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| Lugar de origem | Alemanha |
| Marca | SIMENS |
| Certificação | CE ROHS |
| Número do modelo | 1FK7083-5AF71-1DG5 |
O Siemens 1FK7083-5AF71-1DG5 é um servomotor síncrono de ímã permanente SIMOTICS S 1FK7 Compacto, fornecendo 3,3 kW a 16 Nm de torque nominal e 3.000 RPM, com um freio de retenção em um eixo liso de 80 mm de altura, classificado em 7,4 A contínuos e construído em torno de um rotor de terras raras que atinge uma densidade de torque excepcionalmente alta para um motor de flange de 155 × 155 mm resfriado naturalmente.
IP65 em todo o corpo do motor e IP67 na flange do lado do acionamento (DE) — a interface mecânica que sofre a maior exposição a fluidos em instalações reais de máquinas-ferramenta — completam a especificação ambiental.
A designação 1FK7 Compacto dentro da família SIMOTICS S significa que o motor foi projetado em torno da máxima eficiência de potência por volume: mais torque por quilograma, mais quilowatts por litro de volume do motor, em relação aos motores convencionais de campo enrolado do mesmo tamanho de carcaça.
Ímãs de terras raras — a mesma classe de liga de neodímio-ferro-boro usada em todo o setor de servomotores de alto desempenho — são o que torna essa densidade possível.
Os ímãs produzem o fluxo do rotor que cria torque quando a corrente trifásica do estator reage com ele, e como os ímãs de terras raras produzem um fluxo substancialmente maior por unidade de volume do que a ferrite, o comprimento ativo do motor pode ser mantido curto enquanto atende à especificação de torque de 16 Nm.
Resfriamento natural a ar — sem ventoinha externa, sem ventilação forçada, sem água de resfriamento — significa que o motor dissipa sua carga térmica por convecção e radiação da superfície de sua carcaça e da flange da máquina em que é montado.
Contato térmico adequado entre a face de montagem do motor e a estrutura da máquina, portanto, não é cosmético; é parte do sistema de gerenciamento térmico do motor, e isolar o motor de sua superfície de montagem com juntas ou fixadores termicamente resistentes reduz a classificação de torque contínuo alcançável abaixo do valor de placa de 3,3 kW.
| Parâmetro | Valor |
|---|---|
| Potência Nominal | 3,3 kW |
| Torque Nominal / de Bloqueio | 16 Nm |
| Velocidade Nominal | 3.000 RPM |
| Corrente Nominal | 7,4 A |
| Fase | Trifásico |
| Altura do Eixo | 80 mm |
| Tipo de Eixo | Liso (Sem Chaveta) |
| Freio de Retenção | Sim |
| Montagem em Flange | 155 × 155 mm, IM B5 (IM V1, IM V3) |
| Classificação IP | Corpo IP65 / Flange DE IP67 |
| Resfriamento | Ar natural |
| Ímãs | Terras raras |
| Tensão do Link DC | Classe 600V |
| Acionamento Compatível | SINAMICS S120 / S210 |
Dezesseis Newton-metros a 3.000 RPM e 3,3 kW de um motor que não requer resfriamento forçado e é montado em uma flange de 155 × 155 mm é a conquista que o rotor de terras raras do 1FK7 Compacto torna possível.
Para comparação, um motor de indução convencional atingindo a mesma saída de potência na mesma velocidade exigiria uma carcaça maior para gerenciar a maior geração de calor de suas perdas resistivas no rotor, ou uma ventoinha externa que adiciona volume, peso e um item de manutenção.
O projeto síncrono de ímã permanente elimina completamente as perdas de cobre no rotor — não há corrente fluindo no rotor, nenhum aquecimento resistivo nas barras do rotor e nenhuma perda de eficiência dependente do escorregamento.
Todas as perdas elétricas estão no enrolamento do estator, onde podem ser conduzidas para a carcaça do motor e dissipadas pela área de superfície da carcaça e pela massa térmica da flange da máquina.
Essa diferença fundamental na distribuição de perdas é o motivo pelo qual um servomotor síncrono de 3,3 kW neste tamanho de carcaça pode operar sem resfriamento forçado, enquanto um motor de indução de carcaça e potência semelhantes geraria mais calor do que a convecção natural poderia remover.
O torque de bloqueio de 16 Nm é o valor contra o qual a carga do eixo deve ser dimensionada. O torque de pico — disponível durante as fases de aceleração na saída de corrente máxima do acionamento — será maior, tipicamente 2,5 a 3 vezes o valor nominal, dependendo da configuração do acionamento e das restrições térmicas.
O torque RMS em todo o ciclo de trabalho deve permanecer dentro de 16 Nm para que o motor opere continuamente dentro de seus limites térmicos; breves excursões para torque de pico durante a aceleração são permitidas dentro do modelo térmico do acionamento.
O freio de retenção integrado ao 1FK7083-5AF71-1DG5 é do tipo acionado por mola usado em toda a linha SIMOTICS S: um disco de fricção carregado por mola que é mantido afastado do eixo por força eletromagnética quando a tensão de alimentação do freio é aplicada, e engata instantaneamente quando essa tensão é removida.
