Differenza di prestazioni del motore 1: velocità/coppia/dimensioni
Esistono motori di ogni tipo. Motori grandi e motori piccoli. Motori che si muovono avanti e indietro invece di ruotare. Motori il cui costo, a prima vista, non è immediatamente evidente. Tuttavia, ogni motore viene scelto per un motivo preciso. Quindi, quali caratteristiche, prestazioni e doti dovrebbe avere il vostro motore ideale?
Lo scopo di questa serie è fornire informazioni su come scegliere il motore ideale. Ci auguriamo che vi sia utile nella scelta di un motore e che aiuti a comprendere i principi di base del suo funzionamento.
Le differenze di prestazione da spiegare saranno suddivise in due sezioni separate, come segue:
Velocità/Coppia/Dimensioni/Prezzo ← Gli elementi che tratteremo in questo capitolo
Velocità precisione/fluidità/durata e manutenibilità/generazione di polvere/efficienza/calore
Produzione di energia/vibrazioni e rumore/contromisure per le emissioni/ambiente di utilizzo
1. Aspettative per il motore: moto rotatorio
In generale, per motore si intende un dispositivo che ricava energia meccanica dall'energia elettrica e, nella maggior parte dei casi, un motore che genera un movimento rotatorio. (Esiste anche un motore lineare che genera un movimento rettilineo, ma per ora lo tralasceremo.)
Quindi, che tipo di rotazione desideri? Vuoi che giri con forza come un trapano, o preferisci una rotazione debole ma ad alta velocità come una ventola elettrica? Concentrandoci sulla differenza tra i movimenti rotazionali desiderati, le due proprietà della velocità di rotazione e della coppia diventano importanti.
2. Coppia
La coppia è la forza di rotazione. L'unità di misura della coppia è N·m, ma nel caso di motori di piccole dimensioni si usa comunemente mN·m.
Il motore è stato progettato in vari modi per aumentare la coppia. Maggiore è il numero di spire del filo elettromagnetico, maggiore è la coppia.
Poiché il numero di spire è limitato dalle dimensioni fisse della bobina, si utilizza un filo smaltato di diametro maggiore.
La nostra serie di motori brushless (TEC) è disponibile con diametri esterni di 16 mm, 20 mm, 22 mm, 24 mm, 28 mm, 36 mm, 42 mm e 60 mm. Poiché anche la dimensione della bobina aumenta con il diametro del motore, è possibile ottenere una coppia maggiore.
Per generare coppie elevate senza modificare le dimensioni del motore, si utilizzano magneti potenti. I magneti al neodimio sono i magneti permanenti più potenti, seguiti da quelli al samario-cobalto. Tuttavia, anche utilizzando magneti potenti, la forza magnetica si disperderà dal motore, e questa dispersione non contribuirà alla coppia.
Per sfruttare appieno il forte magnetismo, viene laminata una sottile lastra di materiale funzionale chiamata piastra di acciaio elettromagnetico, al fine di ottimizzare il circuito magnetico.
Inoltre, poiché la forza magnetica dei magneti al samario-cobalto è stabile alle variazioni di temperatura, l'utilizzo di tali magneti consente di azionare il motore in modo stabile anche in ambienti con ampie variazioni di temperatura o temperature elevate.
3. Velocità (rivoluzioni)
Il numero di giri di un motore viene spesso indicato come "velocità". Rappresenta il numero di rotazioni del motore nell'unità di tempo. Sebbene "rpm" sia comunemente usato per indicare i giri al minuto, nel Sistema Internazionale di unità di misura (SI) viene espresso anche come "min-1".
Rispetto alla coppia, aumentare il numero di giri non è tecnicamente difficile. È sufficiente ridurre il numero di spire della bobina per aumentare il numero di giri. Tuttavia, poiché la coppia diminuisce all'aumentare del numero di giri, è importante soddisfare entrambi i requisiti di coppia e di giri.
Inoltre, in caso di utilizzo ad alta velocità, è preferibile utilizzare cuscinetti a sfera piuttosto che cuscinetti a strisciamento. Maggiore è la velocità, maggiore è la perdita per attrito e minore è la durata del motore.
A seconda della precisione dell'albero, maggiore è la velocità, maggiori saranno i problemi legati al rumore e alle vibrazioni. Poiché un motore brushless non ha né spazzole né collettore, produce meno rumore e vibrazioni rispetto a un motore con spazzole (in cui le spazzole sono a contatto con il collettore rotante).
Passaggio 3: Taglia
Quando si parla di motore ideale, anche le sue dimensioni rappresentano un fattore determinante per le prestazioni. Anche se la velocità (giri) e la coppia sono sufficienti, è inutile se non può essere installato sul prodotto finale.
Se si desidera semplicemente aumentare la velocità, è possibile ridurre il numero di spire del filo, anche se il numero di spire è piccolo, ma a meno che non ci sia una coppia minima, non ruoterà. Pertanto, è necessario trovare il modo di aumentare la coppia.
Oltre all'utilizzo dei potenti magneti menzionati in precedenza, è importante anche aumentare il fattore di ciclo di lavoro dell'avvolgimento. Abbiamo parlato di ridurre il numero di spire del filo per garantire il numero di giri, ma questo non significa che il filo debba essere avvolto in modo lasco.
Utilizzando fili più spessi anziché ridurre il numero di spire, è possibile far fluire grandi quantità di corrente e ottenere una coppia elevata anche alla stessa velocità. Il coefficiente spaziale è un indicatore di quanto strettamente è avvolto il filo. Sia aumentando il numero di spire sottili che riducendo il numero di spire spesse, si tratta di un fattore importante per ottenere una coppia elevata.
In generale, la potenza erogata da un motore dipende da due fattori: il ferro (magnete) e il rame (avvolgimento).
Data di pubblicazione: 21 luglio 2023