In un’epoca in cui è fondamentale ridurre il consumo di energia, i motori ad alta efficienza stanno attirando sempre più attenzione.
I motori ad alta efficienza sono una tecnologia che contribuisce al risparmio energetico e alla riduzione dei costi, convertendo in modo efficiente l’energia elettrica in potenza.
In questo articolo spiegheremo in dettaglio il funzionamento di base, le tipologie e i vantaggi e gli aspetti da tenere in considerazione quando si installano i motori ad alta efficienza. Inoltre, ti presenteremo le caratteristiche dei motori senza nucleo e dei motori brushless di C.I. Takiron come opzioni per migliorare l’efficienza dei motori di piccole dimensioni.
*La nostra azienda non tratta motori ad alta efficienza.
| 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. |
Nozioni di base e tipologie dei motori ad alta efficienza
Ti spiegherò le nozioni di base, dalla definizione di motore ad alta efficienza ai criteri delle classi di efficienza, fino alle principali tipologie.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Panoramica sui motori ad alta efficienza
- Classi di efficienza e standard IE
- I principali tipi di motori ad alta efficienza
Di seguito approfondiremo ogni singolo punto.
Panoramica sui motori ad alta efficienza
I motori ad alta efficienza sono motori progettati per ridurre al minimo le perdite durante la conversione dell’energia elettrica in energia meccanica.
Riducendo l’energia che nei motori normali va persa sotto forma di calore, è possibile svolgere più lavoro a parità di potenza.
All’interno del motore si verificano diverse perdite, come le perdite nel rame (dovute alla resistenza degli avvolgimenti), le perdite nel ferro (dovute alle variazioni del flusso magnetico) e le perdite meccaniche (dovute all’attrito e alla resistenza aerodinamica).Nei motori ad alta efficienza, è possibile ridurre complessivamente queste perdite grazie all’uso di lamierini magnetici di alta qualità, all’utilizzo di fili più spessi per gli avvolgimenti e al miglioramento dei cuscinetti.
Di conseguenza, è possibile ottenere contemporaneamente un risparmio energetico e una riduzione dei costi.
Migliorando l’efficienza di conversione energetica, si ottengono una riduzione delle bollette elettriche e una diminuzione delle emissioni di CO₂ nel lungo periodo, contribuendo così a ridurre l’impatto ambientale.
Classi di efficienza e standard IE
I livelli di efficienza dei motori sono definiti dalla norma IEC 60034-30-1 della Commissione Elettrotecnica Internazionale (IEC) e sono classificati in cinque livelli, da IE1 (efficienza standard) a IE5 (efficienza ultraelevata). Anche in Giappone vengono adottate classi di efficienza basate su questa norma IE.
Ecco le caratteristiche di ogni classe.
| Classe di efficienza | Classificazione | Caratteristiche |
| IE1 | Efficienza standard | Livello di riferimento dei motori tradizionali |
| IE2 | Alta efficienza | Motore con efficienza superiore allo standard |
| IE3 | Efficienza Premium | Equivalente agli standard Top Runner giapponesi* |
| IE4 | Efficienza Super Premium | Efficienza ancora maggiore |
| IE5 | Efficienza altissima | Il massimo livello di efficienza attualmente disponibile |
Più aumenta la classe IE, maggiore è l’efficienza a parità di condizioni. Le tariffe elettriche effettive e i benefici in termini di riduzione delle emissioni di CO₂ variano a seconda della potenza, del fattore di carico, dei tempi di funzionamento e del costo unitario dell’energia elettrica, ma anche un miglioramento dell’efficienza di pochi punti percentuali permette di ridurre i costi complessivi negli impianti che funzionano per lunghe ore.
Grazie a questi criteri, gli utenti possono scegliere il motore basandosi su indicatori oggettivi.
*Cosa sono i “Top Runner”: https://www.enecho.meti.go.jp/category/saving_and_new/saving/enterprise/equipment/
I principali tipi di motori ad alta efficienza
Esistono diversi tipi di motori ad alta efficienza, a seconda dell’applicazione e delle dimensioni.
Tra i più rappresentativi ci sono i motori a induzione trifase, i motori a magneti permanenti e i motori CC senza spazzole.
Nei grandi macchinari industriali si usano spesso motori a induzione trifase di classe IE3 o superiore, che vengono impiegati per azionare pompe, ventilatori, compressori e simili. Questi motori sono molto robusti e offrono la resistenza e l’affidabilità necessarie per un funzionamento continuo a lungo termine.
D’altra parte, per le apparecchiature di piccole dimensioni e le applicazioni che richiedono un controllo di precisione, sono più adatti i motori brushless e quelli senza nucleo. Questi motori hanno un’ottima reattività e, grazie alla bassa coppia di cogging, garantiscono una rotazione fluida.