O freio não participa da parada dinâmica — ele não é projetado para desacelerar o motor a partir da velocidade — mas fornece retenção mecânica assim que o servo trouxe o eixo para repouso.
Em eixos verticais e inclinados em aplicações de máquinas-ferramenta e manuseio, o freio impede que a carga se mova durante eventos de desativação do servo: parada de emergência, interrupção de energia, pausa programada entre operações ou reinicialização do sistema de controle.
Sem um freio em um eixo vertical, cada evento de desativação do servo permite que o eixo se mova sob a gravidade até que o torque do servo seja restaurado — uma condição que pode causar colisões de ferramenta ou peça de trabalho na reinicialização se o eixo se moveu de sua última posição comandada.
A tensão de alimentação do freio deve ser confirmada na documentação de fiação da máquina antes da instalação — os freios SIMOTICS S nesta classe geralmente usam 24V DC, mas a tensão específica para este motor deve ser verificada.
O acionamento SINAMICS controla a liberação e o engate do freio como parte de sua sequência de habilitação/desabilitação do eixo, garantindo que o freio engate antes que o torque do servo seja removido e libere apenas depois que o servo estiver habilitado e pronto.
O eixo liso do 1FK7083-5AF71-1DG5 não possui chaveta usinada.
A altura do eixo de 80 mm refere-se à distância da face da flange de montagem do motor até a linha central do eixo — o parâmetro dimensional que determina se este motor é geometricamente compatível com a cavidade de montagem do motor e o alinhamento do acoplamento de uma determinada máquina.
Um eixo liso transmite torque por atrito com o furo do cubo do acoplamento. A 16 Nm nominal e torques de pico potencialmente atingindo 40 Nm ou mais, o projeto do acoplamento e o torque de instalação devem ser especificados em relação ao pico de saída do motor. A tolerância do furo do cubo (ajuste ISO), o acabamento da superfície e o torque de aperto especificado do mecanismo de fixação determinam coletivamente o torque de atrito alcançável na interface.
Para aplicações com inversões de direção frequentes sob torque total — típicas em eixos de máquinas-ferramenta controlados por servo — a especificação do acoplamento deve incluir uma margem de segurança acima do torque de pico para levar em conta a fadiga e os efeitos de micro-deslizamento ao longo da vida útil da máquina.
A configuração de montagem IM B5 posiciona o motor com o eixo horizontal e a face da flange vertical, que é a orientação padrão para acoplamento direto a uma esfera de rosca ou entrada de caixa de engrenagens em um eixo de máquina CNC.
O motor também pode ser montado nas orientações IM V1 (eixo para cima) e IM V3 (eixo para baixo) — ambas cobertas pela classificação da flange DE IP67, pois a junta da flange é a interface mais vulnerável a fluidos e é selada com o padrão IP67 mais alto, independentemente da direção de montagem.
A classificação IP dividida no 1FK7083-5AF71-1DG5 reflete os diferentes riscos de exposição a fluidos em diferentes partes do motor.
O corpo — a carcaça cilíndrica que cobre o estator e o enrolamento — é classificado como IP65: exclusão completa de poeira e proteção contra jatos de água de qualquer direção. Isso cobre o ambiente geral da maioria das instalações de máquinas-ferramenta CNC, incluindo névoa de refrigerante, jatos de limpeza e umidade.
A flange do lado do acionamento (DE) — a face mecânica que se interliga com a estrutura da máquina, através da qual o eixo sai — carrega a classificação IP67 mais exigente: proteção contra imersão temporária, além de resistência a jatos.
A flange DE é a interface mais provável de ser inundada por acúmulo de refrigerante ou fluido de limpeza direto, e o retentor de óleo do eixo nesta face é o único componente cuja falha permite a entrada de fluido na cavidade do rolamento. A vedação desta interface para IP67 fornece a margem de proteção adicional apropriada para sua posição de exposição.
O que IP65/67 não cobre é ataque químico contínuo de aditivos de fluido de corte: óleos com alto teor de enxofre, fluidos de corte sintéticos e agentes de limpeza alcalinos podem degradar os materiais da borda do selo e os revestimentos da carcaça ao longo do tempo, independentemente da classificação IP.
A Siemens especifica que a superfície do motor deve ser protegida contra solventes e que a passagem dos cabos deve incluir um laço de gotejamento para evitar que fluidos escorram para o motor ao longo da jaqueta do cabo.
O 1FK7083-5AF71-1DG5 opera dentro dos sistemas de acionamento SINAMICS S120 e S210.
A combinação SINAMICS-1FK7 é uma das integrações motor-acionamento mais estreitas no mercado de servo: os parâmetros elétricos do motor — resistência do estator, indutância, constante de força contra-eletromotriz, interface do encoder — são armazenados no banco de dados de motores da Siemens no software de comissionamento SINAMICS, de modo que o acionamento se autoconfigura automaticamente o regulador de corrente, os ganhos iniciais do controlador de velocidade e o modelo de proteção térmica quando o tipo de motor é selecionado.
