I motori BLDC ( motori CC senza spazzole ) sono motori in cui, rispetto ai tradizionali motori CC con spazzole, sono state eliminate le spazzole e il commutatore, e la rotazione è ottenuta tramite controllo elettronico.Grazie a caratteristiche quali lunga durata, bassa rumorosità e alta efficienza energetica, il loro impiego si sta diffondendo in un’ampia gamma di settori, tra cui elettrodomestici, macchinari industriali e componenti automobilistici. D’altra parte, ci sono alcuni aspetti da tenere in considerazione al momento dell’introduzione, come la necessità di un circuito di controllo dedicato per il loro azionamento.
In questo articolo spiegheremo la struttura di base e il principio di funzionamento dei motori BLDC, le differenze rispetto ai motori CC a spazzole, i vantaggi e gli aspetti da tenere in considerazione, oltre alle applicazioni più comuni. Questi contenuti ti saranno utili come riferimento quando dovrai scegliere un motore.
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Struttura di base e principio di funzionamento dei motori BLDC
Per capire le caratteristiche dei motori BLDC, devi prima di tutto conoscere le nozioni di base sulla loro struttura e sul loro principio di funzionamento.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Definizione e componenti del motore BLDC
- Come funziona un motore BLDC
- La differenza tra il tipo a rotore interno e quello a rotore esterno
Di seguito spiegheremo in ordine i vari componenti che costituiscono un motore BLDC, il suo funzionamento e la classificazione in base alla struttura.
Definizione e componenti del motore BLDC
“BLDC” nei motori BLDC è l’acronimo di “Brushless Direct Current” e significa “motore a corrente continua senza spazzole”.I motori BLDC si dividono sostanzialmente in due tipi: a rotore interno e a rotore esterno. Nei micromotori, il tipo più diffuso è quello a rotore interno, in cui il rotore è costituito da magneti permanenti e lo statore da bobine.
La caratteristica strutturale dei motori BLDC è che la disposizione dello statore e del rotore è invertita rispetto a quella dei motori a corrente continua con spazzole.Dato che il rotore è dotato di magneti permanenti e lo statore di bobine, non c’è bisogno di far passare corrente nel rotore, quindi non servono né spazzole né commutatore. Al loro posto, il motore viene azionato tramite un circuito elettronico esterno che commuta l’alimentazione alle bobine.
Come funziona un motore BLDC
Il funzionamento del motore BLDC si basa sul controllo della corrente che passa attraverso le tre bobine (fase U, fase V e fase W) disposte sullo statore. Il circuito inverter cambia la direzione e la tempistica della corrente che passa nelle bobine, generando così un campo magnetico rotante. Il rotore, grazie ai suoi magneti permanenti, viene attratto da questo campo magnetico rotante e inizia a girare.Per commutare la corrente è necessario un processo di elaborazione, ad esempio tramite un microcontrollore, che controlla l’alimentazione al momento giusto mentre rileva la posizione del rotore tramite sensori Hall o simili. Una caratteristica fondamentale dell’azionamento dei motori BLDC è che, a differenza dei motori CC con spazzole, non girano semplicemente collegandoli direttamente alla presa di corrente.
La differenza tra il tipo a rotore interno e quello a rotore esterno
I motori BLDC si dividono in due tipi, a rotore interno e a rotore esterno, a seconda della disposizione del rotore e dello statore. Le principali differenze sono le seguenti.
| Voce | Tipo a rotore interno | Tipo a rotore esterno |
| Posizione del rotore | Interno | Lato esterno |
| Caratteristiche dimensionali | Ideale per la miniaturizzazione | Offre un’ampia libertà nella progettazione dei magneti |
| Momento d’inerzia | piccolo | grande |
| Maneggevolezza | Elevata | Relativamente bassa |
| Applicazioni tipiche | Apparecchiature di precisione e industriali | Ventilatori e unità disco |
Il tipo a rotore interno è adatto alla miniaturizzazione poiché il rotore si trova all’interno e, grazie al basso momento d’inerzia, permette un controllo con un’elevata reattività.D’altra parte, nei motori a rotore esterno il rotore è posizionato all’esterno, il che offre maggiore libertà nella scelta delle dimensioni e della disposizione dei magneti, rendendoli adatti ad applicazioni in cui è richiesta una rotazione a velocità costante, come le ventole. La scelta della struttura in base all’applicazione è fondamentale per ottenere le massime prestazioni dal motore.
