¿Es el motor Axial Gap (panqueque) mejor para aplicaciones de servoaccionamiento?

Una ventaja que se me ocurre es que la baja inductancia de los motores de flujo axial significa que tienen constantes de tiempo eléctricas bajas, lo que permite que la corriente fluya muy rápidamente hacia la armadura para una producción de par prácticamente instantánea, lo que debería traducirse en una aceleración y desaceleración rápidas que tal vez deseable para servocontrol de alto rendimiento.

PERO:

Sin embargo, no se usan mucho, probablemente debido a su precio más alto y a los desafíos de fabricación que se explican en el informe técnico de magnax motors: WP- High Efficiency Axial Flux Machines - whitepaper v1.7

El motor panqueque también puede sufrir varios problemas:

1-Alta interia debido a su forma que puede no ser deseable para movimientos rápidos.

más detalles en: cálculos de tamaño de motor (fuente: orientalmotor.com)

2-baja inductancia causan problemas en el bucle de par:

efectos de inductancia de motor en servoaccionamientos (la fuente es doc.ingeniamc.com)

Cita 1: "La inductancia del motor, o más apropiadamente el valor de la constante de tiempo eléctrica, afecta a los servoaccionamientos de muchas maneras. Si bien los valores altos de inductancia pueden limitar el ancho de banda del sistema, los valores bajos de inductancia pueden provocar inestabilidades en el lazo de control, imprecisiones en las lecturas de corriente, mayores pérdidas de energía y otros problemas Estos problemas son especialmente críticos en los motores con escobillas de alta velocidad con muy baja fricción y dinámica rápida. El problema es más notorio con los motores de CC con escobillas "

Dado que la ondulación actual se puede expresar como:

Cita 2: "Con cargas bajas, las corrientes positivas del motor pueden leerse como negativas debido a la fluctuación de corriente. ¡Esto conduce a bucles de corriente inestables que se vuelven incontrolables!"

Si desea realizar un posicionamiento dinámico, debe tener en cuenta la carga frente a la inercia del motor. Con una combinación perfecta, la carga y la inercia del motor son casi iguales.

Tenga en cuenta que un motor tipo panqueque tiene un par más alto pero una velocidad nominal más baja que un motor radial. También tiene un momento de inercia mucho mayor.

Un motor radial se usa a menudo con una combinación de caja de cambios, por lo que puede igualar la carga y la inercia del motor. La inercia de carga transformada es entonces J'=J_load/p^2 donde p es la relación de transmisión. Por lo tanto, puede tener un sistema de alta dinámica utilizando un motor de baja inercia con una caja de engranajes de alta relación de reducción.

Mientras tanto, un motor panqueque es más adecuado para aplicaciones en las que no se necesita una caja de cambios, pero se necesita un alto par y baja velocidad. Estas aplicaciones suelen ser de accionamiento directo, cardán, ... carga de alta inercia. También tiene la posibilidad de tener un eje hueco, donde puede colocar anillos deslizantes para alimentar sensores, otros dispositivos montados en cardán.

Ahora bien, ¿qué importancia tiene la inercia de carga y qué hace?

Cada configuración mecánica tiene su propia elasticidad, como la elasticidad torsional. Tener numerosos ejes, engranajes, ... significa que una carga está unida al motor como un resorte. A esto lo llamamos resorte de torsión. Ahora tenemos un rotor que está acoplado por este resorte torsional a la carga. Este sistema tendría una frecuencia de resonancia y otra de antirresonancia. Si la carga y el rotor tienen la misma inercia, entonces esas dos frecuencias son idénticas.

Si las inercias no coinciden, entonces obtiene una frecuencia de resonancia más baja, lo que significa que es más difícil de filtrar, todo el sistema debe ajustarse a una dinámica más lenta para mantenerse alejado de esta resonancia que debe amortiguarse.

Link de referencia

Otro enlace de resonancia

Supongamos que tenemos un motor radial con encoder o freno montado, la inercia del rotor se convierte ahora en la suma de todas las inercias: rotor + encoder + freno. ¿Por qué? Porque están rígidos montados en el rotor y no hay elasticidad entre ellos. Así que ahora hemos alterado la inercia del rotor del motor. Cualquier cosa en el rotor, que esté rígidamente acoplada, se convierte en parte del rotor, no en una carga.

Con un motor de panqueque, podríamos decir que la configuración mecánica es casi perfecta, si el rotor está rígido montado con una carga. Por lo tanto, solo obtiene una frecuencia de resonancia natural principal que determinará la dinámica máxima del sistema. Esta es una de las principales ventajas si desea un sistema de alta dinámica.

EDITAR:

Un sistema de circuito cerrado como servo, preferiblemente tiene que tener un tiempo de respuesta bajo, también conocido como alta dinámica. Esto se puede lograr aumentando la ganancia general - ganancia de bucle, aumentando la ganancia proporcional del controlador. Ahora, si observa el diagrama de Bode, puede notar que en el nodo, el sistema tiene una ganancia considerable y, lo que es más importante, tiene un cambio de fase de -180 grados. Eso significa que el sistema comenzará a oscilar exactamente a la frecuencia de resonancia. Entonces, al ajustar el servo, la ganancia debe ser tal que siempre haya un margen seguro para permanecer estable. Como la ganancia del nodo es más pequeña y tiene una frecuencia más alta, el sistema puede tener más ganancia y por lo tanto tener una respuesta más dinámica. La última forma de mejorar la dinámica es agregar un filtro de paso bajo, un filtro de muesca, ... Si el rotor está rígidamente acoplado a una carga, como por ejemplo un cardán,

Por lo tanto, sí, la inercia es muy importante para el servosistema de bucle cerrado debido a estos nodos de resonancia.

Referencia - Siemens S120