Massime prestazioni continue: I motori brushless di FAULHABER

I motori brushless CC di FAULHABER sono sinonimo di massime prestazioni negli spazi più ridotti. Presentano i valori più elevati in termini di velocità, coppia e vita utile. Hanno livelli di rumore e vibrazioni bassissimi. Sono in grado di gestire anche situazioni di sovraccarico o funzionamento continuo. La gamma di modelli spazia dai micromotori estremamente piccoli fino ai motori piatti ad alta efficienza e ai motori ultra-potenti dotati di tecnologia a rotore esterno.

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Con «brushless» (ossia senza spazzole) si intende proprio che questo tipo di motore non ha bisogno di spazzole. Ciò significa che non sono necessari i contatti striscianti che nei motori DC convenzionali assicurano la trasmissione della corrente (commutazione). I motori brushless CC usano invece la commutazione elettronica.

Questo è possibile grazie alla struttura invertita del motore brushless. In questo caso, la bobina avvolta da fili di rame funge da statore e i magneti da rotore. L'elettronica di controllo dirige il flusso di corrente in modo che la bobina generi un campo magnetico che si muove in cerchio. Questo movimento circolare provoca la rotazione del rotore magnetico.

Come funziona un motore elettrico brushless?

Gli avvolgimenti sono suddivisi in diverse parti, che vengono alimentate alternativamente. Ognuna di esse genera un campo magnetico. Una variazione costante e precisamente controllata dell'alimentazione erogata alle singole parti dell'avvolgimento crea un rispettivo modello nell'alternanza dei campi magnetici.

L'attrazione e la repulsione dei magneti «si muovono» in modo circolare e mettono in moto il rotore. La stragrande maggioranza dei motori brushless presenta sensori elettronici, i cosiddetti sensori Hall, che misurano costantemente l'angolo di posizione del rotore. L'elettronica del motore sfrutta i loro segnali per attivare o disattivare la corrente al momento giusto durante la rotazione o per invertire la direzione della corrente.

FAULHABER offre motori brushless con quattro differenti principi costruttivi. I motori BLDC a due e a quattro poli presentano una forma cilindrica allungata. Come per i motori DC, l'avvolgimento si trova all'esterno e i magneti all'interno, solo che nella versione brushless svolgono la funzione "inversa": avvolgimento = statore, magneti = rotore.

Nel motore a due poli, il rotore è costituito da un semplice magnete con un polo nord e un polo sud. Nel motore a quattro poli, il rotore ha due poli nord e due poli sud alternati.

Una terza forma è rappresentata dai motori brushless della serie B-Flat con struttura multipolare piatta. In questo modello, tre avvolgimenti autoportanti sono montati su un disco statorico circolare. Il rotore è composto da un disco magnetico anch'esso circolare. Grazie a questa particolare disposizione il design risulta estremamente piatto.

Nei motori a rotore esterno della serie BXT, i magneti del rotore si trovano all'esterno mentre gli avvolgimenti – in questo caso con un'anima in ferro – sono all'interno. I motori hanno 7 coppie di poli e, grazie all'innovativa tecnologia di avvolgimento, raggiungono una coppia estremamente elevata fino a 134 mNm. Il rapporto di peso e coppia rispetto alle dimensioni non ha eguali.

FAULHABER offre un'ampia gamma di varianti di motori. Tra di loro c'è quasi sempre un azionamento in grado di offrire la soluzione perfetta per la vostra applicazione. Inoltre proponiamo un'ampia gamma di riduttori, ad es. per ampliare la gamma di velocità o regolare la coppia.

Nella prima fase occorre definire i parametri basilari:

• Corrente nominale e tensione nominale
• Velocità e coppia
• Dimensioni (lunghezza e diametro max)

Altri criteri dipendono dalle esigenze per l'integrazione meccanica. È importante tenere conto, ad esempio, della posizione e del tipo di punti di montaggio o del diametro dell'albero. Inoltre, la dotazione degli azionamenti deve essere adeguata alle condizioni di impiego esterne. Le condizioni ambientali avverse come le temperature estreme, la pressione negativa, l'umidità o la polvere possono richiedere un certo grado di protezione, la compatibilità con il vuoto o un intervallo di temperatura corrispondente. In molte applicazioni contano anche i livelli di rumorosità e vibrazioni degli azionamenti.

Anche gli accessori disponibili possono rappresentare una variabile decisiva in termini di integrazione nell'applicazione. FAULHABER propone un'ampia selezione di possibili combinazioni specifiche per i motori brushless. La gamma di prodotti comprende oltre ai riduttori di precisione (riduttori planetari, riduttori a stadi e riduttori a stadi senza gioco) anche encoder ad alta risoluzione (encoder incrementali ed assoluti) e controlli performanti (controlli di velocità, controlli di posizione). Il nostro strumento online Drive Calculator permette di trovare facilmente e rapidamente il motore elettrico brushless ottimale per la propria applicazione. Offriamo anche la produzione personalizzata di azionamenti configurati per applicazioni specifiche.

Dato che i motori brushless non richiedono contatti striscianti, non vi è nessuna abrasione dovuta alla commutazione. L'usura inevitabile si verifica solo sui cuscinetti, che però hanno una vita utile molto più lunga rispetto alle spazzole. Dunque, a seconda delle condizioni operative, i motori BLDC possono avere una vita utile che supera le 25.000 ore, ossia circa cinque volte superiore a quella dei motori DC a spazzole. Senza le spazzole i motori hanno anche bassissime emissioni acustiche. Lo stesso vale per la velocità: i motori brushless possono raggiungere fino a 100.000 rpm, ossia circa quattro volte il valore raggiunto dai motori DC a spazzole.

I motori brushless CC richiedono un'elettronica molto più complessa rispetto a quella dei motori DC a spazzole. Di conseguenza sono più costosi e richiedono uno sforzo maggiore per l'integrazione. Poiché la bobina è fissa mentre i magneti si muovono, nel caso dei motori brushless il momento di inerzia è maggiore. Richiedono una tensione di avviamento più elevata, ma allo stesso tempo possono sopportare un sovraccarico maggiore. Sono disponibili anche come motori piatti con una lunghezza complessiva molto ridotta.

I motori DC a spazzole, invece, sono relativamente facili da controllare e integrare. Non richiedono un circuito di feedback e in teoria hanno bisogno soltanto di essere collegati a una tensione continua. Questo design semplice consente di ottenere soluzioni particolarmente vantaggiose dal punto di vista economico. Nei motori DC di FAULHABER, a ruotare è un avvolgimento in rame autoportante senza ferro con una massa ridottissima e un conseguente momento d'inerzia minimo. Offrono prestazioni elevate anche in caso di tensione di avviamento bassissima e sono in grado di funzionare anche a basse velocità. Questo è particolarmente importante quando l'alimentazione è a batteria. Al contempo, questi motori DC riescono ad eseguire cambi di velocità molto rapidamente. Tuttavia, a causa del basso momento di inerzia, hanno una capacità di sovraccarico limitata.