Differenze e aspetti da tenere in considerazione rispetto ai motori CC con spazzole
Rispetto ai motori CC con spazzole, i motori BLDC presentano numerosi vantaggi tecnici in termini di durata, efficienza e rumorosità.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Non si consumano le spazzole e la durata è maggiore
- Ha un’ottima efficienza di conversione energetica
- È necessario un circuito di azionamento e questo comporta una differenza di costo
Non ci limiteremo a esaminare i vantaggi, ma analizzeremo anche la necessità dei circuiti di controllo e gli aspetti da tenere in considerazione dal punto di vista dei costi.
Non si consumano le spazzole e la durata è maggiore
I motori BLDC, non avendo punti di contatto tra spazzole e commutatore, sono meno soggetti a deterioramento dovuto all’usura e hanno una struttura che garantisce una lunga durata. Ecco un confronto indicativo della loro durata.
| Voce | Motori CC con spazzole | Motore BLDC |
| Stima della durata | Da alcune centinaia a diverse migliaia di ore | Da decine di migliaia a centinaia di migliaia di ore |
| Usura delle spazzole | Presente (da sostituire) | No |
| Formazione di scintille | Sì | No |
| Rumore elettrico | Elevato | Basso |
Nei motori CC con spazzole, il contatto tra le spazzole e il commutatore genera scintille che causano rumore elettrico nei componenti elettronici circostanti. I motori BLDC, invece, hanno pochi contatti meccanici, quindi riducono al minimo la formazione di scintille e rumore, rendendoli adatti all’uso con apparecchiature di precisione sensibili al rumore.
Ha un’ottima efficienza di conversione energetica
Il motivo per cui i motori BLDC hanno un’elevata efficienza di conversione energetica sta nella loro struttura, che non comporta perdite di energia dovute alla resistenza di contatto delle spazzole. Nei motori a corrente continua con spazzole, si crea una resistenza elettrica nel punto di contatto tra le spazzole e il commutatore, e la caduta di tensione in questo punto è una delle cause della perdita di energia. Poiché i motori BLDC non hanno spazzole, riescono a convertire l’energia in ingresso in energia rotativa in modo più efficiente.
È necessario un circuito di azionamento e questo comporta una differenza di costo
Tuttavia, dato che non serve sostituirle a causa dell’usura delle spazzole e hanno una lunga durata, non è raro che in applicazioni con funzionamento continuo risultino più convenienti in termini di costo totale, manutenzione inclusa. Al momento dell’installazione, è importante valutare sia i costi iniziali che quelli di gestione.
Principali applicazioni dei motori BLDC e criteri di scelta
I motori BLDC, grazie alla loro lunga durata, alla bassa rumorosità e all’elevata efficienza energetica, vengono utilizzati in un’ampia gamma di settori, dagli elettrodomestici alle apparecchiature industriali.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Esempi tipici di impiego dei motori BLDC
- Il contesto che sta portando alla sostituzione dei modelli con spazzola
- Come scegliere il motore più adatto all’applicazione
Negli ultimi anni, sulla scia delle esigenze di risparmio energetico e di miglioramento dell’affidabilità, si sta accelerando la sostituzione dei motori CC a spazzole. Vediamo alcuni esempi di applicazione e i criteri di scelta.
