Cos’è Un Motore Brushless E Come Funziona?

Motosega EGO: il motore brushless prolunga la durata della batteria

Cos’è un motore brushless? Come funziona? Queste sono le domande a cui risponderemo in questo articolo.

Nella nostra era moderna di strumenti e gadget elettrici, non dovrebbe sorprendere che i motori brushless stiano diventando sempre più comuni nei prodotti che acquistiamo. Il motore brushless è stato inventato per la prima volta a metà del XIX secolo. Tuttavia, la commercializzazione è arrivata solo dopo il 1962.

Cos’è Un Motore Brushless?

I motori brushless sono motori elettrici sincroni che si muovono elettronicamente. Utilizzano magneti di alimentazione a corrente continua per spostare il rotore all’interno dello statore. Invece di utilizzare spazzole e un commutatore, i motori utilizzano un controller per motori passo-passo. Crea una rotazione che a sua volta converte l’energia elettrica in energia meccanica a differenza del motore a spazzole o convenzionale.

Storia Del Motore A Spazzole Convenzionale

Il motore a spazzole convenzionale era la scelta automatica laddove il controllo della coppia o della velocità era un requisito fino agli anni ’80. La sua storia può essere fatta risalire alle opere di Michael Faraday nei 4.648 cm. Il suo lavoro per determinare se un filo percorso da corrente potesse produrre o meno un campo magnetico circolare attorno ad esso fu un successo.

Altri scienziati, come Joseph Henry e William Sturgeon, che hanno utilizzato gli esperimenti di Faradays per creare il design consolidato per il motore a corrente continua con spazzole.

La principale applicazione della gamma di motori convenzionali dalla trazione ferroviaria, ai laminatoi per l’acciaio, alla robotica e alle stampanti.

Hanno una gamma relativamente ampia di potenza da diversi megawatt a pochi watt come quelli utilizzati nella costruzione di giocattoli.

Sebbene il motore convenzionale sia più semplice ed economico da realizzare, presenta molti problemi che lo rendono meno efficiente del motore brushless.

• La velocità del motore è limitata a causa delle spazzole.
• Le spazzole alla fine si usurano e, pertanto, richiedono sostituzioni e manutenzioni occasionali.
• L’attrito causato dal contatto meccanico delle spazzole porta a perdite elettriche, usura dei contatti e accumulo di calore che riduce notevolmente le prestazioni del motore e riduce anche la sua durata.
• L’uso delle spazzole limita il numero di poli che l’armatura può avere.
• Il motore è più difficile da raffreddare poiché l’elettromagnete è al centro del motore.

I motori brushless stanno sostituendo sempre più i motori con spazzole grazie alla loro efficienza superiore, all’erogazione regolare della coppia, all’elevata durata e alla loro elevata velocità di funzionamento. Il controller del motore è costoso e ha limitato il loro utilizzo in passato.

Motori Brushless vs Motori Brushed.

Il principio di base del funzionamento interno di entrambi i motori è essenzialmente simile. Quando gli avvolgimenti del motore vengono eccitati, crea un campo magnetico temporaneo che respinge o attrae i magneti permanenti.

Il lavoro del motore è reso possibile dalla rotazione dell’albero e dalla forza che produce. Mentre l’albero ruota, una corrente elettrica viene indirizzata verso diversi insiemi di avvolgimenti, mantenendo quindi l’attrazione e repulsione elettromotrice che costringe il rotore a girare continuamente.

I motori brushless sono più efficienti nella conversione dell’energia elettrica in energia meccanica rispetto ai motori brushed. Non hanno un commutatore, il che consente una minore manutenzione e complessità.

Possono sviluppare una coppia elevata, una buona risposta alla velocità e possono essere controllati facilmente con un MCU (Motor Control Unit).

Possono anche funzionare a un’ampia gamma di velocità, il che consente un controllo preciso del movimento e il mantenimento della coppia quando sono fermi.

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Quindi, cosa rende diversi i motori brushless e i motori brushed?

I motori brushless e brushed differiscono principalmente nella costruzione.

Le spazzole nei motori a spazzole vengono utilizzate per fornire la corrente agli avvolgimenti attraverso i contatti del commutatore.

Tuttavia, i motori brushless non richiedono commutatori. Il campo nel motore viene commutato tramite un amplificatore che viene attivato da un dispositivo di commutazione. Un codificatore ottico è un esempio di tale dispositivo. Misurano movimenti fini e non dipendono dalle fasi del motore.

Gli avvolgimenti su un motore brushless sono situati sul rotore mentre sono situati sullo statore nel motore brushless.

La differenza principale tra motori brushless e brushed è che, invece di fili rotanti (spazzolati) e magneti fissi (spazzolati), un motore brushless ha sia fili fissi che un magnete rotante. Un motore brushless è più efficiente perché non ha attrito. Ciò riduce il calore e aumenta l’efficienza complessiva.

Fantastico riferimento sui motori elettrici.

Il Motore Brushless Viene Utilizzato In Una Varietà Di Applicazioni.

Al posto di diversi tipi di motori a corrente alternata, possono essere utilizzati motori brushless. Ciò riduce la potenza necessaria per il funzionamento dei dispositivi. Aumenta l’efficienza complessiva dei dispositivi. I piccoli dispositivi alimentati a batteria utilizzano motori brushless per migliorare l’efficienza dell’unità, aumentando quindi la durata della batteria.

I motori brushless sono utilizzati negli aspirapolvere robot che richiedono il controllo della velocità dell’MCU. Consente il funzionamento bidirezionale e produce coppia elevata e bassa rumorosità.

La produzione di piccoli elettrodomestici viene solitamente effettuata in grandi quantità. Pertanto, uno dei requisiti più importanti è l’efficacia dei costi. I motori DC senza spazzole sono preferiti ai motori con spazzole. Ciò consente ai dispositivi di avere un prezzo inferiore pur mantenendo un’alta qualità.

Per la produzione di utensili manuali come spazzaneve o motoseghe, il peso ridotto del motore brushless e l’elevata potenza di uscita sono ideali. Sono leggeri perché hanno meno parti, come il collettore e le parti rotanti.

I motori brushless sono anche dominanti in molte applicazioni, inclusi dischi rigidi, pompe e ventilatori, macchine da caffè e asciugacapelli, oltre a mixer, mixer e lettori CD/DVD a velocità variabile e regolabile.

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Vantaggi Del Motore Brushless:

• L’assenza di spazzole garantisce un basso attrito durante il funzionamento del motore e una ridotta produzione di calore, aumentando quindi la durata del motore.
• L’usura del motore e il calore sono notevolmente ridotti dall’assenza di contatto meccanico. Ciò si traduce in un aumento del trasferimento di potenza e dell’efficienza.
• La durata della batteria può essere estesa fino al 50% utilizzando il motore brushless.
• Non ci sono scintille e il motore produce meno rumore elettrico.
• La dissipazione del calore è migliore poiché lo statore in cui si trovano gli avvolgimenti è collegato al case.

Svantaggi Del Motore Brushless:

Il costo iniziale del motore è elevato a causa della necessità di dispositivi di commutazione come l’encoder e un controller o azionamento.

Cosa Rende I Motori Brushless Migliori?

Per le sue dimensioni e peso ridotti, il motore brushless è più affidabile ed efficiente dei motori a spazzole.

L’efficienza per il motore brushless è in genere compresa tra l’85-90% mentre quella del motore con spazzole varia tra il 75-80%. Questo perché più della potenza totale del motore viene convertita in una forza di rotazione e meno energia viene persa sotto forma di calore.