Il motore è un dispositivo che trasforma l’energia elettrica in movimento rotatorio e viene utilizzato in un’ampia gamma di settori, come le apparecchiature mediche, i dispositivi ottici e gli utensili industriali. Quando devi scegliere un motore, capire i principi di funzionamento di base ti aiuta a individuare il prodotto più adatto alle tue esigenze.
I motori a corrente continua, i motori brushless e i motori senza nucleo, tra gli altri, presentano strutture e caratteristiche diverse a seconda del tipo, quindi è importante comprenderne le differenze. In questo articolo spiegheremo la struttura di base e il principio di funzionamento dei motori, le caratteristiche dei principali tipi di motori e i punti chiave per la scelta in ambito industriale.Se sei un ingegnere incaricato della scelta dei motori durante lo sviluppo dei prodotti, speriamo che questo articolo ti sia utile come riferimento per una selezione basata su basi tecniche.
| A cura di: Gruppo Commerciale Componenti Elettronici, C.I. Takiron Co., Ltd. Questo articolo è stato curato sulla base delle competenze tecniche avanzate e delle conoscenze acquisite nel corso degli anni, sin dalla fondazione dell’azienda nel 1919, come leader nel settore della lavorazione delle materie plastiche.Il nostro reparto analizza costantemente le tendenze di mercato e le ultime tecnologie relative ai micromotori ultracompatti e ad alta precisione, concentrandosi sulla fornitura di informazioni di alto valore aggiunto a progettisti e sviluppatori. In qualità di team di esperti che conosce a fondo le caratteristiche dei prodotti, ti aiutiamo a risolvere le tue sfide e a promuovere l’innovazione tecnologica attraverso contenuti accurati e pratici. |
Struttura di base del motore e come funziona la rotazione
Per capire come funziona un motore, devi conoscere i suoi componenti e i principi fondamentali dell’elettromagnetismo.
Cosa tratteremo in questa sezione
- I componenti principali del motore
- Come funziona la rotazione causata dalla forza elettromagnetica (forza di Lorentz)
- Il ruolo del commutatore e delle spazzole
Qui spiegheremo passo dopo passo il meccanismo che genera la rotazione, prendendo come esempio un motore a corrente continua.
Componenti principali del motore con spazzole
Il motore funziona grazie all’insieme di diversi componenti. Ecco i suoi elementi principali:
| Nome del componente | Funzione |
| Statore | La parte fissa che non gira. Crea un campo magnetico grazie ai magneti permanenti |
| Rotore | La parte che gira. È dotata di avvolgimenti che, interagendo con il campo magnetico, generano una coppia |
| Avvolgimento (bobina) | Quando la corrente passa attraverso l’avvolgimento, si genera un campo magnetico che produce una forza di rotazione |
| Magnete permanente | Sono posizionati sullo statore e generano un campo magnetico costante |
| Commutatore | In base alla rotazione, inverte la direzione della corrente negli avvolgimenti, consentendo una rotazione continua |
| Spazzola | Contatto scorrevole che fornisce corrente dal generatore esterno al commutatore |
Questi componenti lavorano in sinergia per convertire l’energia elettrica in movimento rotatorio meccanico.
Come funziona la rotazione causata dalla forza elettromagnetica (forza di Lorentz)
Quando si fa passare una corrente attraverso una bobina, si genera un campo magnetico attorno ad essa. Questo campo magnetico interagisce con quello di un magnete permanente, generando una forza elettromagnetica. Secondo la regola della mano sinistra di Fleming, una volta stabilite la direzione del campo magnetico e quella della corrente, la direzione della forza è determinata in modo univoco.
In pratica, se allinei il dito medio della mano sinistra alla direzione della corrente e l’indice alla direzione del campo magnetico, si genera una forza nella direzione del pollice. È proprio questa forza che spinge il rotore, dando inizio al movimento rotatorio. La bobina posizionata tra il polo N e il polo S del magnete subisce una forza in una direzione fissa ogni volta che passa la corrente, il che porta a una rotazione continua.
Il ruolo del commutatore e delle spazzole
Quando il rotore compie mezzo giro, la disposizione delle bobine si inverte. Se continui a far passare la corrente nella stessa direzione, anche la direzione della forza si inverte e la rotazione si ferma. Il commutatore è il componente che risolve questo problema.
Il commutatore è costituito da una serie di segmenti metallici montati sull’asse di rotazione, che cambiano automaticamente la direzione della corrente in base alla rotazione del rotore. Le spazzole sono dei contatti che, da una posizione fissa, entrano in contatto con il commutatore e continuano a fornire corrente proveniente dall’alimentazione esterna. Grazie a questo meccanismo, nelle bobine scorre sempre corrente nella direzione corretta e il motore continua a girare nella stessa direzione.
