1. Come funziona un motorino del freno
Un motore con freno integra un motore a induzione trifase con un freno elettromagnetico in un'unica unità compatta. Il freno è montato sull'estremità non motrice dell'albero motore, all'interno di una copertura protettiva che fa parte dell'involucro del motore. Il motore e il freno condividono la stessa morsettiera, semplificando l'installazione elettrica: l'alimentazione trifase principale collega l'avvolgimento del motore in modo standard, mentre un'alimentazione CC separata (tipicamente 24 V CC, derivata da un modulo raddrizzatore nella morsettiera del motore o dal quadro di controllo) alimenta la bobina del freno.
Il principio operativo critico è progettazione a prova di guastoIl freno si innesta meccanicamente tramite la forza di una molla e viene rilasciato elettricamente dall'elettromagnete a corrente continua. Ciò significa che un'interruzione di corrente, un arresto di emergenza o qualsiasi interruzione dell'alimentazione provoca l'innesto automatico del freno senza alcun segnale di controllo: il carico viene bloccato come condizione predefinita, non tramite un'azione di controllo attiva.
L'alimentazione trifase energizza l'avvolgimento del motore simultaneamente all'alimentazione in corrente continua della bobina del freno. L'elettromagnete vince la forza della molla e disconnette il disco dell'indotto dal disco del freno, consentendo all'albero di ruotare. Il motore accelera fino alla velocità di esercizio in 1-3 secondi.
Il motore aziona il carico alla velocità nominale. La bobina del freno rimane alimentata, mantenendo il freno aperto. Il disco del freno ruota liberamente con l'albero: durante il normale funzionamento non vi è alcun contatto tra il disco del freno rotante e la piastra del freno fissa.
Sia l'alimentazione trifase che la bobina del freno in corrente continua si diseccitano simultaneamente. La forza della molla preme immediatamente il disco dell'indotto contro il disco del freno a frizione. La frenatura a frizione decelera l'albero fino all'arresto in un intervallo di tempo compreso tra 0,1 e 0,5 secondi, a seconda della coppia frenante e dell'inerzia del carico.
2. Principio del freno elettromagnetico azionato da molla
Il freno elettromagnetico all'interno di un motore freno Y2EJ è costituito da cinque componenti chiave, tutti montati concentricamente sull'estensione dell'albero motore all'estremità NDE:
Scanalato sull'albero motore, ruota con esso. Realizzato in materiale d'attrito con coefficiente di attrito elevato e stabile nell'intero intervallo di temperatura di esercizio. Il disco freno è l'elemento soggetto a usura nell'impianto frenante: il suo spessore diminuisce a ogni frenata e la regolazione del traferro deve compensare l'usura accumulata.
Un disco d'acciaio scorre assialmente sui perni di guida ma non ruota. Quando il freno viene azionato, le molle di compressione spingono il disco dell'indotto contro il disco del freno rotante, creando la forza di serraggio che genera la coppia frenante. Quando l'elettromagnete viene alimentato, tira il disco dell'indotto lontano dal disco del freno, vincendo la forza della molla, creando l'intercapedine d'aria che consente la libera rotazione.
Diverse molle di compressione disposte lungo la circonferenza del freno forniscono la forza di serraggio quando l'elettromagnete viene diseccitato. La forza delle molle determina la coppia di tenuta statica del freno. Le molle sono dimensionate per fornire una coppia frenante pari a un multiplo specifico della coppia nominale del motore, in genere da 1,5 a 2 volte la coppia nominale del motore, per sostenere carichi in pendenza o impedire spostamenti dovuti a forze esterne.
Una bobina elettromagnetica a corrente continua montata nell'alloggiamento del freno. Quando alimentata da una tensione continua (tipicamente 24 V CC nella serie Ever-Power Y2EJ coreana, derivata da un raddrizzatore a semionda o a onda intera dall'alimentazione trifase del motore), crea un campo magnetico che attrae il disco dell'indotto lontano dal disco del freno, vincendo la forza della molla e creando un traferro di rilascio da 0,1 a 0,3 mm.
