Moteurs couple - broche Gamme TK « frameless »

Description Spécifications Plans Dimensionnement Documentation Options spéciales

 Moteur fort couple framelessLa gamme TK de moteurs frameless offre LES PLUS HAUTES DENSITES DE COUPLE disponibles à ce jour pour les applications d’entraînements directs à hautes performances.

A la différence des moteurs couple traditionnels, les moteurs TK associent des forts couples et un fonctionnement à haute vitesse, ils peuvent ainsi être utilisés indifféremment en tant que moteur « couple » pour l’entraînement de plateaux et comme moteur de broche.

Les moteurs TK sont constitués d’un rotor et d’un stator fournis séparément adaptés pour un assemblage direct dans la structure de la machine. Ces moteurs triphasés synchrones à aimant permanents terres rares (Néodyme Fer Bore), atteignent les plus hautes densités de couple (nominal et impulsionnel) combinés à un fonctionnement à haute vitesse et à la possibilité d’un pilotage avec contrôle de flux pour un travail à puissance constante jusqu’à 10 fois la vitesse nominale.

Les rotors utilisent les aimants spéciaux à faible coefficient de pertes conçus et fabriqués par Phase, permettant ainsi des très hautes vitesses et un rotor mince isotrope.

Tous les rotors sont constitués d’un corps rigide avec des aimants montés mécaniquement (sans colle !) et maintenus par un manchon préchargé en fibre de carbone autorisant sans risque les très hautes vitesses.

La technologie développée par PHASE (bobinage, encoche fermée, géométrie des aimants…) fait que les moteurs TK présentent les plus faibles ondulations de couple (cogging).


Les rotors sont fréquemment adaptés pour un montage direct des roulements, des codeurs ou des freins.
Tous les moteurs TK sont prévus pour un fonctionnement avec refroidissement liquide (eau) sur l’extérieur du stator pour des performances maximums.
Un fonctionnement avec refroidissement par conduction / convection seules est aussi possible.
Le fonctionnement à puissance constante (contrôle de flux) nécessite obligatoirement un refroidissement liquide.
Des carcasses "customisées" avec circuit de refroidissement complet ou même des sous ensembles de machine avec carcasse, roulements et codeur sont produites sur demande sur la base des circuits magnétiques disponibles.

Les couples disponibles vont de 10 à plus de 150 000 Nm pour un diamètre maximim de 1700 mm.
Au delà de cette taille des moteurs "semi custom" segmentés sont disponibles, actuellement jusqu'à 18 m de diamètre!

Cette technologie de moteur segmenté a été mise en oeuvre par Phase Motion Control sur tous les plus grands télescopes du monde à entrainement direct, le premier fût le VLT en 1992.

Le moteur en kit (de notre gamme TK) est en général intégré au coeur de la machine.

Plutôt de forme annulaire (grand diamètre et faible longueur) pour les application fort couple et basse vitesse (typiquement plateau de positionnement ou d’usinage), le moteur TK peut aussi être long et de faible diamètre pour les applications hyperdynamiques nécessitant de faible moment d’inertie.

Note gamme de moteur en kit permet de couvrir tous les besoins de quelques Nm à plusieurs centaines de milliers de Nm et pour des puissances pouvant dépasser le MW :

De quelques Nm à quelques centaines de Nm : applications basses, moyennes et hautes vitesses jusqu'à 30000 tr/min.
Jusqu'à quelques milliers de Nm : applications basses, moyennes et vitesses élevées jusqu'à 8000 tr/min.
jusqu’à plus de 10000 Nm : applications basses et moyennes vitesses jusqu'à 2000 tr/min.
jusqu’à plus de 20000 Nm : applications basses et moyennes vitesses jusqu'à 1000 tr/min.
jusqu’à plus de 50000 Nm : applications basses vitesses jusqu'à 500 tr/min.
jusqu’à plus de 150000 Nm : applications basses vitesses jusqu'à 350 tr/min.


Applications types couvertes par la gamme TK:

  • Moteurs couple (moteurs courts à fort couple et basse vitesse)
  • Plateaux d’usinage pour machines outils.
  • Indexeurs pour machine transfert.
  • Orientation de la tête d’usinage de machines outils.
  • Actionneurs rotatifs de grande dimension pour l’assemblage.
  • Système de positionnement ultra-précis.
  • Energie : Génératrices à entrainement direct
  • Economie d'énergie : système à haut rendement pour remplacement de systèmes hydrauliques.