Le differenze tra i tipi di motori e i loro principi di funzionamento
Esistono molti tipi di motori utilizzati in ambito industriale, ma in settori come quello delle apparecchiature di precisione di piccole dimensioni, delle apparecchiature mediche e delle apparecchiature ottiche, vengono ampiamente impiegati tipi specifici di motori.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Motore senza nucleo a corrente continua (DC)
- Motore senza spazzole
- Motore riduttore (prodotto in cui il motore e il riduttore sono integrati)
Cerca di capire il principio di funzionamento e le caratteristiche di ciascuno, così da poter scegliere quello più adatto alle tue esigenze.
Motore senza nucleo a corrente continua (DC)
A differenza dei motori a corrente continua tradizionali, i motori senza nucleo non hanno un nucleo di ferro nel rotore. Le bobine sono modellate in forma cilindrica o piatta e sono proprio queste bobine a fungere da rotore. Poiché non c’è il nucleo di ferro, non si verifica quasi mai il fenomeno del cogging (irregolarità di rotazione), ovvero l’attrito magnetico.
| Caratteristiche | I vantaggi dei motori senza nucleo |
| Scorrevolezza di rotazione | Grazie alla tecnologia “cogging-free”, le vibrazioni e il rumore sono ridotti al minimo |
| Reattività | Grazie al basso momento di inerzia, l’avvio e l’arresto sono rapidissimi |
| Dimensioni | È possibile ridurne le dimensioni grazie all’eliminazione del nucleo in ferro |
| Efficienza | Nessuna perdita nei ferri e alta efficienza energetica |
È adatto ad applicazioni che richiedono alta precisione e basse vibrazioni, come l’azionamento degli endoscopi nei dispositivi medici o i meccanismi di messa a fuoco delle lenti negli strumenti ottici.
Motore senza spazzole
I motori brushless, come dice il nome stesso, sono privi di spazzole e commutatore. Nei motori a corrente continua tradizionali, la commutazione della corrente avveniva meccanicamente tramite le spazzole e il commutatore, mentre nei motori brushless questo compito è svolto da un circuito elettronico. Il rotore è dotato di magneti permanenti e la corrente che scorre nelle bobine dello statore viene commutata tramite controllo elettronico.
| Caratteristiche | I vantaggi dei motori brushless |
| Durata | Nessuna usura delle spazzole, lunga durata e nessuna manutenzione |
| Silenziosità | Non c’è attrito con le spazzole, quindi il rumore di funzionamento è basso |
| Rumore elettrico | Non si generano scintille dovute al contatto delle spazzole, quindi il rumore è minimo |
| Controllabilità | Grazie al controllo elettronico, è possibile regolare con precisione la velocità di rotazione e la posizione |
Viene ampiamente utilizzato in applicazioni che richiedono un funzionamento stabile per lunghi periodi, come le apparecchiature industriali e gli elettrodomestici. È adatto anche all’uso in combinazione con dispositivi elettronici sensibili al rumore.
Motore con riduttore (prodotto in cui il motore e il riduttore sono integrati)
Un motoriduttore è un prodotto che combina il corpo del motore con una testa di ingranaggi (riduttore). Anche se il motore da solo ha una velocità di rotazione elevata e una coppia ridotta, grazie alla testa di ingranaggi è possibile ridurre la velocità di rotazione e aumentare la coppia.
I principali vantaggi dei motoriduttori sono i seguenti:
【Caratteristiche dei motoriduttori】
- Garantisce una potenza elevata a bassa velocità e con coppia elevata
- Ti risparmia la seccatura di dover acquistare separatamente il motore e la testa di trasmissione
- Occupa poco spazio ed è facile da integrare nei dispositivi
- È possibile regolare le caratteristiche di coppia selezionando il rapporto di riduzione e l’efficienza
È adatto ad applicazioni che richiedono una potenza elevata a bassa velocità, come utensili industriali, dispositivi di sicurezza e sistemi di trasporto. Poiché il motore e la testa di trasmissione sono integrati in un unico blocco, non è necessario valutare le diverse combinazioni in fase di progettazione, il che contribuisce anche a ridurre i tempi di sviluppo.
Punti chiave per la scelta dei motori in ambito industriale
Quando si sceglie un motore, è necessario definire chiaramente i requisiti prestazionali richiesti per ogni applicazione.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Requisiti dei motori per apparecchiature mediche e ottiche
- Requisiti dei motori per apparecchiature industriali e di sicurezza
- Perché scegliere i micromotori di C.I. Takiron
Cerca di capire quali caratteristiche sono richieste in ogni settore e scegli il motore più adatto allo sviluppo del tuo prodotto.
