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| Lugar de origen | Alemania |
| Nombre de la marca | SIMENS |
| Certificación | CE ROHS |
| Número de modelo | 1FK7083-5AF71-1DG5 |
El Siemens 1FK7083-5AF71-1DG5 es un servomotor síncrono de imanes permanentes SIMOTICS S 1FK7 Compacto que entrega 3.3 kW a 16 Nm de par nominal y 3.000 RPM, con un freno de retención en un eje liso de 80 mm de altura, clasificado a 7.4A continuo y construido alrededor de un rotor de tierras raras que logra una densidad de par excepcionalmente alta para un motor de brida de 155 × 155 mm refrigerado naturalmente.
IP65 en todo el cuerpo del motor e IP67 en la brida del extremo del accionamiento (DE) — la interfaz mecánica que sufre la mayor exposición a fluidos en instalaciones de máquinas herramienta reales — completan la especificación ambiental.
La designación 1FK7 Compacto dentro de la familia SIMOTICS S significa que el motor ha sido diseñado para una eficiencia máxima de potencia por volumen: más par por kilogramo, más kilovatios por litro de volumen del motor, en relación con los motores convencionales de campo bobinado del mismo tamaño de carcasa.
Los imanes de tierras raras — la misma clase de aleación de neodimio-hierro-boro utilizada en todo el sector de servomotores de alto rendimiento — son lo que hace posible esta densidad.
Los imanes producen el flujo del rotor que crea el par cuando la corriente trifásica del estator reacciona con él, y debido a que los imanes de tierras raras producen un flujo sustancialmente mayor por unidad de volumen que la ferrita, la longitud activa del motor puede mantenerse corta mientras se cumple la especificación de par de 16 Nm.
La refrigeración natural por aire — sin ventilador externo, sin ventilación forzada, sin agua de refrigeración — significa que el motor disipa su carga térmica por convección y radiación desde la superficie de su carcasa y la brida de la máquina en la que se monta.
Por lo tanto, un contacto térmico adecuado entre la cara de montaje del motor y la estructura de la máquina no es cosmético; es parte del sistema de gestión térmica del motor, y aislar el motor de su superficie de montaje con juntas o fijaciones térmicamente resistentes reduce el par continuo alcanzable por debajo del valor nominal de 3.3 kW.
| Parámetro | Valor |
|---|---|
| Potencia Nominal | 3.3 kW |
| Par Nominal / de Bloqueo | 16 Nm |
| Velocidad Nominal | 3.000 RPM |
| Corriente Nominal | 7.4 A |
| Fase | Trifásica |
| Altura de Eje | 80 mm |
| Tipo de Eje | Liso (Sin Chavetero) |
| Freno de Retención | Sí |
| Montaje en Brida | 155 × 155 mm, IM B5 (IM V1, IM V3) |
| Grado de Protección IP | Cuerpo IP65 / Brida DE IP67 |
| Refrigeración | Aire natural |
| Imanes | Tierras Raras |
| Tensión de Bus DC | Clase 600V |
| Accionamiento Compatible | SINAMICS S120 / S210 |
Dieciséis Newton-metros a 3.000 RPM y 3.3 kW de un motor que no requiere refrigeración forzada y se monta en una brida de 155 × 155 mm es el logro que hace posible el rotor de tierras raras del 1FK7 Compacto.
A modo de comparación, un motor de inducción convencional que lograra la misma potencia de salida a la misma velocidad requeriría un marco más grande para gestionar la mayor generación de calor de sus pérdidas resistivas en el rotor, o un ventilador de refrigeración externo que añade volumen, peso y un elemento de mantenimiento.
El diseño síncrono de imanes permanentes elimina por completo las pérdidas de cobre en el rotor — no hay corriente fluyendo en el rotor en absoluto, ni calentamiento resistivo en las barras del rotor, ni pérdida de eficiencia dependiente del deslizamiento.
