Nello sviluppo di macchinari industriali, apparecchiature mediche e strumenti di precisione, la scelta del motore è un fattore fondamentale che determina le prestazioni del prodotto.
Negli ultimi anni, l’interesse per i motori brushless, che si distinguono per l’alta efficienza e la lunga durata, è in crescita e sempre più tecnici stanno valutando la possibilità di sostituirli ai tradizionali motori a spazzole. Tuttavia, per capire le differenze concrete rispetto ai motori a spazzole e valutare se sono adatti ai propri prodotti, servono basi tecniche e dati concreti.
In questo articolo spiegheremo tutto, dalla struttura di base e dal principio di funzionamento dei motori brushless, al confronto dettagliato con i motori con spazzole, ai pro e contro in base all’applicazione, fino ai criteri di scelta per ogni settore industriale. Abbiamo raccolto le informazioni tecniche necessarie per decidere quale motore adottare; speriamo che ti siano utili come base per scegliere un motore affidabile.
| A cura di: Gruppo Commerciale Componenti Elettronici, C.I. TAKIRON Corporation 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 e principio di funzionamento dei motori brushless
I motori brushless, a differenza dei tradizionali motori con spazzole, sono caratterizzati da una struttura priva di componenti di contatto meccanico quali spazzole e commutatore. Al loro posto, la rotazione viene controllata tramite circuiti elettronici che commutano la direzione della corrente.Grazie a questa struttura, a differenza dei motori con spazzole, la durata dei motori senza spazzole non dipende dall’usura delle spazzole, il che garantisce un funzionamento a lunga durata e ad alta efficienza. Di seguito spiegheremo il funzionamento di base dei motori senza spazzole da tre diversi punti di vista.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Cos’è un motore brushless?
- Differenze strutturali rispetto ai motori con spazzole
- Il principio di funzionamento dei motori brushless
Comprendendo queste nozioni di base, potrai valutare con maggiore precisione la possibilità di applicarle ai prodotti della tua azienda.
Cos’è un motore brushless?
I motori brushless sono, come dice il nome stesso, motori che girano senza spazzole. Nei motori con spazzole, il passaggio di corrente alle bobine veniva commutato tramite un contatto fisico, mentre nei motori brushless la direzione della corrente viene controllata da un circuito elettronico.
Poiché non sono presenti componenti soggetti a usura come spazzole e commutatori, questi motori non richiedono manutenzione e mantengono prestazioni stabili a lungo termine; per questo sono ampiamente utilizzati in applicazioni che richiedono un’elevata affidabilità, come le apparecchiature mediche e i robot industriali.
Differenze strutturali rispetto ai motori con spazzole
I motori a spazzole hanno solitamente una struttura in cui le bobine si trovano sul rotore e i magneti permanenti sul statore. I nostri motori brushless, invece, hanno i magneti permanenti sul rotore e le bobine sullo statore, e il campo magnetico viene commutato tramite controllo elettronico.
La caratteristica principale è che i ruoli del rotore e dello statore sono invertiti. Grazie a questa differenza strutturale, non ci sono punti di contatto meccanico, il che permette di ridurre notevolmente il surriscaldamento e l’usura. Di conseguenza, si ottiene un’elevata resistenza che consente di sopportare un funzionamento continuo per lunghi periodi.
Il principio di funzionamento dei motori brushless
I motori brushless funzionano così: il circuito inverter inverte il senso della corrente che scorre nelle bobine dello statore, attirando o respingendo i magneti del rotore per farlo girare. La posizione del rotore viene rilevata tramite sensori Hall o encoder, che permettono di invertire la corrente al momento giusto, garantendo così una rotazione efficiente e fluida.
Questo sistema di controllo elettronico permette di regolare con precisione la velocità di rotazione e la coppia, rendendolo adatto ad applicazioni che richiedono un’elevata precisione, come l’azionamento delle lenti nelle apparecchiature ottiche o il funzionamento di precisione dei dispositivi di sicurezza.