Requisiti dei motori per apparecchiature mediche e ottiche
Nel campo dei dispositivi medici e delle apparecchiature ottiche, la precisione e la stabilità dei controlli determinano le prestazioni del prodotto. Nel sistema di azionamento della telecamera di un endoscopio, anche la minima vibrazione può causare sfocature nell’immagine. Anche nel meccanismo di messa a fuoco automatica è fondamentale che l’obiettivo si muova in modo veloce e preciso.
| Caratteristiche richieste | Requisiti specifici |
| Fluidità di rotazione | Minimizza vibrazioni e rumore grazie all’assenza di cogging |
| Reattività | Garantisce precisione di posizionamento grazie ad avviamenti e arresti rapidi |
| Compatto | Progettato per adattarsi allo spazio limitato all’interno dell’apparecchio |
| Affidabilità | Funzionamento stabile nel lungo periodo e sistema di controllo della qualità |
Come motori in grado di soddisfare questi requisiti, vengono ampiamente utilizzati i motori senza nucleo. Questo perché la loro struttura priva di nucleo in ferro permette di ottenere sia una rotazione fluida che una risposta rapida.
Requisiti dei motori per apparecchiature industriali e di sicurezza
Gli utensili industriali e i dispositivi di sicurezza richiedono caratteristiche diverse rispetto alle apparecchiature mediche e ottiche. Gli avvitatori elettrici e le chiodatrici devono essere compatti ma in grado di sviluppare una coppia elevata. Per le serrature elettroniche e le smart lock, invece, è fondamentale che funzionino a batteria per lunghi periodi.
Le caratteristiche richieste agli utensili industriali sono le seguenti.
[Requisiti dei motori per utensili industriali]
- Coniugare un’elevata coppia con dimensioni ridotte
- Resistenza alle cadute e agli urti
- Design ad alta efficienza per ridurre il consumo della batteria
Per quanto riguarda i dispositivi di sicurezza, invece, si dà molta importanza all’avvio a bassa tensione e al risparmio energetico. Se il motore si avvia in modo affidabile anche a una tensione bassa, intorno a 1,0 V, può continuare a funzionare anche quando la batteria è quasi scarica. Scegliendo il motoriduttore più adatto all’applicazione, è possibile ottenere anche una coppia elevata a bassa velocità.
Perché scegliere i micromotori di C.I. Takiron
C.I. Takiron offre una vasta gamma di prodotti, tra cui motori senza nucleo, motori brushless e motoriduttori. I motivi per cui ci scelgono sono il nostro vantaggio tecnologico e la nostra flessibilità.
I motori senza nucleo offrono una rotazione fluida grazie all’assenza di cogging e una risposta rapida grazie al basso momento d’inerzia, soddisfacendo così i requisiti di precisione richiesti dai produttori di apparecchiature mediche e ottiche. Un altro punto di forza è l’elevata affidabilità garantita dalla progettazione e dal controllo qualità effettuati in Giappone.
Offriamo campioni già dalla fase di prototipazione e siamo disponibili a personalizzare i prodotti in base alle tue esigenze; il fatto che si possa parlare con noi anche quando le specifiche non sono ancora definitive è molto apprezzato da molti ingegneri.
Riepilogo
Il motore è un dispositivo che, in base al principio dell’induzione elettromagnetica, trasforma l’energia elettrica in movimento rotatorio. Componenti come lo statore, il rotore, le bobine e i magneti permanenti lavorano insieme, e la forza elettromagnetica generata in base alla legge della mano sinistra di Fleming produce il movimento rotatorio.
I motori senza nucleo garantiscono una rotazione fluida e senza cogging, rendendoli ideali per apparecchiature mediche e ottiche. I motori brushless hanno una lunga durata e non richiedono manutenzione, mentre i motoriduttori sono perfetti per le apparecchiature industriali che richiedono bassa velocità e coppia elevata.
Quando si sceglie un motore, è necessario definire chiaramente requisiti quali coppia, reattività, livello di vibrazioni e consumo energetico, per selezionare il prodotto più adatto all’applicazione. Nel settore delle apparecchiature di precisione, una scelta basata su fondamenti tecnici è determinante per le prestazioni del prodotto.
Informazioni sui prodotti e richieste di informazioni
Per maggiori dettagli sui micromotori di C.I. Takiron, dai un’occhiata al sito web qui sotto.
- Sito del prodotto: https://cik-ele.com/
- Motori senza nucleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motori brushless: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motoriduttore: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Encoder: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Se hai difficoltà a scegliere il motore compatto giusto per lo sviluppo del tuo prodotto, non esitare a contattarci tramite il modulo di richiesta. Un nostro tecnico valuterà l’applicazione e le tue esigenze per proporti la soluzione più adatta.
- Contatti: https://cik-ele.com/contact/