A classe de tensão de link DC de 600V significa que este motor é projetado para a fonte de alimentação CA trifásica de 400V, que é o padrão industrial europeu e global, convertendo através da entrada SINAMICS para o barramento DC de 600V.
A fonte de alimentação norte-americana de 480V também alimenta o mesmo barramento DC nominal.
A corrente nominal de 7,4 A do motor determina a classificação mínima de corrente do módulo de acionamento necessária: o módulo de eixo de acionamento selecionado deve ter uma classificação de corrente de saída contínua igual ou superior a 7,4 A, com capacidade de corrente de pico suficiente para a demanda de torque de aceleração máxima da aplicação.
P1: O 1FK7083-5AF71-1DG5 requer um acionamento SINAMICS específico ou é compatível em toda a linha S120?
O 1FK7083-5AF71-1DG5 é compatível com módulos de acionamento SINAMICS S120 e o acionamento servo de eixo único S210. Os dados do motor são armazenados no banco de dados de motores SINAMICS, portanto, o comissionamento é seleção de parâmetros em vez de entrada manual de dados.
O módulo de acionamento específico deve ser classificado para pelo menos 7,4 A de saída contínua e a corrente de pico necessária para as demandas de aceleração da aplicação.
Os módulos de eixo S120 na classe de corrente de 9A e superior cobrem a classificação contínua; os requisitos de corrente de pico dependem do perfil de aceleração. Consulte a ferramenta de configuração SINAMICS ou o software de dimensionamento de acionamento Siemens para confirmar a seleção do módulo.
P2: A tensão de alimentação do freio — qual é o valor correto e de onde vem?
Os freios de retenção SIMOTICS S 1FK7 nesta classe são tipicamente alimentados a 24V DC, controlados pela saída de controle do freio do SINAMICS como parte da sequência de habilitação/desabilitação do servo.
O freio libera (24V aplicados) quando o servo está habilitado e pronto; ele engata (24V removidos) antes que a saída do servo seja desabilitada.
Sempre verifique a tensão específica do freio na placa de identificação do motor ou na folha de dados do motor para este número de artigo exato — não assuma com base apenas na série. Aplicar a tensão errada falha em liberar o freio (o motor funciona contra o arrasto contínuo do freio) ou falha em segurar (força da mola insuficiente).
P3: Qual é o significado de IP67 na flange DE versus IP65 no corpo do motor?
A flange do lado do acionamento é a interface mecânica entre o motor e a máquina, através da qual o eixo sai e a exposição ao refrigerante é maior.
IP67 nesta interface adiciona proteção contra imersão temporária acima da água a jato IP65 do corpo do motor — especificamente, cobre a junta da flange selada e o retentor de óleo do eixo contra o alagamento e acúmulo de refrigerante típicos em ambientes de máquinas-ferramenta onde o motor é montado perto da zona de trabalho.
O corpo do motor IP65 cobre o ambiente geral (névoa, spray, jatos de limpeza); a flange DE IP67 cobre a interface estrutural mais exposta a fluidos.
P4: O eixo liso pode ser substituído por um eixo com chaveta se a máquina exigir uma chaveta?
Isso exigiria uma modificação mecânica no eixo — usinar uma chaveta no eixo liso existente ou substituir o conjunto do eixo. Ambos requerem serviço qualificado de fábrica, pois os rolamentos do motor, a pré-carga do eixo e a geometria do escudo frontal fazem parte de um conjunto de precisão.
Se o projeto do acoplamento da máquina exigir um eixo com chaveta, a abordagem correta é especificar a variante de eixo com chaveta no momento do pedido: a série de sufixo 1FK7083-5AF71-1 inclui variantes com chaveta (geralmente designações de extremidade de eixo "B" ou "H") que podem ser encomendadas diretamente.
A retroinstalação de uma chaveta em um eixo liso em campo arrisca danos aos rolamentos e desalinhamento do encoder se feita sem as ferramentas e o suporte de eixo corretos.
P5: Quais são as verificações críticas de instalação para o 1FK7083-5AF71-1DG5?
Verifique se o furo do cubo do acoplamento se ajusta ao eixo liso com a tolerância correta e se o torque de aperto do cubo atende à especificação para o torque de pico da aplicação.
Confirme se o contato da flange de montagem é termicamente adequado — a classificação contínua do motor assume que o calor flui através da flange para a estrutura da máquina, portanto, a montagem em materiais isolantes ou com contato de superfície ruim reduz o torque contínuo alcançável.
Teste o freio de retenção antes do acoplamento mecânico, ciclando a tensão de alimentação do freio e confirmando a liberação e o engate limpos.
Após o comissionamento do acionamento, verifique se a auto-identificação do motor é aceita corretamente pelo sistema SINAMICS e se os dados do motor do acionamento correspondem à placa de identificação do motor antes de executar o primeiro comando de movimento.
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