Viene scelto in settori che richiedono un’elevata precisione, come quello dei dispositivi medici, delle apparecchiature ottiche e dei sistemi di sicurezza.
La scelta del tipo di motore più adatto all’applicazione è fondamentale per ottenere una maggiore efficienza e migliorare le prestazioni.
Per ottimizzare l’intero sistema, è necessario tenere in debita considerazione le caratteristiche dell’elemento azionato e le modalità di funzionamento.
I 3 vantaggi dell’adozione di motori ad alta efficienza
Ti spiego i vantaggi concreti derivanti dall’adozione di motori ad alta efficienza da tre punti di vista.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Riduzione del consumo di energia elettrica grazie al risparmio energetico
- Maggiore convenienza grazie all’uso a lungo termine
- Prolungamento della durata degli impianti grazie al contenimento dell’aumento di temperatura
È vero che serve un investimento iniziale, ma i benefici che si ottengono nella fase operativa sono notevoli e il ritorno sull’investimento è più che prevedibile.
Riduzione del consumo di energia grazie ai risparmi energetici
I motori ad alta efficienza hanno un’efficienza di conversione energetica superiore rispetto ai motori standard e consentono di ridurre il consumo di energia a parità di potenza. Questo perché presentano minori perdite nel processo di conversione dell’energia elettrica in energia meccanica.
Per i motori conformi allo standard Top Runner (equivalenti a IE3), è stata segnalata una riduzione delle perdite di circa il 35% rispetto ai motori standard.Se tutti i motori industriali del Paese venissero sostituiti con motori conformi allo standard Top Runner, si prevede un risparmio energetico annuo pari a ben 15,5 miliardi di kWh. Se lo si converte considerando un consumo annuo per famiglia di circa 3.950 kWh, questo dato equivale al consumo annuo di circa 3,9 milioni di famiglie.
Anche nel caso dei motori di piccole dimensioni, i motori senza nucleo e quelli senza spazzole sono più efficienti rispetto ai tradizionali motori con spazzole, il che si traduce in un’autonomia maggiore per i dispositivi alimentati a batteria.
Offre grandi vantaggi in applicazioni in cui è richiesta l’efficienza energetica, come i dispositivi medici e i sistemi di sicurezza.
Maggiore convenienza grazie all’uso a lungo termine
I motori ad alta efficienza hanno un costo iniziale più elevato rispetto a quelli standard, ma con l’uso continuativo i costi di gestione si riducono grazie al risparmio energetico cumulativo.
Man mano che i risparmi sulla bolletta elettrica si accumulano, dopo un certo periodo è possibile recuperare l’investimento iniziale. Soprattutto per gli impianti con un tempo di funzionamento prolungato, il periodo di recupero dell’investimento si riduce.
In applicazioni con un elevato tasso di utilizzo, come nel caso di pompe o ventilatori che funzionano ininterrottamente per 24 ore, il risparmio energetico annuo rispetto ai motori standard è maggiore, quindi i vantaggi economici tendono ad essere più evidenti.
Se si considera il costo totale, è più conveniente sostituire i motori standard con motori ad alta efficienza piuttosto che continuare a usarli. Inoltre, se a questo si aggiunge l’effetto di prolungamento della vita utile dell’impianto, di cui parleremo più avanti, migliora la redditività complessiva, compresa la riduzione dei costi di manutenzione e di sostituzione.
Prolungamento della durata degli impianti grazie al contenimento dell’aumento di temperatura
I motori ad alta efficienza perdono poca energia sotto forma di calore, quindi l’aumento di temperatura durante il funzionamento è contenuto.
Mantenendo bassa la temperatura del motore, si rallenta il deterioramento dell’isolamento degli avvolgimenti e l’usura dei cuscinetti, garantendo così una maggiore durata.
In generale, si dice che ogni volta che la temperatura degli avvolgimenti del motore scende di 10 °C, la sua durata si raddoppia.
Poiché i motori ad alta efficienza generano meno calore, non solo si riducono i costi dei sistemi di raffreddamento, ma diminuisce anche la frequenza di sostituzione dei motori stessi, il che si traduce in un risparmio sui costi. Soprattutto nel caso di apparecchiature difficili da raggiungere o di linee di produzione in cui un fermo macchina comporta perdite ingenti, l’effetto della manutenzione preventiva derivante dall’allungamento della durata di vita è molto apprezzato.
Cose da tenere a mente quando si installano motori ad alta efficienza e opzioni disponibili per i motori di piccole dimensioni
Ti presentiamo alcuni punti da tenere a mente al momento dell’installazione e alcune soluzioni per migliorare l’efficienza dei dispositivi di piccole dimensioni.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Verifica delle dimensioni del motore e dello spazio disponibile per l’installazione
- Variazioni della velocità di rotazione e della corrente di avviamento
- Opzioni per motori ad alta efficienza destinati ad apparecchiature di piccole dimensioni
Con una scelta adeguata, puoi ottenere sia una maggiore efficienza che un miglioramento delle prestazioni.