Confronto approfondito tra motori con spazzole e motori senza spazzole
I motori con spazzole e quelli senza spazzole presentano caratteristiche diverse. I motori con spazzole hanno una struttura semplice e sono facili da controllare, ma bisogna prestare attenzione alla loro durata, che dipende dall’usura delle spazzole.D’altra parte, i motori senza spazzole sono altamente efficienti, hanno una lunga durata e sono molto silenziosi, ma richiedono un circuito di azionamento e hanno un costo leggermente più elevato. Di seguito confronteremo i due tipi da diversi punti di vista, come durata, efficienza e silenziosità, e ti daremo dei criteri di scelta in base all’uso che ne vuoi fare.
Cosa tratteremo in questa sezione
- La differenza tra durata e facilità di manutenzione
- La differenza tra efficienza e generazione di calore
- La differenza tra rumore e silenziosità
Capendo queste differenze, potrai scegliere il motore più adatto alle specifiche tecniche dei tuoi prodotti.
La differenza tra durata e facilità di manutenzione
I motori con spazzole e quelli senza spazzole presentano notevoli differenze in termini di durata e facilità di manutenzione. Nella tabella qui sotto abbiamo riassunto le principali differenze.
| Voce | Motori con spazzole | Motore senza spazzole |
| Durata | Da alcune centinaia a diverse migliaia di ore | Oltre a decine di migliaia di ore |
| Manutenzione | È necessario sostituire periodicamente le spazzole (I nostri motori sono progettati in modo tale da non consentire la sostituzione delle spazzole.) | Non richiede manutenzione |
| Parti soggette a usura | Usura delle spazzole e del commutatore | Rispetto ai motori con spazzole, presenta meno parti soggette a usura meccanica |
| Tempo di inattività | Causato dalla sostituzione del motore | Praticamente zero |
I motori con spazzole devono essere sostituiti ogni poche centinaia o migliaia di ore, poiché le spazzole si consumano. A seconda dell’ambiente di utilizzo e delle condizioni di carico, potrebbe essere necessario sostituire il motore anche a intervalli più brevi.
D’altra parte, i motori brushless hanno meno parti soggette a usura meccanica rispetto a quelli con spazzole, quindi possono essere utilizzati fino al raggiungimento della durata massima dei cuscinetti. In genere garantiscono una lunga durata, superiore a diverse decine di migliaia di ore, e funzionano senza bisogno di manutenzione. Il fatto che ciò contribuisca a ridurre i tempi di fermo e i costi complessivi rappresenta un grande vantaggio in applicazioni che richiedono un funzionamento continuo, come i robot industriali e le apparecchiature mediche.
La differenza tra efficienza e produzione di calore
L’efficienza energetica e le caratteristiche di dissipazione del calore sono criteri decisivi nella scelta di un motore. Nella tabella qui sotto mettiamo a confronto le differenze tra i due.
| Voce | Motori con spazzole | Motore senza spazzole |
| Efficienza※ | Media | Alta efficienza |
| Perdite di energia | Elevate a causa della resistenza di contatto e dell’usura | Ridotte al minimo grazie al controllo elettronico |
| Febbre | Alta | È possibile ridurla con alcuni metodi di controllo |
| Efficienza energetica | Standard | Eccellente |
* Dipende dalle condizioni d’uso.
I motori a spazzole subiscono perdite di energia dovute alla resistenza di contatto e all’attrito delle spazzole, quindi hanno un’efficienza media.L’energia persa viene dissipata sotto forma di calore. Al contrario, i motori senza spazzole, grazie al controllo elettronico, presentano poche perdite inutili e garantiscono un’elevata efficienza. Inoltre, è possibile ridurre la generazione di calore attraverso appositi metodi di controllo. Contribuiscono al risparmio energetico e, nei dispositivi di sicurezza alimentati a batteria o nelle apparecchiature mediche portatili, offrono il vantaggio pratico di prolungare l’autonomia.