Una leva meccanica sull'alloggiamento del freno consente di disinnestare manualmente il freno senza alimentazione in corrente continua. Il disinnesto manuale viene utilizzato per il posizionamento durante la manutenzione, l'abbassamento del carico in caso di interruzione di corrente e la messa in servizio iniziale. Il disinnesto manuale deve essere disinnestato e la leva riportata nella sua posizione normale prima che il motore riprenda il funzionamento in produzione.
3. Selezione della coppia frenante e del tempo di arresto
I due parametri chiave per la selezione dei freni sono la coppia frenante richiesta e il tempo di arresto richiesto. Questi due parametri sono collegati attraverso il tasso di decelerazione e l'inerzia del carico, quindi devono essere specificati congiuntamente anziché separatamente.
| Applicazione | Tempo di arresto richiesto | Rapporto tipico della coppia frenante | Note |
|---|---|---|---|
| sollevatore per persone | < 0,15 s | 3,0–4,0 × coppia nominale del motore | Requisiti di sicurezza; freno sovradimensionato per emergenza |
| Paranco/gru per materiali | < 0,3 s | 1,5–2,5 volte la coppia nominale del motore | Mantenimento del carico dopo il posizionamento; arresto rapido per evitare oscillazioni |
| Nastro trasportatore (posizionamento) | < 0,5 s | 1,5–2,0 × coppia nominale del motore | Posizione di arresto precisa per il trasferimento del prodotto; prevenire lo slittamento |
| Macchina per l'imballaggio | < 0,3 s | 1,5–2,0 × coppia nominale del motore | Posizionamento degli utensili; prevenire il bloccaggio del prodotto; interblocco della protezione di sicurezza |
| Mantenere la posizione (senza bisogno di movimento) | Solo mantenimento statico | 1,2–1,5 volte la coppia nominale del motore | Trasportatore inclinato; asse verticale; impedisce il ritorno di spinta |
4. Ciclo di lavoro e classificazione termica del freno
Ogni frenata dissipa energia cinetica sotto forma di calore sulla superficie di attrito del disco del freno. La capacità termica del freno limita il numero massimo di frenate all'ora prima che il disco si surriscaldi e le proprietà di attrito si degradino. Questo è il limite del ciclo di lavoro del freno ed è indipendente dal ciclo di lavoro del motore.
Ogni frenata dalla velocità nominale all'arresto dissipa energia cinetica E = ½ × J × ω². Per un motore da 4 kW a 1.450 giri/min con J = 0,04 kg·m², E = 0,5 × 0,04 × (151,8)² = 461 J. Se il motore si avvia e si arresta 60 volte all'ora, il freno dissipa in media 461 × 60 = 27.660 J/ora = 7,7 W. Questo valore deve rimanere entro la capacità di dissipazione termica media nominale del freno.
Il disco del freno si usura a una velocità proporzionale all'energia di frenata per evento e inversamente proporzionale alla resistenza all'usura del materiale del disco. I freni della serie Ever-Power Y2EJ di produzione coreana sono progettati per un minimo di 2 milioni di operazioni di frenata dalla velocità nominale alla coppia frenante nominale prima che il disco necessiti di essere sostituito, presupponendo temperature ambiente normali e frenate di emergenza poco frequenti. Il traferro tra l'indotto e il disco del freno aumenta con l'usura del disco; il freno deve essere regolato quando il traferro supera il valore massimo specificato (in genere da 0,5 a 0,8 mm, a seconda delle dimensioni del freno).
I freni della serie Y2EJ di Ever-Power Korea sono progettati per un massimo di 240 operazioni di frenatura all'ora (classe di funzionamento AC3 secondo IEC 60947) alla coppia di frenatura e alla velocità del motore nominali. Questo limite si applica ad applicazioni con cicli ripetitivi continui, come macchine confezionatrici e nastri trasportatori a ciclo breve. Le applicazioni che superano le 240 operazioni di frenatura all'ora richiedono un motore con freno di classe di funzionamento superiore, disponibile come specifica speciale su richiesta.
5. Motore freno Ever-Power serie Y2EJ (Corea del Sud)
La serie Y2EJ di Ever-Power Korea è un motore a induzione trifase con freno elettromagnetico integrato a molla e rilascio elettrico. È progettato per sostituire direttamente i motori standard della serie Y2 in applicazioni che richiedono un arresto controllato: l'Y2EJ condivide le stesse dimensioni del telaio IEC e la stessa disposizione della morsettiera dell'Y2, consentendone l'installazione nello stesso ingombro senza alcuna modifica alla struttura della macchina. gamma di prodotti per motori freno Copre potenze da 0,18 a 45 kW in configurazioni a 2 poli (2.850 giri/min), 4 poli (1.450 giri/min), 6 poli (960 giri/min) e 8 poli (720 giri/min).