Esempi tipici di impiego dei motori BLDC
Gli esempi di impiego dei motori BLDC si stanno diffondendo in diversi settori, tra cui quello degli elettrodomestici, industriale, medico e automobilistico. Ecco alcune delle applicazioni più comuni:
| Settori | Principali casi di applicazione |
| Elettrodomestici | Azionamento delle ventole di condizionatori e frigoriferi, trasmissione diretta delle lavatrici, ventilatori, aspirapolvere |
| Macchine industriali | Motori di azionamento per robot come gli AGV, sistemi di movimentazione, argani |
| Dispositivi medici | Pompe ematiche, ventilatori polmonari, ECMO |
| Automobili | Componenti sempre in movimento, come il servosterzo e lo stabilizzatore attivo |
| Altro | Eliche per droni, controllo del gimbal, utensili elettrici |
Nel settore degli elettrodomestici, stanno aumentando i modelli di ventilatori che utilizzano motori BLDC, riuscendo a conciliare silenziosità ed efficienza energetica. Nei settori industriale e medico, il loro impiego si sta diffondendo anche in apparecchiature che richiedono un’elevata affidabilità, come le pompe per il sangue e i respiratori artificiali.
Il contesto che sta portando alla sostituzione dei modelli con spazzola
Alla base della crescente diffusione dei motori BLDC c’è l’aumento della domanda di risparmio energetico e di maggiore affidabilità delle apparecchiature. Nei motori CC con spazzole, l’usura delle spazzole e del commutatore richiedeva manutenzione e sostituzione dei componenti, mentre i motori BLDC risolvono il problema dell’usura delle spazzole e offrono vantaggi particolarmente significativi nelle applicazioni che prevedono un uso continuo.
Inoltre, oltre alla lunga durata e alla ridotta necessità di manutenzione, anche l’inasprimento delle normative sul risparmio energetico e la crescente esigenza di funzionamento a lungo termine dei prodotti sono fattori che favoriscono la sostituzione con i motori BLDC. Si prevede che i campi di applicazione dei motori BLDC si espanderanno ulteriormente in futuro, a partire dai dispositivi medici e dai componenti automobilistici, dove è richiesta una grande stabilità.
Come scegliere il motore più adatto all’applicazione
Quando valuti l’adozione di un motore BLDC, la procedura di base consiste nel definire i requisiti del tuo prodotto e poi scegliere le specifiche del motore. Ecco i punti principali da verificare al momento della scelta:
[Aspetti da considerare nella scelta del motore]
- Coppia e numero di giri necessari
- Vincoli dimensionali, come il diametro esterno e la lunghezza del motore
- Sistema di controllo (presenza o meno di sensori, precisione di controllo)
- Condizioni di utilizzo (temperatura, vibrazioni, tempo di funzionamento continuo)
A seconda dell’applicazione, in alcuni casi potrebbero essere più adatti altri motori a corrente continua, come i motori senza nucleo, piuttosto che i motori BLDC. Ad esempio, per applicazioni con una bassa frequenza di funzionamento in cui è richiesta una riduzione dei costi, i motori a corrente continua con spazzole potrebbero essere la scelta giusta, quindi i motori BLDC non sono sempre la soluzione ottimale.
Noi di C.I. C.I. Takiron occupiamo della progettazione e dello sviluppo di motori CC di piccole dimensioni, come motori senza nucleo, motori brushless, motoriduttori ed encoder, e ti proponiamo il motore più adatto alle tue esigenze e ai tuoi requisiti. Per qualsiasi domanda sulla scelta del motore, puoi contattarci tramite il modulo di contatto.
Riepilogo
I motori BLDC sono motori che eliminano spazzole e commutatore, realizzando la rotazione tramite controllo elettronico. Non presentano usura delle spazzole, hanno una lunga durata, offrono un’eccellente efficienza di conversione energetica e generano poco rumore elettrico; per questo motivo, il loro impiego si sta diffondendo in un’ampia gamma di settori, dagli elettrodomestici alle apparecchiature industriali, dai dispositivi medici ai componenti automobilistici.
D’altra parte, per il loro azionamento servono circuiti di controllo come inverter e microcontrollori, il che comporta un costo iniziale del sistema più elevato rispetto ai motori CC con spazzole: questo è un aspetto da tenere in considerazione al momento dell’adozione.Nella scelta del motore, è importante definire chiaramente i requisiti quali coppia, velocità, dimensioni e ambiente di utilizzo, e valutare in modo comparativo non solo i motori BLDC, ma anche altre opzioni, come i motori senza nucleo.
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/