La differenza tra rumore e silenziosità
Le caratteristiche relative al rumore sono particolarmente importanti in applicazioni che richiedono silenziosità, come le apparecchiature mediche e gli strumenti di precisione. Nella tabella qui sotto abbiamo riassunto la differenza tra rumore e silenziosità.
| Voce | Motori con spazzole | Motore senza spazzole |
| Rumore meccanico | Usura delle spazzole | Poca superficie di contatto |
| Rumore elettrico | Tende a verificarsi | Si riduce al minimo |
| Silenziosità | Bassa | Alta |
| Effetti sulle periferiche | Potrebbe esserci un impatto dovuto al rumore elettrico | Praticamente nessuno |
I motori a spazzole tendono a generare rumore meccanico ed elettrico a causa dell’attrito tra le spazzole e il commutatore, quindi non sono adatti per applicazioni in cui è richiesta silenziosità. Il rumore elettrico potrebbe inoltre interferire con le apparecchiature di precisione nelle vicinanze.
D’altra parte, i motori brushless, avendo poche parti a contatto, sono molto silenziosi e permettono di ridurre al minimo il rumore elettrico. La loro adozione sta prendendo piede in settori che richiedono un ambiente silenzioso, come le apparecchiature mediche, quelle da ufficio e le apparecchiature ottiche, contribuendo così a migliorare il comfort dei pazienti e degli utenti.
Vantaggi e svantaggi dei motori brushless e i loro campi di applicazione
Sebbene i motori brushless presentino numerosi vantaggi, hanno anche alcuni svantaggi, come i costi di installazione e la complessità dei circuiti di controllo. Sono prodotti che vengono scelti per le loro caratteristiche in settori in cui sono richieste elevata affidabilità e lunga durata, come le apparecchiature mediche, i robot industriali, le apparecchiature di precisione e i dispositivi di sicurezza.
Di seguito elencheremo i vantaggi e gli svantaggi specifici dei motori brushless e spiegheremo per quali applicazioni sono più adatti, con esempi pratici per ogni settore industriale.
Cosa tratteremo in questa sezione
- I principali vantaggi dei motori brushless
- Svantaggi e aspetti da tenere in considerazione dei motori brushless
- Casi di applicazione per settore industriale e criteri di scelta
Tenendo conto di queste informazioni, puoi mettere a punto le basi tecniche necessarie per decidere chi assumere.
I principali vantaggi dei motori brushless
I principali vantaggi dei motori brushless sono quattro: lunga durata, alta efficienza, bassa rumorosità e assenza di manutenzione. Nella tabella qui sotto abbiamo riassunto i vantaggi principali.
| Vantaggi | Dettagli |
| Lunga durata | Ha poche parti soggette a usura e può funzionare per oltre decine di migliaia di ore |
| Alta efficienza | Perdite energetiche ridotte e alta efficienza |
| Basso rumore | Ha un basso livello di rumore meccanico ed elettrico ed è molto silenzioso |
| Non richiede manutenzione | Non serve sostituire periodicamente i componenti, riducendo così i tempi di inattività |
Grazie al numero ridotto di parti soggette a usura, garantiscono un’elevata affidabilità e consentono un funzionamento continuo a basso consumo energetico. Sono particolarmente silenziosi e producono poco rumore elettrico, il che li rende adatti anche a controlli di precisione e applicazioni mediche. Inoltre, possono essere realizzati in dimensioni ridotte e con peso ridotto, aumentando così la libertà di progettazione.
Grazie a queste caratteristiche, è possibile migliorare l’affidabilità del prodotto e ridurre i costi complessivi allo stesso tempo.
Svantaggi e aspetti da tenere in considerazione dei motori brushless
I motori brushless richiedono circuiti inverter e driver dedicati per il funzionamento, quindi tendono ad avere un costo iniziale più elevato rispetto ai motori con spazzole. Dato che il loro controllo è complesso, bisogna tenere presente che la progettazione e la regolazione richiedono competenze specialistiche.