Les applications type peuvent être regroupées en 3 catégories :

  • Basses vitesses (« Moteurs couple ») :
    • Plateaux d’usinages
    • Têtes d'usinage
    • Entraînement direct de grande précision (antennes radar,…)
    • Indexeurs, carrousels à haute performance
    • Presse électrique.
    • Extrudeuse…
  • Densité de couple élevée et vitesse élevée :
    • Plateaux mixtes tournage/fraisage
    • Electrobroche
    • Banc d’essai…
  • densité de puissance élevée :
    • Electrobroche
    • Entraînement à vitesse variable ou non,  avec rendement très élevé et volume réduit. (compresseurs, pompes…); remplacement de systèmes hydrauliques.
    • Traction (véhicule hybride  ou 100% électrique)…


Cette liste non exhaustive montre que les moteurs TK peuvent répondre à  toutes vos demandes pour des entraînements nécessitant des hautes performances.
On notera en particulier que ces moteurs peuvent aussi développer de forte puissance dans des encombrements réduits avec de haut rendements (typiquement >97%)

On pourra avantageusement utiliser ces moteurs dans des applications d’entraînements simples (process, pompes, compresseur, extrusion…) de 50 à plus de 1000 kW en remplacement de moteurs hydrauliques ou des volumineux et peu efficaces moteurs asynchrones (en particulier sur les applications à vitesse variable!) ou DC.

L’économie d’énergie paye très rapidement l’installation !

Génératrice jusqu’à 5 MW :

Les moteurs TK peuvent avantageusement être utilisés comme génératrices à entraînement direct à haut rendement  pour des applications telles que l’éolien ou le mini-hydraulique.
Voir notre page consacrée aux énergie renouvelables.


Options :

Bobinage adapté : Moteur pour broche de tour avec rotr adapté
En général le bobinage est adapté au besoin en puisance de l'application pour ne pas surdimensionner les électroniques de puissance.

Adaptation mécanique :
Les interfaces standards décrites dans les plans types (voir onglets plans) peuvent être adaptées afin d'optimiser l'intégration au coeur de la machine.
Par exemple il est possible de choisir le coté de fixation par rapport à la psoton de fils sur le stator; ou encore de défnir les interfaces du rotor, il est même envisageable de réaliser un rotor plus complexe qui serait directement un sosu ensemble de la machien (porte de roulement intégrée,...)
Cela permet de réduire les coûts et de simplifier la conception.

Système complet intégré :
Il est possible d'étudier en partenariat avec nos clients et de réaliser sur la base de ces moteurs en kit un moteur complet ou un système mécatronique complet (broche, actionneur,...).moteur couple 3000 Nm intégré pour entrainement hybride

la gamme TK peut servir de base au développement d’actionneur ou de système complet électromécanique voire mécatronique entièrement customisés.


 

Caractéristiques principales de la gamme TK:
moteur fort couple pour plaeau d'usinage

  • La plus large gamme du marché (plus de 100 modèles standards):
    De 2 Nm à plus de 150 000 Nm (avec entrefer cylindrique) et jusqu'à plus de 1 000 000 Nm en moteur segmenté !!!
  • Les plus hautes densités de couple.
  • Les plus hautes densités de puissance (fonctionnement broche)
  • Les plus faibles cogging (couple d'encochage).
  • Capacité de fonctionnement à vitesse élevée.(jusqu’à 30000 tr/min)
  • Moteurs « défluxable » (fonctionnement à puissance constante) jusqu’à plus de 10 fois la vitesse nominale.
  • Aimants maintenus mécaniquement (pas de défaillance possible des rotors)
  • isolation renforcée (triple imprégnation; encapsulation)
  • Grande adaptabilité électrique (bobinages) et mécanique.


APPLICATIONS TYPES :

Enlevement de copeaux:

  • Plateau à entrainement direct avec capacité mixte de tournage et de fraisage.
  • Electrobroche d'usinage et broche de tour.
  • Moteur tubulaire pour tour multibroches
  • Table d'indexage pour machine transfert.


