Come funzionano i motori brushless?
Tutto quello che devi sapere sui motori brushless, incluso come funzionano, come si confrontano con i motori a spazzole, i loro vantaggi e le applicazioni.
August 23, 2024
I motori brushless, noti anche come motori BLDC (Brushless Direct Current), sono motori sincroni a commutazione elettronica. Sono motori affidabili, potenti ed efficienti, utilizzati in molte applicazioni. Conoscere i punti di forza e di debolezza dei motori brushless e quali opzioni hai a disposizione è fondamentale per progettare il miglior sistema di azionamento per le tue esigenze.
Come funziona un motore brushless?
I motori brushless funzionano creando una corrente elettrica alternata negli avvolgimenti in rame dello statore. Questa interagisce con i magneti sul rotore, generando movimento. Quando una corrente elettrica scorre in un filo di rame, si crea attorno ad esso un campo magnetico. Se più fili vengono avvolti insieme, oppure si applica una corrente più elevata, si genera un campo magnetico ancora più intenso. Quando due campi magnetici interagiscono, generano una forza di repulsione o di attrazione, che a sua volta produce movimento. Controllare questa corrente alternata consente quindi all’utilizzatore del motore di definire coppia e velocità del motore. In un motore sincrono, il campo magnetico prodotto dallo statore ruota alla stessa velocità del rotore.
Un motore brushless utilizza un azionamento elettronico per controllare la corrente negli avvolgimenti in rame, creando un campo magnetico che trascina i magneti sul rotore nella direzione di movimento desiderata. La corrente negli avvolgimenti in rame deve essere controllata con grande precisione per funzionare correttamente e mantenere un’elevata efficienza. Un metodo comune per controllare la corrente è la modulazione di larghezza d’impulso (PWM).
Qual è la differenza tra motori a spazzole e motori brushless?
La differenza principale tra un motore a spazzole e un motore brushless riguarda il modo in cui i motori generano una corrente alternata della frequenza corretta. Man mano che il motore gira sempre più velocemente, anche la corrente alternata deve cambiare frequenza.
Motore a spazzole
Un motore a spazzole lo fa in modo meccanico, usando le spazzole per trasferire corrente al rotore. I fili di rame si trovano sul rotore e i magneti permanenti si trovano sullo statore. Quando il rotore ruota, le spazzole acquisiscono e perdono la connessione elettrica con le diverse fasi dell’avvolgimento del rotore, creando una corrente alternata con la frequenza corretta.
Motore BLDC
Un motore brushless, invece, richiede elettronica di potenza per il controllo. L’elettronica di potenza ha nomi diversi a seconda del settore, tra cui: electronic speed controller (ESC), servo drive, motor drive, motor inverter, variable speed drive (VSD) o motor controller.
L’azionamento del motore controlla ampiezza, frequenza e fase della corrente e della tensione applicate agli avvolgimenti elettrici dello statore. L’assenza di spazzole che interagiscono meccanicamente con il rotore si traduce in maggiore affidabilità e durata più lunga. Il controllo tramite un motor driver consente inoltre un controllo preciso di coppia e velocità, nonché un movimento migliore o più strettamente controllato.
Punti di forza e punti di debolezza dei motori brushless (BLDC)
Punti di forza:
- Alta efficienza: i motori brushless convertono una quota maggiore di energia elettrica in energia meccanica, riducendo al minimo le perdite.
- Lunga durata: l’assenza di spazzole e la costruzione robusta estendono in modo significativo la vita utile del motore.
- Bassa manutenzione: ideali per l’uso a lungo termine, i motori brushless richiedono una manutenzione minima.
- Controllo di precisione: la commutazione elettronica consente un controllo preciso di velocità e coppia.
- Funzionamento silenzioso: senza spazzole che generano attrito, questi motori funzionano più silenziosamente rispetto alle controparti a spazzole.
Punti di debolezza:
- Costo: la maggiore complessità e la necessità di un controllore elettronico aumentano il costo iniziale dei materiali rispetto ai motori a spazzole, ma questo è compensato dalla riduzione dei costi di assistenza o manutenzione.
- Complessità: il controllore elettronico richiesto aumenta la complessità del sistema.
- Configurazione iniziale: rispetto ai motori a spazzole, l’impostazione di un sistema brushless richiede più tempo e competenze.
Principali applicazioni dei motori brushless
Grazie all’alta efficienza, all’affidabilità e al controllo di precisione, i motori brushless sono la tecnologia di riferimento in un’ampia gamma di settori. In molti ambiti sono utilizzati più diffusamente rispetto ai motori a spazzole. Alcune delle principali applicazioni dei motori brushless, suddivise per settore, sono:
- Settore medicale
- Nei settori che valorizzano affidabilità e precisione, i motori BLDC vengono impiegati per alimentare strumenti chirurgici, dispositivi di imaging, ventilatori e pompe.
- Aerospazio
- Nell’aerospazio i motori BLDC sono utilizzati per alimentare attuatori per flap aerodinamici e ruote, sistemi di imaging e ventole.
- Automazione industriale
- Bracci robotici, macchine CNC, dispositivi di posizionamento, pompe e ventole utilizzano motori BLDC .
- Difesa
- Prestazioni, affidabilità e controllo di precisione sono fondamentali in molte applicazioni della difesa, dalla propulsione marina e aerea ai gimbals marini, aerei e terrestri.
Motori brushless di coppia di precisione
Un motore brushless di coppia di precisionetorque motor è un motore BLDC specializzato progettato per applicazioni che richiedono un’elevata coppia in uscita e un controllo preciso del motore. Le applicazioni tipiche dei motori di coppia di precisione includono robotica, dispositivi medicali, SatCom, metrologia, produzione di Semiconduttori, e Gimbals ad alta precisione.
I motori brushless di coppia di precisione consentono di progettare un sistema in grado di fornire una coppia elevata e costante esattamente alla velocità necessaria, senza compromettere l’efficienza né richiedere un motore di grandi dimensioni.
In sintesi, i motori brushless (BLDC) utilizzano un motor drive per alternare la corrente elettrica del motore e azionare il rotore. I motori BLDC sono più affidabili, efficienti e precisi dei motori a spazzole e sono impiegati in un’ampia gamma di settori e applicazioni. I motori brushless di coppia di precisione sono un tipo di motore BLDC con maggiore coppia in uscita e precisione, che li rende la scelta preferita per applicazioni di precisione particolarmente esigenti.
Nicolas Giraudo
Chief Commercial Officer
Fossegrenda 1, 7038 Trondheim, Norvegia
Tutti i diritti riservati ©2025