.
| A cura di: Gruppo Commerciale Componenti Elettronici, C.I. TAKIRON Corporation Questo articolo è stato curato sulla base delle competenze tecniche avanzate e delle conoscenze acquisite nel corso degli anni, sin dalla fondazione dell’azienda nel 1919, come leader nel settore della lavorazione delle materie plastiche.Il nostro reparto analizza costantemente le tendenze di mercato e le ultime tecnologie relative ai micromotori ultracompatti e ad alta precisione, concentrandosi sulla fornitura di informazioni di alto valore aggiunto a progettisti e sviluppatori. In qualità di team di esperti che conosce a fondo le caratteristiche dei prodotti, ti aiutiamo a risolvere le tue sfide e a promuovere l’innovazione tecnologica attraverso contenuti accurati e pratici. |
Che cos’è un motore cavo?
Per motore cavo si intende un motore che, a differenza dei comuni motori con albero pieno, presenta un foro passante al centro dell’albero rotante. Lo spazio centrale può essere utilizzato come percorso per cavi, tubazioni, alberi e simili.
Sfruttando efficacemente la parte cava, è possibile ridurre il numero di cavi e tubazioni disposti intorno al motore, il che contribuisce al risparmio di spazio nell’impianto e ad aumentare la libertà di layout. Inoltre, a seconda della configurazione, è possibile anche il collegamento diretto con l’albero azionato.
È importante non valutare i motori cavi semplicemente in base alle prestazioni, ma effettuare la selezione tenendo conto della struttura dell’impianto, dell’applicazione e del diametro interno richiesto.
Struttura e funzionamento dei motori cavi
I motori cavi, come i motori tradizionali, sono costituiti principalmente da statore (parte fissa) e rotore (parte rotante). La loro caratteristica principale è la presenza di un foro passante al centro del rotore o dell’albero rotante.
Poiché attraverso la parte cava è possibile far passare cavi di alimentazione e di segnale, tubi dell’aria, alberi e simili, è possibile ridurre il numero di componenti e cavi disposti all’esterno del motore. A seconda della configurazione del prodotto o dell’apparecchiatura, è anche possibile far passare l’albero azionato attraverso la parte cava, fissarlo e collegarlo direttamente al motore.
L’utilizzo della struttura cava facilita la realizzazione di meccanismi di azionamento, consentendo di sfruttare al meglio gli spazi limitati.
Differenze rispetto ai motori tradizionali
La differenza principale tra i motori tradizionali e quelli cavi risiede nella possibilità o meno di utilizzare la parte centrale dell’albero rotante. Mentre nei motori tradizionali con albero pieno la potenza viene trasmessa dalle estremità dell’albero, i motori cavi presentano un foro passante al centro che consente il passaggio di cavi, tubi e alberi.
Le principali differenze sono riassunte nella tabella seguente.
Elementi di confronto | Motore standard (albero pieno) | Motore cavo |
Struttura dell’albero | Albero pieno, compatto fino al centro | Presenza di un foro passante al centro |
Utilizzo della parte centrale | Fondamentalmente non utilizzabile | È possibile far passare cavi, tubazioni, alberi, ecc. |
Collegamento con l’albero azionato | Spesso il collegamento avviene tramite giunti | Esistono anche configurazioni che consentono il collegamento diretto facendo passare l’albero attraverso la parte cava |
Applicazioni adatte | Applicazioni di azionamento generiche | Applicazioni che richiedono risparmio di spazio per il passaggio dei cavi o un risparmio di spazio |
I motori cavi sono efficaci in applicazioni in cui è necessario garantire spazio per il cablaggio o ottenere un risparmio di spazio per l’apparecchiatura. Tuttavia, ciò non significa che siano superiori in termini di prestazioni rispetto ai motori tradizionali.
È importante scegliere il motore più adatto tenendo conto della struttura dell’apparecchiatura, dell’applicazione, della coppia e della velocità di rotazione richieste.
Vantaggi dei motori cavi
I motori cavi consentono di sfruttare efficacemente lo spazio centrale, contribuendo così alla riduzione delle dimensioni delle apparecchiature e a un miglior posizionamento dei cavi e delle tubazioni. A seconda della configurazione dell’apparecchiatura, consentono inoltre di ridurre il numero di componenti e le ore di assemblaggio.