Todas las pérdidas eléctricas están en el bobinado del estator, donde pueden conducirse a la carcasa del motor y disiparse por el área de la superficie de la carcasa y la masa térmica de la brida de la máquina.
Esta diferencia fundamental en la distribución de pérdidas es la razón por la que un servomotor síncrono de 3.3 kW de este tamaño de carcasa puede operar sin refrigeración forzada, mientras que un motor de inducción de tamaño y potencia nominales similares generaría más calor del que la convección natural podría eliminar.
El par de bloqueo de 16 Nm es la cifra contra la cual se debe dimensionar la carga del eje. El par pico — disponible durante las fases de aceleración a la salida de corriente máxima del accionamiento — será mayor, típicamente de 2.5 a 3 veces el valor nominal dependiendo de la configuración del accionamiento y las restricciones térmicas.
El par RMS en el ciclo de trabajo completo debe mantenerse dentro de los 16 Nm para que el motor opere continuamente dentro de sus límites térmicos; se permiten breves excursiones a par pico durante la aceleración dentro del modelo térmico del accionamiento.
El freno de retención integrado en el 1FK7083-5AF71-1DG5 es del tipo de resorte utilizado en toda la línea SIMOTICS S: un disco de fricción cargado por resorte que se mantiene alejado del eje por fuerza electromagnética cuando se aplica el voltaje de alimentación del freno, y se acopla instantáneamente cuando se retira dicho voltaje.
El freno no participa en la parada dinámica — no está diseñado para desacelerar el motor desde la velocidad — sino que proporciona retención mecánica una vez que el servomotor ha llevado el eje a la parada.
En ejes verticales e inclinados en aplicaciones de máquinas herramienta y manipulación, el freno evita que la carga se mueva durante eventos de deshabilitación del servomotor: parada de emergencia, interrupción de energía, pausa programada entre operaciones o reinicio del sistema de control.
Sin un freno en un eje vertical, cada evento de deshabilitación del servomotor permite que el eje se desplace por gravedad hasta que se restablezca el par del servomotor — una condición que puede causar colisiones de herramientas o piezas de trabajo al reiniciar si el eje se ha movido de su última posición comandada.
El voltaje de alimentación del freno debe verificarse en la documentación de cableado de la máquina antes de la instalación — los frenos SIMOTICS S de esta clase suelen utilizar 24V CC, pero el voltaje específico para este motor debe verificarse.
El accionamiento SINAMICS controla la liberación y el acoplamiento del freno como parte de su secuencia de habilitación/deshabilitación del eje, asegurando que el freno se acople antes de que se retire el par del servomotor, y se libere solo después de que el servomotor esté habilitado y listo.
El eje liso del 1FK7083-5AF71-1DG5 no tiene un chavetero mecanizado.
La altura de eje de 80 mm se refiere a la distancia desde la cara de la brida de montaje del motor hasta la línea central del eje — el parámetro dimensional que determina si este motor es geométricamente compatible con la cavidad de montaje del motor y la alineación del acoplamiento de una máquina dada.
Un eje liso transmite par a través de la fricción con el taladro del cubo del acoplamiento. Con 16 Nm nominales y pares pico que potencialmente alcanzan 40 Nm o más, el diseño del acoplamiento y el par de instalación deben especificarse en función del par de salida del motor. La tolerancia del taladro del cubo (ajuste ISO), el acabado superficial y el par de apriete especificado del mecanismo de sujeción determinan colectivamente el par de fricción alcanzable en la interfaz.
Para aplicaciones con inversiones de dirección frecuentes bajo par completo — típicas en ejes de máquinas herramienta controlados por servomotor — la especificación del acoplamiento debe incluir un margen de seguridad por encima del par pico para tener en cuenta la fatiga y los efectos de microdeslizamiento durante la vida útil de la máquina.