La bobina del freno è alimentata a 24 V CC da un modulo raddrizzatore a semionda installato all'interno della morsettiera del motore. Il raddrizzatore è alimentato da due fasi della rete trifase principale, pertanto il freno si disinnesta simultaneamente al motore quando il contattore principale si chiude, eliminando la necessità di un circuito di controllo del freno separato. Questa progettazione integrata semplifica il cablaggio del quadro elettrico ed elimina il relè temporizzato o l'uscita PLC che sarebbero altrimenti necessari per coordinare l'avvio del motore e il disinnesto del freno.
| Gamma di potenza | 0,18 – 45 kW |
| Polacchi | 2P / 4P / 6P / 8P |
| Tipo di freno | Applicazione primaverile, rilascio DC |
| Tensione del freno | 24 V CC (raddrizzatore integrato) |
| Tempo di arresto tipico | 0,1 – 0,5 s |
| Coppia frenante | 1,5–2,5 volte la coppia nominale del motore |
| Sblocco manuale | Di serie su tutti i modelli |
| Protezione | IP54 (motore + freno) |
| Isolamento | Classe F |
6. Campi di applicazione dei motori freno
Paranchi e gru
I motori con freno sono utilizzati principalmente per paranchi a catena e a fune, gru a ponte e gru a braccio. Il freno integrato mantiene fermo il carico sospeso quando il paranco non è in movimento, impedendone lo spostamento laterale o per effetto della gravità. La serie Y2EJ a 4 poli, con potenze da 0,37 a 5,5 kW, copre l'intera gamma di paranchi da officina e gru industriali. Le normative di sicurezza per i paranchi con operatore a bordo richiedono uno specifico standard di prestazione del freno: Korea Ever-Power può fornire consulenza sulla coppia frenante appropriata per le applicazioni di sollevamento classificate in base alla sicurezza. |
Macchine per l'imballaggio e la lavorazione
Le macchine riempitrici, le linee di confezionamento forma-riempi-sigilla, le etichettatrici e le formatrici di cartoni richiedono tutte motori che si arrestino in una posizione ripetibile al termine del ciclo e la mantengano fino all'inizio del ciclo successivo. Un motore con freno raggiunge questo obiettivo senza bisogno di feedback da encoder o controllo servoassistito: il freno si innesta ad ogni arresto del ciclo, mantenendo la posizione dell'utensile con precisione. La serie Y2EJ a 4 e 6 poli, con potenze da 0,18 a 2,2 kW, copre la maggior parte delle esigenze di azionamento delle macchine confezionatrici. |
I trasportatori a nastro e catena inclinati che movimentano carichi pesanti richiedono un motore con freno per impedire la retromarcia per gravità quando il motore si arresta. Il freno Y2EJ impedisce il rotolamento all'indietro del carico senza bisogno di alcun dispositivo di bloccaggio meccanico esterno.
Gli azionamenti ad asse verticale su trapani, alesatrici e torni utilizzano motori con freno per mantenere la testa del mandrino o la slitta trasversale in posizione durante il cambio del pezzo, impedendo spostamenti dovuti alla gravità che potrebbero danneggiare gli utensili o il pezzo stesso.
Le porte avvolgibili industriali, le porte sezionali e i sistemi di azionamento per cancelli automatici utilizzano i motori con freno Y2EJ per mantenere la porta o il cancello in qualsiasi posizione intermedia e per garantire l'arresto immediato della porta in caso di attivazione del sensore di sicurezza sul bordo.
Le macchine per l'orditura, le macchine per l'avvolgimento e i sistemi di azionamento dei telai di tensionamento richiedono un arresto rapido e ripetibile ad ogni cambio di schema o a fine bobina per mantenere la tensione del filo e la posizione del nastro. I motori con freno sostituiscono le combinazioni meccaniche frizione-freno con un minor numero di punti di manutenzione.
7. Domande frequenti
A cura di Cxm