Formage des métaux:

  • Presse électrique
  • Machine de roulage à froid
  • Entrainement direct pour le laminage / étirage à chaud et à froid


Plastique:

  • Extrudeur : entrainement direct de la vis
  • Module d'injection et mélangeur pour les presses à injecter (remplacement des systèmes hydrauliques)
  • Suppression des réducteurs sur les mélangeurs, broyeurs et malaxeurs


Energie:

  • Génératrices à aimants permanents pour les petitie centrales vapeur ou turbine à gaz, et le cogénération.
  • Génératrices à entrainement direct, basse vitesse et à haut rendement pour l'éolien ou les petits systèmes hydraulique (jusqu'à 5 MW).

 

                                              Caractéristiques générales de la gamme TK :

 


Moteur TK

Couple nominal S1 Nm

Refroidissement liquide

« Densité » de couple

Nm / mm

Vitesse Max.

Tr/min

Diamètre extérieur mm
sur douille de refroidissement

Diamètre max. intérieur rotor

mm

TK85

2-20

0.1

15000

96

44

TK106

4-40

0.2

12000

121

63

TK110

4-60

0.2

20000

123

54

TK120

4-100

0.45

15000

120

60

TK142

10-150

0.65

10000

150

72

TK164

20-300

1.0

12000

175

90

TK172

20-300

0.6

20000

186

80

TK195

30-500

1.1

20000

209

90

TK210

10-120

1.9

4000

220

120

TK220

60-600

1.9

15000

240

110

TK230

60-700

2.2

5000

230

140

TK240

70-700

2.0

10000

251

142

TK260

150-1000

2.5

15000

274

128

TK270

150-1400

2.9

10000

284

160

TK310

200-2000

5.1

4000

310

200

TK340

200-2500

4.4

10000

360

200

TK370

300-4000

7.0

4000

381

268

TK440

400-4000

11.0

2000

440

300

TK450

500-6000

10.0

5000

466

325

TK540

600-8000

15.5

3000

550

400

TK570

1000-10000

16.0

2000

580

460

TK795

3000-20000

40.0

1000

817

640

TK1150

10000-100000

90.0

500

1210

908

TK1350

15000-100000

150.0

150

1350

1100

TK1700

30000-200000

200.0

400

1780

1550

 

Les vitesses nominales dépendent des bobinages : très grand choix => nous consulter.

Les vitesses maximum des moteurs sont principalement limitées par le bobinage et le nombre de pôles (fréquence). Dans ce tableau les vitesses sont limitées par une fréquence maximum fixée à 1000 Hz, il est possible d'aller au-delà mais il faudra faire attention au choix du variateur.

Les couples maximum correspondent à des longueurs actives raisonnables, il peut être possible de faire plus.

 Bien que l’ensemble des moteurs TK puissent être utilisés indifféremment pour des applications à basse vitesse (moteur couple) ou des applications à haute vitesse (typiquement électrobroche), certains moteurs de la gamme profitent de design spécialement adaptés aux hautes vitesses.

Voir notre page moteurs pour électrobroche

Renseignez vos besoins en puissance, couple et dimensions

 

Il est désormais possible pour vous de définir le moteur dont vous avez besoin grâce au configurateur moteur couple TK.

Inscrivez ici vos besoins et nous vous orienterons vers la solution la plus adaptée à votre application. Si vous avez des doutes quant à certaines données, n'hésitez pas à nous contacter de manière plus directe ici.

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Type d'application
Couple à basse vitesse
Vitesse max application
Puissance
Contraintes d'intégration mécanique Help
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Options et accessoires disponibles pour les moteurs couple et électrobroche TK :

Les moteurs couple de la gamme TK sont en génénral livrés nu (frameless ou en kit) pour être intégré au coeur de la machine.

De manière quasi standard les moteurs sont adaptés à l'application :

  • Bobinage adapté à la puissance de l'application
  • Bobinages multiples pour application de forte puissance.
  • Longueur du moteur adapté au couple de l'application (performance maximum dans le volume minimum)
  • interfaces mécaniques :
    • Interface de fixations du rotor et du stator
    • position des câbles (coté fixation ou coté opposé), position relative à l'entrée du circuit de refroidissement


Les options spéciales :

  • moteur complet intégré suivant spécification (y compris électrobroche haute vitesse : voir page moteur pour électrobroche)
  • Système mécatronique  :
    • intégration de l'électronique de puissance avec le moteur dans un package compact
    • Actionneurs spéciaux
  • Moteur sur mesure :
    • moteur segmenté pour très fort couple
    • moteur à entrefer axial
    • moteur à double entrefer
    • ....