La configuración de montaje IM B5 posiciona el motor con el eje horizontal y la cara de la brida vertical, que es la orientación estándar para el acoplamiento directo a un husillo de bolas o a la entrada de una caja de cambios en un eje de máquina CNC.
El motor también se puede montar en las orientaciones IM V1 (eje hacia arriba) e IM V3 (eje hacia abajo) — ambas cubiertas por la clasificación IP67 de la brida DE, ya que la junta de la brida es la interfaz más vulnerable a fluidos y está sellada al estándar IP67 más alto independientemente de la dirección de montaje.
La clasificación IP dividida en el 1FK7083-5AF71-1DG5 refleja los diferentes riesgos de exposición a fluidos en diferentes partes del motor.
El cuerpo — la carcasa cilíndrica que cubre el estator y el bobinado — tiene una clasificación IP65: exclusión total de polvo y protección contra chorros de agua desde cualquier dirección. Esto cubre el entorno ambiental de la mayoría de las instalaciones de máquinas herramienta CNC, incluyendo niebla de refrigerante, chorros de limpieza y humedad.
La brida del extremo del accionamiento (DE) — la cara mecánica que se interconecta con la estructura de la máquina, a través de la cual sale el eje — tiene la clasificación IP67 más exigente: protección contra inmersión temporal además de resistencia a chorros.
La brida DE es la interfaz más propensa a inundarse por acumulación de refrigerante o fluido de limpieza directo, y el retén de aceite del eje en esta cara es el único componente cuya falla permite la entrada de fluido en la cavidad del rodamiento. Sellar esta interfaz a IP67 proporciona el margen de protección adicional apropiado para su posición de exposición.
Lo que IP65/67 no cubre es el ataque químico continuo de los aditivos del fluido de corte: aceites con alto contenido de azufre, fluidos de corte sintéticos y agentes de limpieza alcalinos pueden degradar los materiales de los labios de los sellos y los recubrimientos de la carcasa con el tiempo, independientemente de la clasificación IP.
Siemens especifica que la superficie del motor debe protegerse de disolventes y que el enrutamiento de cables debe incluir un bucle de goteo para evitar que el fluido siga el cable hasta el motor.
El 1FK7083-5AF71-1DG5 opera dentro de los sistemas de accionamiento SINAMICS S120 y S210.
La combinación SINAMICS-1FK7 es una de las integraciones motor-accionamiento más estrechas en el mercado de servomotores: los parámetros eléctricos del motor — resistencia del estator, inductancia, constante de fuerza contraelectromotriz, interfaz del codificador — se almacenan en la base de datos de motores de Siemens dentro del software de puesta en marcha SINAMICS, por lo que el accionamiento se autoconfigura automáticamente el regulador de corriente, las ganancias iniciales del controlador de velocidad y el modelo de protección térmica al seleccionar el tipo de motor.
La clase de tensión de bus DC de 600V significa que este motor está diseñado para la alimentación de CA trifásica de 400V, que es el estándar industrial europeo y mundial, convirtiendo a través de la entrada SINAMICS al bus DC de 600V.
La alimentación norteamericana de 480V también alimenta el mismo bus DC nominal.
La corriente nominal de 7.4A del motor determina la corriente mínima requerida del módulo de accionamiento: el módulo de eje de accionamiento seleccionado debe tener una corriente de salida continua igual o superior a 7.4A, con una capacidad de corriente pico suficiente para la demanda de par de aceleración máxima de la aplicación.
P1: ¿El 1FK7083-5AF71-1DG5 requiere un accionamiento SINAMICS específico, o es compatible con toda la gama S120?
El 1FK7083-5AF71-1DG5 es compatible con los módulos de accionamiento SINAMICS S120 y el servodrive de eje único S210. Los datos del motor se almacenan en la base de datos de motores SINAMICS, por lo que la puesta en marcha es una selección de parámetros en lugar de una entrada manual de datos.
El módulo de accionamiento específico debe tener una clasificación de al menos 7.4A de salida continua y la corriente pico requerida para las demandas de aceleración de la aplicación.