Di seguito vengono illustrati i principali vantaggi dell’adozione di una struttura cava.
Possibilità di far passare cavi e tubazioni attraverso la cavità centrale
Uno dei principali vantaggi dei motori a struttura cava è la possibilità di far passare cavi, tubazioni e simili attraverso la cavità centrale. Raggruppando i cavi di alimentazione, i cavi di segnale e i tubi dell’aria all’interno della cavità, si riduce il numero di cavi e tubazioni che passano all’esterno del motore, facilitando l’organizzazione interna dell’apparecchiatura.
Soprattutto nelle parti mobili, può capitare che i cavi entrino in interferenza con i componenti circostanti o che subiscano sollecitazioni dovute a movimenti ripetitivi. Un ulteriore vantaggio è che, se il cablaggio viene eseguito correttamente, si riducono le interferenze con i componenti circostanti e si facilitano la protezione dei cavi.
Nei dispositivi dotati di più articolazioni, come i robot, raggruppare i cavi semplifica anche le operazioni di manutenzione e ispezione.
Risparmio di spazio nell’apparecchiatura
L’adozione di un motore cavo consente di far passare cavi, tubazioni e alberi attraverso la parte centrale, permettendo così di sfruttare in modo efficiente lo spazio intorno al motore. Uno dei vantaggi è che non è più necessario riservare spazio all’esterno per il passaggio dei cavi, rendendo più facile progettare l’intero apparato in modo compatto.
Inoltre, a seconda della configurazione, è possibile il collegamento diretto con l’albero azionato, il che in alcuni casi consente di ridurre il numero di componenti di trasmissione quali giunti, cinghie e pulegge. Nei giunti dei robot o negli impianti di automazione, dove è necessario alloggiare il meccanismo di azionamento e il cablaggio in uno spazio limitato, la progettazione con risparmio di spazio che sfrutta la struttura cava risulta particolarmente efficace.
Maggiore libertà di progettazione e assemblaggio
Un altro vantaggio è la possibilità di ampliare le opzioni di layout dell’impianto, poiché la parte cava può essere utilizzata come percorso per cavi, tubazioni, alberi e simili. Non è necessario progettare il percorso dei cavi solo all’esterno del motore, il che semplifica la progettazione dell’impianto anche in spazi limitati.
Inoltre, nelle configurazioni che consentono il collegamento diretto con l’albero azionato, è possibile omettere componenti di trasmissione quali i giunti, il che può comportare una riduzione del numero di componenti e delle ore di assemblaggio. A seconda del prodotto e della struttura, in alcuni casi è possibile ottenere una riduzione del peso; tuttavia, quando si adotta un motore cavo, è importante valutare non solo la riduzione del peso, ma anche la configurazione complessiva dell’apparecchiatura.
Svantaggi e aspetti da tenere in considerazione dei motori cavi
Sebbene i motori cavi presentino numerosi vantaggi, non sono adatti a tutte le applicazioni. È importante non limitarsi a scegliere in base al solo diametro interno richiesto, ma considerare anche le prestazioni del motore, i costi e la compatibilità con i dispositivi periferici.
Di seguito illustriamo alcuni punti da tenere in considerazione prima della scelta.
Valutare l’equilibrio tra diametro interno e prestazioni del motore
Nella scelta di un motore cavo, è fondamentale verificare l’equilibrio tra il diametro interno richiesto e le prestazioni del motore. Se si intende garantire un diametro interno ampio, è necessario verificare che, tenendo conto delle dimensioni esterne e della struttura interna, sia possibile soddisfare contemporaneamente i requisiti di coppia e rigidità.
Anche a parità di diametro interno, la coppia, il numero di giri e le dimensioni esterne garantiti variano a seconda del prodotto. Dopo aver definito con chiarezza il diametro necessario per i cavi e l’albero che passano attraverso la cavità, è opportuno verificare anche la coppia, il numero di giri, le dimensioni e il carico sull’albero, per scegliere il prodotto più adatto alle specifiche richieste dall’intero impianto.
