Motore brushless funzionamento: efficienza e precisione a supporto dell’industria 4.0
Il
motore brushless, letteralmente “motore senza spazzole”, è un motore elettrico che include un rotore a magneti permanenti. A differenza di un motore a spazzole, per funzionare non necessita di contatti elettrici striscianti, quindi di spazzole sull’albero del rotore.
Motore brushless: cosa vuol dire
Motore brushless significa letteralmente motore senza spazzole. Si intende un
motore elettrico a corrente continua (BLDCM, Brushless Direct Current Motor) con il rotore a magneti permanenti. Il motore brushless usa quindi la commutazione elettronica. La commutazione della corrente circolante negli avvolgimenti dello statore: la variazione dell’orientamento del campo magnetico che generano avviene in modo elettronico. Ciò comporta una
minore resistenza meccanica,
riduzione della probabilità che si formino delle scintille e anche
riduzione della necessità di manutenzione periodica.
In un motore senza spazzole i magneti permanenti sono posizionati sul rotore e sono realizzati con speciali materiali. Questo permette di avere un’inerzia rotorica molto bassa e un’elevata risposta dinamica con un controllo estremamente preciso della velocità. Inoltre, i motori brushless in quanto sincroni possono quindi invertire il senso di rotazione anche in pochi decimi di secondo.
Il motore brushless è ideale per svolgere le seguenti attività:
- rispondere alle esigenze di efficientamento energetico;
- migliorare le performance di applicazioni realizzate con motori asincroni;
- controllare in modo più stabile la velocità.
Motore senza spazzole, dove si usa
Il motore brushless sta dominando lo scenario mondiale dei motori elettrici. Vengono inseriti in molti contesti diversi perché possono essere progettati per le più svariate applicazioni. La loro efficienza energetica supera il 96% proprio per questo si sono guadagnati il soprannome di “
green motors”. Il motore elettrico brushless è molto utilizzato in ambito industriale perché viene impiegato nelle macchine automatiche che hanno bisogno di
movimenti precisi e veloci con ingombri contenuti e versatili. Per esempio, a causa del consumo energetico limitato e delle dimensioni ridotte, è insostituibile nei dispositivi a batteria professionali, come cacciaviti, trapani o smerigliatrici angolari.
Un settore molto popolare al giorno d'oggi che si basa molto sui motori senza spazzole è la produzione di auto elettriche e ibride. Altro settore importante per la tecnologia brushless è nella produzione di lavatrici e condizionatori d'aria.
Come si alimenta un motore brushless
In un motore brushless, il campo prodotto dai
magneti permanenti rotorici è rotante e il campo rotante prodotto dalle correnti circolanti nei tre avvolgimenti statorici si mantiene in media sui 90° elettrici dall’azione del controllo sull’inverter che alimenta il motore.
Quindi per ottenere questo risultato gli avvolgimenti statorici sono alimentati da un inverter o servo Azionamento: gli
interruttori statici che sono al suo interno vengono commutati da un sistema di controllo in base ai segnali logici che fornisce un sensore di posizione. In questo modo la distribuzione delle correnti statoriche si modifica insieme alla posizione del rotore. Quindi il campo magnetico rotante statorica risulta in anticipo di 90° elettrici rispetto a quello rotorico in qualsiasi condizione di funzionamento.
I principali vantaggi dei motori senza spazzole
Il motore brushless o motore senza spazzole presenta una serie di vantaggi competitivi. Eccone alcuni:
- riduzione di malfunzionamenti, in genere le spazzole sono l'elemento più soggetto ad usura nei motori a spazzole monofase, il motore brushless riduce significativamente la loro vita utile;
- funzionamento più silenzioso, infatti le spazzole, sfregando contro gli elementi rotanti, causano rumore. L’adozione di un motore brushless riduce significativamente il rumore del dispositivo durante il funzionamento;
- interventi di manutenzione più sporadici, con l’utilizzo di motori senza spazzole il dispositivo non contiene più parti critiche soggette ad usura durante il funzionamento;
- aumento dell’efficienza del dispositivo, infatti l’eliminazione della resistenza meccanica permette al dispositivo di raggiungere velocità più elevate e migliorare il rendimento della coppia. Inoltre, il motore brushless consuma meno corrente rispetto ai motori con spazzole;
- maggior sicurezza sul lavoro, gli azionamenti classici producono scintille pericolose per l’operatore, ciò non avviene con i motori brushless, consentendone l’utilizzo in ambienti infiammabili ed esplosivi.
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