Sono molte le energie [scusate il gioco di parole, era voluto] spese da Kollmorgen per la progettazione dei motori per perforazione ad alta temperatura della nuova generazione.
La tecnologia disponibile sul mercato è sostanzialmente la stessa fin dai primi motori brushless per perforazioni sviluppati da Kollmorgen nel 1986. La tecnologia magnetica è certamente migliorata dandoci i magneti al samario-cobalto più performanti che rispondono ottimamente alle altissime temperature degli ambienti di trivellazione, ma i sistemi di isolamento e i materiali dei motori non sono cambiati molto.
Analizziamo brevemente i principali limiti termici dei motori brushless sintetizzati nella figura sottostante.
La temperatura massima degli avvolgimenti nei motori brushless CC (BLDC) per uso commerciale industriale è tipicamente di 155°C. Questi motori vengono usati principalmente in applicazioni operanti a temperature ambiente tra 25 e 40°C. Questo incremento di temperatura da 130 a 115°C in un motore tradizionale è responsabile delle perdite che generano calore producendo coppia e velocità utilizzabili nell'applicazione.
Storicamente, le temperature di funzionamento tipiche di motori BLDC per perforazioni raggiungono i 170°C.
Questi valori si traducono in un margine di funzionamento negativo per motori brushless di tipo tradizionale per trivellazioni. Per ottenere una coppia utilizzabile a 170°C, l'avvolgimento del motore deve funzionare ad una temperatura notevolmente superiore rispetto alla temperatura ambiente.
Ad una temperatura ambiente di 170°C è stato comunque possibile un incremento di temperatura nei motori brushless da 50 a 70°C prima del punto di di rottura e della perdita di prestazioni affidabili. Attenzione: ad una temperatura degli avvolgimenti di 240°C molti dei materiali tradizionali utilizzati nei motori "ad alta temperatura" hanno raggiunto il punto di rottura.
Questo non sarebbe un problema grave se non fosse per la richiesta di temperature di funzionamento per trivellazioni più basse e più alte. Insieme alla tendenza verso valori MTBF più elevati, ciò ha spinto Kollmorgen a sviluppare nuovi motori ad alta temperatura. Questi nuovi motori utilizzano materiali isolanti all'avanguardia, nuovi processi produttivi e design innovativi che consentono ai nostri motori di funzionare a temperature degli avvolgimenti di 250°C e superiori.
Si tratta di un incremento significativo delle prestazioni a livello di coppia e velocità per questi motori brushless alle temperature tradizionali fino a 170°C e permette un margine ancora maggiore di miglioramento per i valori MTBF a qualsiasi temperatura di esercizio per questi motori.
Prestazioni superiori alle temperature ambiente e/o un'affidabilità notevolmente migliorata...
Sembra proprio un buon motivo per dare un'occhiata alla nuova generazione di motori brushless ad alta temperatura per applicazioni di trivellazione o altri ambienti molto caldi.
Buttate un occhio al mio prossimo blog sugli effetti di pressione e temperatura elevata sulle scelte per la retroazione dei motori …