Verificare i costi e la compatibilità con i dispositivi periferici
Quando si adotta un motore cavo, è necessario verificare non solo il prezzo del motore stesso, ma anche i costi relativi ai dispositivi periferici e all’integrazione. Poiché i prodotti con struttura cava possono avere un prezzo più elevato rispetto ai motori con albero pieno della stessa classe, è importante valutare la scelta tenendo conto anche dei vantaggi derivanti dalla loro introduzione.
Inoltre, se si prevede di abbinare riduttori, encoder e driver, è necessario verificare anche le specifiche e le modalità di collegamento di ciascuna apparecchiatura. Anche in configurazioni in cui il collegamento diretto consente di ridurre il numero di componenti, il tempo necessario per la progettazione e l’assemblaggio varia a seconda del metodo di installazione.
Non limitatevi a valutare il solo motore, ma considerate anche il costo complessivo dell’impianto e la facilità di manutenzione.
Principali applicazioni ed esempi di utilizzo dei motori a albero cavo
Visualizza l’elenco dei motori CC senza nucleo
I motori CC senza nucleo vengono utilizzati in una vasta gamma di apparecchiature e dispositivi, sfruttando la loro caratteristica di consentire il passaggio di cavi, tubazioni, alberi e simili attraverso la parte centrale. Sono particolarmente efficaci in applicazioni che richiedono un risparmio di spazio e l’organizzazione di cablaggi complessi.
Di seguito sono riportate le applicazioni più comuni e le modalità di utilizzo della parte cava.
| Esempi di utilizzo | Principali modalità di utilizzo delle sezioni cave |
| Robot | Per il passaggio di cavi di segnale, tubi dell’aria e simili |
| Dispositivi di trasporto · Azionamento a rulli | Per costituire il gruppo di azionamento attraverso assi dei rulli e simili |
| Spin coater | Utilizzato come percorso per l’aspirazione dell’aria |
L’utilizzo della sezione cava varia a seconda della struttura e della finalità dell’apparecchiatura. Di seguito presenteremo alcuni esempi concreti di applicazione, suddividendoli in robot e sistemi di automazione da un lato, e apparecchiature di precisione e industriali dall’altro.
Robot e sistemi di automazione
I motori cavi vengono utilizzati, ad esempio, nelle articolazioni dei bracci robotici e negli assi di rotazione. Facendo passare all’interno della sezione cava i cavi di segnale e i tubi dell’aria che conducono alla punta, è possibile ridurre il cablaggio esterno alle articolazioni e rendere più compatto il meccanismo circostante.
Inoltre, facendo passare cavi e tubazioni all’interno, è più facile ridurre le interferenze con i componenti circostanti causate dal movimento del robot. Anche nei sistemi di automazione, a partire dai sistemi di trasporto, il vantaggio di utilizzare la struttura cava consiste nella maggiore facilità di alloggiare i componenti di azionamento e il cablaggio in spazi di installazione limitati.
Apparecchiature di precisione e impianti industriali
I motori cavi vengono impiegati anche in apparecchiature di precisione e impianti industriali, tra cui i sistemi di azionamento a rulli e gli spin coater. Nei sistemi di azionamento a rulli, facendo passare l’albero del rullo attraverso la cavità e collegandolo direttamente, è possibile, a seconda della configurazione, ridurre il numero di componenti quali giunti e progettare un sistema di azionamento compatto.
Lo spin coater è un dispositivo che fa ruotare i materiali da trattare, come wafer o substrati, e utilizza la forza centrifuga per applicare un liquido in uno strato sottile e uniforme. I motori cavi vengono utilizzati anche in configurazioni in cui l’aria viene aspirata dalla cavità per fissare il materiale da trattare mentre ruota.
Una caratteristica distintiva è la possibilità di sfruttare la cavità in base allo scopo dell’apparecchiatura, ad esempio per far passare l’albero o come condotto per l’aria.
Punti chiave nella scelta di un motore cavo
Nella selezione del motore cavo, se ci si basa esclusivamente sul diametro interno, è possibile che non si riescano a soddisfare le prestazioni di azionamento richieste o le condizioni di installazione. È importante definire le specifiche richieste dall’apparecchiatura, quali la coppia e il numero di giri necessari, le dimensioni esterne e l’ambiente di installazione, per poi confrontare i prodotti.