Verifica delle dimensioni del motore e dello spazio di installazione
I motori ad alta efficienza tendono ad avere un diametro esterno e una lunghezza totale maggiori rispetto ai motori standard, a causa dell’uso di lamierini magnetici di alta qualità e dell’utilizzo di fili più spessi per l’avvolgimento.
Quando si sostituisce un impianto esistente, è necessario verificare in anticipo le quote di accoppiamento e l’eventuale interferenza con le apparecchiature circostanti.
Non bisogna considerare solo le quote di montaggio del motore, ma anche lo spazio per il cablaggio e quello necessario per il raffreddamento. A seconda dell’ambiente di installazione, potrebbe essere necessario modificare il telaio o riposizionare le tubazioni.
Se vuoi ottenere sia dimensioni ridotte che un’elevata efficienza, valuta anche opzioni come i motori senza nucleo.
I motori senza nucleo, grazie alla loro struttura priva di nucleo di ferro, sono compatti e allo stesso tempo garantiscono un’elevata efficienza.
È adatto ad applicazioni in cui lo spazio è molto limitato, come nel caso di dispositivi medici e ottici.
Variazioni della velocità di rotazione e della corrente di avviamento
Dato che i motori ad alta efficienza presentano perdite ridotte, i motori a induzione trifase di classe IE3 o superiore tendono ad avere una velocità di rotazione maggiore rispetto ai motori standard (l’entità dell’aumento varia a seconda di fattori quali il numero di poli, la potenza nominale e lo scorrimento).
Questo aumento del numero di giri, nelle macchine a fluido come pompe e ventilatori, comporta un aumento della portata e può comportare un aumento del carico. Inoltre, la corrente di avviamento tende ad aumentare, quindi è necessario verificare la capacità dell’impianto di distribuzione elettrica. Se l’impianto elettrico esistente non è in grado di far fronte a questa situazione, dovrai rivedere la sezione dei cavi e la capacità degli interruttori automatici.
Nel caso di pompe e ventilatori, l’aumento della potenza può comportare un aumento del consumo energetico, quindi è necessario adottare misure adeguate. Per questo motivo, sono necessarie soluzioni come il controllo tramite inverter.
Usando un inverter, puoi controllare al meglio il numero di giri e ottenere un’efficienza di funzionamento ottimale, riducendo al contempo la corrente di avviamento. In combinazione con l’inverter, è possibile un funzionamento flessibile in base al carico.
Opzioni per motori ad alta efficienza per apparecchiature di piccole dimensioni
Nei dispositivi di piccole dimensioni, come quelli medici, ottici o di sicurezza, i motori senza nucleo e quelli brushless rappresentano una scelta eccellente per migliorare l’efficienza. Pur essendo di dimensioni ridotte, garantiscono un’elevata efficienza e sono perfetti per le applicazioni che richiedono un controllo di precisione.
I motori senza nucleo di C.I. Takiron sono privi di cogging, hanno un’elevata reattività e garantiscono un avvio a bassa tensione e un basso consumo energetico.
Grazie alla struttura priva di nucleo in ferro, garantisce una rotazione fluida e permette un controllo di alta precisione riducendo al minimo vibrazioni e rumore. Esistono anche modelli in grado di avviarsi con una tensione estremamente bassa, pari a 1,0 V, contribuendo così al risparmio energetico dei dispositivi alimentati a batteria.
Pur essendo di piccole dimensioni, garantiscono un’elevata efficienza e vengono utilizzati in un’ampia gamma di settori, come gli endoscopi medici, i meccanismi di scatto delle fotocamere e le serrature elettroniche.
Per informazioni sulle specifiche tecniche e sui casi di applicazione, contattaci tramite il modulo di richiesta. Ti proporremo la soluzione più adatta alle tue esigenze e ai tuoi requisiti.
Riepilogo
I motori ad alta efficienza sono una tecnologia che riduce le perdite di potenza e genera energia in modo efficiente, con tre vantaggi principali: risparmio energetico, maggiore convenienza economica e maggiore durata delle apparecchiature.
Sono state definite classi di efficienza in base alle norme IEC e la loro adozione sta prendendo piede in un’ampia gamma di applicazioni, dai grandi motori industriali a quelli di piccole dimensioni.
Al momento dell’installazione bisogna prestare attenzione alle variazioni di dimensioni e velocità di rotazione, ma con una scelta adeguata si possono ottenere notevoli risparmi energetici.
Per i dispositivi di piccole dimensioni, ci sono anche opzioni come i motori senza nucleo e i motori brushless di C.I. Takiron, che sono compatti ma garantiscono comunque un’elevata efficienza.
Scegli il motore più adatto alle tue esigenze per conciliare risparmio energetico e prestazioni elevate.
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/