Los módulos de eje S120 en la clase de corriente de 9A y superior cubren la clasificación continua; los requisitos de corriente pico dependen del perfil de aceleración. Consulte la herramienta de configuración SINAMICS o el software de dimensionamiento de accionamientos de Siemens para confirmar la selección del módulo.
P2: El voltaje de alimentación del freno — ¿cuál es el valor correcto y de dónde proviene?
Los frenos de retención SIMOTICS S 1FK7 de esta clase suelen alimentarse a 24V CC, controlados por la salida de control del freno del SINAMICS como parte de la secuencia de habilitación/deshabilitación del servomotor.
El freno se libera (se aplican 24V) cuando el servomotor está habilitado y listo; se acopla (se retiran 24V) antes de que se desactive la salida del servomotor.
Verifique siempre el voltaje específico del freno en la placa de características del motor o en la hoja de datos del motor para este número de artículo exacto — no asuma basándose solo en la serie. Aplicar el voltaje incorrecto o no libera el freno (el motor funciona con arrastre continuo del freno) o no retiene (fuerza del resorte insuficiente).
P3: ¿Cuál es el significado de IP67 en la brida DE frente a IP65 en el cuerpo del motor?
La brida del extremo del accionamiento es la interfaz mecánica entre el motor y la máquina, a través de la cual sale el eje y la exposición al refrigerante es mayor.
IP67 en esta interfaz añade protección contra inmersión temporal por encima del IP65 de chorro de agua del cuerpo del motor — específicamente, cubre la junta de brida sellada y el retén de aceite del eje contra la inundación y acumulación de refrigerante típicas en entornos de máquinas herramienta donde el motor se monta cerca de la zona de trabajo.
El cuerpo del motor IP65 cubre el entorno ambiental general (niebla, pulverización, chorros de limpieza); la brida DE IP67 cubre la interfaz estructural más expuesta a fluidos.
P4: ¿Se puede reemplazar el eje liso por un eje con chavetero si la máquina requiere un chavetero?
Esto requeriría una modificación mecánica del eje — ya sea mecanizando un chavetero en el eje liso existente o reemplazando el conjunto del eje. Ambos requieren servicio calificado de fábrica, ya que los rodamientos del motor, la precarga del eje y la geometría delantera delantera forman parte de un ensamblaje de precisión.
Si el diseño del acoplamiento de la máquina requiere un eje con chavetero, el enfoque correcto es especificar la variante de eje con chavetero en el momento del pedido: la serie de sufijo 1FK7083-5AF71-1 incluye variantes con chavetero (típicamente designaciones de extremo de eje "B" o "H") que se pueden pedir directamente.
La adaptación posterior de un chavetero a un eje liso en campo corre el riesgo de dañar los rodamientos y desalinear el codificador si se realiza sin las herramientas y el soporte de eje correctos.
P5: ¿Cuáles son las comprobaciones críticas de instalación para el 1FK7083-5AF71-1DG5?
Verifique que el taladro del cubo del acoplamiento se ajuste al eje liso con la tolerancia correcta y que el par de sujeción del cubo cumpla con la especificación para el par pico de la aplicación.
Confirme que el contacto de la brida de montaje sea térmicamente adecuado — la clasificación continua del motor asume que el calor fluye a través de la brida hacia la estructura de la máquina, por lo que el montaje sobre materiales aislantes o con un contacto superficial deficiente reduce el par continuo alcanzable.
Pruebe el freno de retención antes del acoplamiento mecánico ciclando el voltaje de alimentación del freno y confirmando una liberación y acoplamiento limpios.
Después de la puesta en marcha del accionamiento, verifique que la autoidentificación del motor sea aceptada correctamente por el sistema SINAMICS y que los datos del motor del accionamiento coincidan con la placa de características del motor antes de ejecutar el primer comando de movimiento.
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