I principali aspetti da verificare in fase di selezione sono i seguenti.
- Elementi da far passare attraverso la parte cava e diametro interno necessario
- Coppia e numero di giri necessari
- Diametro esterno, lunghezza totale e peso del motore
- Ambiente di installazione, quali temperatura e umidità di esercizio
- Compatibilità con riduttori, encoder e driver
- Disposizione dei cavi e delle tubazioni e facilità di manutenzione
È importante non limitare la selezione dei prodotti al solo diametro del foro centrale, ma considerare anche la configurazione complessiva dell’impianto. Di seguito vengono illustrati in dettaglio i punti da verificare con particolare attenzione.
Verifica del diametro del foro centrale necessario
Quando si sceglie un motore con foro centrale, occorre innanzitutto chiarire cosa verrà fatto passare attraverso il foro centrale e verificare il diametro necessario. Cavi di alimentazione e di segnale, tubi dell’aria, alberi e simili richiedono ciascuno uno spazio diverso.
Se si devono raggruppare più cavi, è importante non limitarsi a verificare semplicemente il diametro esterno, ma considerare anche lo spessore del fascio e la maneggevolezza una volta raggruppati. Anche nel caso di tubi dell’aria, è necessario garantire uno spazio sufficiente per poterli posizionare senza difficoltà.
Determinate il diametro interno necessario tenendo conto delle modalità effettive di installazione e restringete la scelta ai prodotti che soddisfano tali condizioni.
Verifica della coppia e del numero di giri
Anche se si riesce a garantire il diametro interno necessario, se il motore non soddisfa la coppia o il numero di giri richiesti dall’apparecchiatura, non può essere considerato adeguato. È importante calcolare la coppia necessaria in base all’entità del carico da azionare e verificare il numero di giri in base alle condizioni operative dell’apparecchiatura, quali velocità e accelerazione/decelerazione.
Quando si confrontano i prodotti, è necessario verificare la coppia nominale, la coppia massima e il numero massimo di giri. Poiché in fase di avviamento o durante le accelerazioni e le decelerazioni può essere necessaria temporaneamente una coppia elevata, è fondamentale non basare la valutazione solo sul funzionamento normale.
È necessario effettuare la scelta tenendo conto del carico e delle condizioni di funzionamento, lasciando un margine di sicurezza.
Verificare le dimensioni e le condizioni di installazione
Oltre al diametro interno e alle prestazioni di azionamento, è necessario verificare anche se il motore possa essere integrato nell’apparecchiatura senza difficoltà. Verificare che il diametro esterno, la lunghezza totale e il peso rientrino nello spazio di installazione e confrontare le condizioni ambientali, quali la temperatura e l’umidità di esercizio, con le specifiche del prodotto.
Se si utilizzano riduttori, encoder, freni o driver, è necessario verificare che i metodi di collegamento e le specifiche siano compatibili. Anche la gestione dei cavi e delle tubazioni, la facilità di manutenzione e il tempo necessario per il montaggio sono aspetti da non trascurare.
Tenendo conto di tutte queste condizioni, è necessario valutare non solo il motore singolarmente, ma anche la configurazione e i costi dell’intero impianto.
Riepilogo
I motori cavi, grazie alla loro struttura che consente il passaggio di cavi, tubazioni, alberi e altri elementi al loro interno, contribuiscono al risparmio di spazio nelle apparecchiature e ad aumentare la libertà di progettazione. Si tratta di motori che rappresentano una valida opzione per applicazioni in cui è necessario sfruttare al meglio spazi limitati, come nel caso dei robot e dei sistemi di automazione.
Al momento della selezione del motore, è necessario valutare in modo globale non solo il diametro interno del cavo, ma anche la coppia e la velocità di rotazione richieste, le dimensioni esterne e la compatibilità con i dispositivi periferici.
C.I. Takiron Corporation offre consulenza per la selezione del motore e lo sviluppo di motori in base alle applicazioni e alle specifiche richieste. Se avete dubbi sulle specifiche o sulla scelta dei motori cavi, non esitate a contattarci.
Informazioni sui prodotti e richieste di informazioni
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