Nell'ultimo decennio, i motori CC brushless (BLDC) hanno sostituito sempre più i motori CC a spazzole, soprattutto nelle applicazioni in cui sono richieste velocità elevate (superiori a 12.000 giri/min) e lunga durata.
Ma i motori BLDC non hanno tutti i vantaggi: i motori BLDC offrono un controllo semplice e nessun cogging, mentre la struttura complessa dei motori BLDC comporta costi più elevati: i motori BLDC convenzionali sono design a fessura, ovvero le bobine sono avvolte nelle fessure intorno allo statore.
Di conseguenza, è stato sviluppato un motore BLDC con un design senza slot, che presenta 4 vantaggi principali rispetto ai tradizionali motori BLDC a fessura.
I motori BLDC senza scanalature utilizzano un design senza slot. Le bobine vengono avvolte in un'operazione esterna separata e quindi inserite direttamente nel traferro durante l'assemblaggio del motore.
Nei motori BLDC a fessura, la presenza di denti dello statore impedisce di ridurre al minimo le dimensioni complessive del motore. Inoltre, man mano che le dimensioni del motore si riducono, il processo di avvolgimento diventa sempre più difficile. Al contrario, i motori CC brushless senza scanalature hanno avvolgimenti inclinati o fissati assialmente su un nucleo cilindrico dello statore, facilitando la riduzione delle dimensioni.
Il design senza scanalature presenta anche vantaggi in termini di costi in quanto riduce la complessità e il nucleo dello statore è più facile da produrre.
Mentre entrambi i design possono funzionare a velocità molto più elevate rispetto ai motori CC a spazzole, i design a fessura e senza scanalatura hanno caratteristiche diverse ad alte velocità. Per ottenere stabilità meccanica alle alte velocità (da 40.000 a 60.000 giri/min), i rotori senza scanalature hanno solitamente un design a magneti permanenti bipolari. Inoltre, a causa dell'esistenza dell'ampio traferro, quando il motore funziona ad alta velocità, la perdita del nucleo dello statore è limitata a un intervallo accettabile. Ciò significa che un motore BLDC senza scanalature beneficia di una struttura dello statore senza scanalature con perdite del nucleo relativamente basse e quindi un'elevata densità di potenza.
In effetti, agli albori della progettazione del motore BLDC senza slot, la sua densità di potenza era inferiore a quella dell'equivalente motore scanalato. Tuttavia, l'avvento dei magneti permanenti ad alta energia e dei loro dispositivi di magnetizzazione alternativi ha ridotto il divario di prestazioni. I motori BLDC a fessura sono meno in grado di utilizzare magneti ad alta energia a causa dei denti più spessi necessari per aumentare il carico magnetico sul motore, che ha l'effetto di ridurre l'area della fessura e quindi il carico elettrico sul motore.
I motori BLDC scanalati possono fornire una coppia più elevata rispetto ai modelli senza scanalature perché i modelli scanalati possono gestire temperature più elevate, consentendo di produrre più coppia. Tuttavia, a causa della saturazione del circuito magnetico durante il funzionamento in sovraccarico, la coppia del motore è ridotta e il senza denti nel design senza scanalature non ha saturazione magnetica, fornendo così un migliore sovraccarico.
Sebbene i motori BLDC senza slot presentino molti vantaggi rispetto ai BLDC standard, nelle applicazioni pratiche, i motori BLDC senza slot non sono sempre la scelta migliore. Ad esempio, i motori BLDC senza scanalatura offrono una bassa induttanza, il che rappresenta una sfida per il controllo del movimento. Se si utilizza il controllo della modulazione della larghezza di impulso (pwm), un'induttanza inferiore si traduce in perdite del motore più elevate. I controlli con frequenze di commutazione più elevate (da 80 a 100 kHz) o induttanza compensata in serie possono essere utilizzati per alleviare il problema della bassa induttanza.
Infatti, diverse tecnologie di motori BLDC sono adatte a diverse applicazioni. I motori BLDC scanalati sono adatti per applicazioni come veicoli elettrici o elettrodomestici che richiedono un numero elevato di poli e le dimensioni finali non sono un problema. Sono anche preferiti in ambienti difficili, poiché le bobine con design a fessura sono più facili da proteggere e trattenute meccanicamente dai denti dello statore. E per le applicazioni che richiedono alta velocità e dimensioni ridotte, come nelle apparecchiature mediche o negli strumenti industriali portatili, i motori BLDC senza slot sono una scelta migliore, offrendo la soluzione migliore.
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