Se ti mancano le competenze nella progettazione dei circuiti o nella programmazione, è fondamentale collaborare con partner esterni. Tuttavia, nel lungo periodo, i vantaggi in termini di costi complessivi, grazie alla riduzione dei costi di manutenzione e all’elevata efficienza, sono notevoli e il ritorno sull’investimento è più che possibile. È necessario valutare in modo globale il rapporto tra l’investimento iniziale al momento dell’implementazione e la riduzione dei costi a lungo termine.
Casi di applicazione per settore industriale e criteri di selezione
I motori brushless vengono utilizzati in vari settori industriali in base alle diverse specifiche richieste. Nella tabella qui sotto abbiamo riassunto gli esempi di applicazione e i criteri di scelta per i principali settori industriali.
| Settori industriali | Esempi di applicazioni principali | Caratteristiche richieste | I vantaggi dei motori brushless |
| Dispositivi medici | Endoscopi Pompe Strumenti chirurgici | Alta precisione , alta affidabilità , lunga durata | Non richiedono manutenzione e garantiscono la sicurezza dei pazienti |
| Robot industriali | Robot di movimentazione Robot di assemblaggio | Funzionamento continuo Coppia elevata | Alta efficienza per migliorare la produttività e ridurre i tempi di inattività |
| Apparecchiature ottiche | Azionamento degli obiettivi delle fotocamere Microscopi | Controllo di precisione Basse vibrazioni Elevata reattività | Garantiscono un posizionamento di alta precisione grazie a un funzionamento fluido |
| Dispositivi di sicurezza | Serrature elettroniche Telecamere di sorveglianza | Risparmio energetico Dimensioni ridotte Lunga durata | Funzionamento a batteria per un’autonomia prolungata |
Nel settore dei dispositivi medici, in applicazioni che richiedono alta precisione e affidabilità, come endoscopi e pompe, dove la sicurezza del paziente è la priorità assoluta, queste caratteristiche di lunga durata e assenza di manutenzione sono molto apprezzate.
Nei robot industriali sono richiesti funzionamento continuo per lunghe ore e coppia elevata; la lunga durata e l’alta efficienza dei motori brushless contribuiscono a migliorare la produttività.
Negli strumenti ottici, il controllo di precisione del movimento delle lenti è fondamentale, ed è importante che il sistema abbia caratteristiche di basse vibrazioni e alta reattività.
Nel settore dei dispositivi di sicurezza, per soddisfare le esigenze di risparmio energetico e miniaturizzazione, la loro adozione sta prendendo piede, ad esempio nelle serrature elettroniche alimentate a batteria.
Scegliere il motore brushless più adatto in base alle specifiche richieste di ogni settore è fondamentale per aumentare la competitività del prodotto.
Riepilogo
I motori brushless hanno caratteristiche eccellenti come una maggiore durata, un’elevata efficienza e una bassa rumorosità rispetto ai motori con spazzole, e la loro adozione sta prendendo piede in un’ampia gamma di settori, tra cui quello medico, industriale, delle apparecchiature di precisione e della sicurezza.Sebbene il costo iniziale sia leggermente più elevato, non richiedono manutenzione e consentono di ridurre i costi nel lungo periodo. Poiché la scelta del motore più adatto all’applicazione influisce sulle prestazioni del prodotto, è fondamentale scegliere un partner in grado di fornirti consulenza tecnica e personalizzare le specifiche.
C.I. TAKIRON Corporation offre soluzioni di motori compatti su misura per le esigenze dei clienti, a partire dai motori senza nucleo, caratterizzati da assenza di cogging e alta precisione.
Da quando abbiamo avviato l’attività nel settore dei micromotori nel 1989, abbiamo continuato a innovare tecnologicamente, accumulando esperienza in diversi settori come le apparecchiature mediche, i robot industriali, le apparecchiature ottiche e i dispositivi di sicurezza.Grazie all’elevata affidabilità garantita dalla progettazione interna e da un rigoroso controllo qualità, oltre alla nostra capacità di personalizzare le specifiche in base alle tue esigenze, ti offriamo un supporto efficace nello sviluppo dei tuoi prodotti. Se hai dubbi sulla scelta del motore giusto, non esitare a contattarci.
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/
