Gli argomenti di cui parleremo in questo capitolo sono:
Precisione della velocità/fluidità/durata e manutenibilità/generazione di polvere/efficienza/calore/vibrazioni e rumore/contromisure di scarico/ambiente di utilizzo
1. Girostabilità e precisione
Quando il motore viene azionato a velocità costante, ad alta velocità manterrà una velocità uniforme in base all'inerzia, ma a bassa velocità varierà in base alla forma del nucleo del motore.
Per i motori brushless con denti scanalati, l'attrazione tra i denti scanalati e il magnete del rotore pulsa a basse velocità. Tuttavia, nel caso del nostro motore brushless senza denti scanalati, poiché la distanza tra il nucleo dello statore e il magnete è costante lungo la circonferenza (il che significa che la magnetoresistenza è costante lungo la circonferenza), è improbabile che si producano ondulazioni anche a basse tensioni. Velocità.
2. Durata, manutenibilità e generazione di polvere
I fattori più importanti nel confronto tra motori con spazzole e brushless sono la durata, la facilità di manutenzione e la generazione di polvere. Poiché le spazzole e il commutatore entrano in contatto durante la rotazione del motore, la parte in contatto si usurerà inevitabilmente a causa dell'attrito.
Di conseguenza, l'intero motore deve essere sostituito e la polvere dovuta all'usura diventa un problema. Come suggerisce il nome, i motori brushless non hanno spazzole, quindi hanno una durata maggiore, sono facili da manutenere e producono meno polvere rispetto ai motori con spazzole.
3. Vibrazioni e rumore
I motori con spazzole producono vibrazioni e rumore a causa dell'attrito tra la spazzola e il collettore, mentre i motori brushless no. I motori brushless scanalati producono vibrazioni e rumore a causa della coppia generata dalla scanalatura, mentre i motori con scanalatura e i motori a tazza cava no.
La condizione in cui l'asse di rotazione del rotore devia dal baricentro è detta sbilanciamento. Quando il rotore non bilanciato ruota, si generano vibrazioni e rumore, che aumentano con l'aumentare della velocità del motore.
4. Efficienza e generazione di calore
Il rapporto tra l'energia meccanica in uscita e l'energia elettrica in ingresso rappresenta l'efficienza del motore. La maggior parte delle perdite che non si trasformano in energia meccanica si trasforma in energia termica, che riscalda il motore. Le perdite del motore includono:
(1). Perdita di rame (perdita di potenza dovuta alla resistenza dell'avvolgimento)
(2). Perdita nel ferro (perdita per isteresi del nucleo dello statore, perdita per correnti parassite)
(3) Perdita meccanica (perdita causata dalla resistenza all'attrito dei cuscinetti e delle spazzole e perdita causata dalla resistenza dell'aria: perdita di resistenza al vento)
Le perdite di rame possono essere ridotte aumentando lo spessore del filo smaltato per ridurre la resistenza dell'avvolgimento. Tuttavia, se il filo smaltato viene reso più spesso, gli avvolgimenti saranno difficili da installare nel motore. Pertanto, è necessario progettare la struttura dell'avvolgimento adatta al motore aumentando il fattore di ciclo di lavoro (il rapporto tra la sezione del conduttore e la sezione dell'avvolgimento).
Se la frequenza del campo magnetico rotante è più elevata, le perdite nel ferro aumenteranno, il che significa che la macchina elettrica con velocità di rotazione più elevata genererà molto calore a causa delle perdite nel ferro. Nelle perdite nel ferro, le perdite per correnti parassite possono essere ridotte assottigliando la piastra di acciaio laminato.
Per quanto riguarda le perdite meccaniche, i motori con spazzole presentano sempre perdite meccaniche dovute alla resistenza di attrito tra la spazzola e il collettore, mentre i motori brushless no. Per quanto riguarda i cuscinetti, il coefficiente di attrito dei cuscinetti a sfere è inferiore a quello dei cuscinetti a strisciamento, il che migliora l'efficienza del motore. I nostri motori utilizzano cuscinetti a sfere.
Il problema del riscaldamento è che, anche se l'applicazione non ha limiti al calore stesso, il calore generato dal motore ne ridurrà le prestazioni.
Quando l'avvolgimento si surriscalda, la resistenza (impedenza) aumenta e la corrente diventa difficoltosa, con conseguente diminuzione della coppia. Inoltre, quando il motore si surriscalda, la forza magnetica del magnete si riduce per smagnetizzazione termica. Pertanto, la generazione di calore non può essere ignorata.
Poiché i magneti in samario-cobalto presentano una smagnetizzazione termica inferiore rispetto ai magneti al neodimio dovuta al calore, vengono scelti nelle applicazioni in cui la temperatura del motore è più elevata.
Data di pubblicazione: 21 luglio 2023
