Classificazione dei motori-per uso generico

Motori Brushless a Magneti Permanenti

I motori brushless sono nati alla fine degli anni '60 e si sono sviluppati rapidamente insieme alla tecnologia dei materiali a magneti permanenti, alla microelettronica, alla tecnologia dell'elettronica di potenza e alla tecnologia dei motori. Un motore brushless è un tipico prodotto elettromeccanico integrato, composto principalmente dal corpo motore, dal sensore di posizione e dai circuiti di commutazione elettronica. Un motore brushless con un rotore realizzato in materiale a magnete permanente è anche chiamato motore brushless a magnete permanente e la stragrande maggioranza dei motori brushless utilizza rotori a magneti permanenti.

I motori brushless a magneti permanenti possono essere suddivisi in due tipologie: motori DC brushless (BLDCM) azionati da onda quadra (iniettata con corrente ad onda quadra negli avvolgimenti statorici del corpo motore) e motori sincroni a magneti permanenti (PMSM) azionati da onda sinusoidale. Rispetto ai tradizionali motori CC con spazzole, i BLDCM sostituiscono la commutazione meccanica dei tradizionali motori CC con la commutazione elettronica e invertono lo statore e il rotore (il rotore utilizza magneti permanenti), eliminando così la necessità di un commutatore meccanico e di spazzole. I PMSM, invece, sostituiscono gli avvolgimenti di eccitazione nel rotore di un motore sincrono a rotore avvolto-con magneti permanenti, mantenendo invariato lo statore, eliminando così la necessità di bobine di eccitazione, anelli collettori e spazzole. Poiché la corrente dello statore di un BLDCM è guidata da un'onda quadra, è molto più facile per l'inverter ottenere un'onda quadra nelle stesse condizioni rispetto alla guida sinusoidale di un PMSM. Inoltre, il suo controllo è più semplice di quello di un PMSM (sebbene le sue prestazioni alle basse velocità siano peggiori di quelle di un PMSM-principalmente a causa dell'influenza della coppia pulsante). Pertanto, i BLDCM hanno guadagnato un’attenzione più ampia.

I motori brushless a magneti permanenti hanno attirato sempre più attenzione grazie alle loro prestazioni superiori e agli insostituibili vantaggi tecnologici. Soprattutto dalla fine degli anni '70, i rapidi progressi nelle tecnologie di supporto come i materiali idromagnetici delle terre rare, l'elettronica di potenza e il controllo computerizzato, insieme ai continui miglioramenti nei processi di produzione dei micro-motori, hanno portato a continui miglioramenti nella tecnologia e nelle prestazioni dei motori brushless a magneti permanenti. Inizialmente utilizzati nei servoazionamenti di piccole e medie-dimensioni nel settore aerospaziale, nella robotica e negli elettrodomestici, ora trovano ampia applicazione nei veicoli elettrici, nelle unità multiple elettriche e nelle navi elettriche. In futuro, con il continuo sviluppo della tecnologia dei motori DC brushless a magneti permanenti e delle relative tecnologie di supporto, nonché il continuo progresso della società umana, i motori brushless a magneti permanenti troveranno applicazioni ancora più ampie.

Motori lineari

Sono stati compiuti progressi significativi nella teoria della progettazione dei motori, promuovendo l’applicazione dei motori lineari e riportandoli sotto i riflettori.

Negli ultimi anni, i motori lineari sono stati applicati praticamente in macchinari industriali, trasporti ferroviari, ascensori, lanciatori di portaerei, cannoni elettromagnetici, lanciamissili e sottomarini a propulsione elettromagnetica. Il cosiddetto-chiamato "ascensore spaziale" oggetto di ricerca da parte degli Stati Uniti e di altri paesi prevede l'utilizzo di motori lineari per lanciare navette spaziali o veicoli spaziali nello spazio.

Nelle unità disco dei computer esiste un tipo di motore che aziona la testina di lettura/scrittura chiamato motore a bobina mobile, che può anche essere considerato un tipo di motore lineare.

I motori lineari non si limitano ai motori elettrici; esistono anche generatori lineari. La Figura 2-7 mostra un generatore lineare guidato dalle onde.

Motori passo-passo
I motori passo-passo convertono i segnali di impulso elettrico in spostamento angolare per controllare la rotazione del rotore, fungendo da attuatori nei dispositivi di controllo automatico. Ogni segnale a impulsi in ingresso fa sì che il motore passo-passo si sposti di un passo in avanti, quindi viene anche chiamato motore a impulsi. Con lo sviluppo della microelettronica e della tecnologia informatica, la domanda di motori passo-passo aumenta ogni giorno e vengono utilizzati in tutti i settori dell'economia nazionale.

L'alimentazione di un motore passo-passo è costituita da una sorgente di segnale a impulsi del convertitore di frequenza, un distributore di impulsi e un amplificatore di impulsi, che fornisce corrente impulsiva agli avvolgimenti del motore. Le prestazioni operative di un motore passo-passo dipendono dal buon coordinamento tra il motore e l'alimentazione del convertitore.

I motori passo-passo sono classificati in due tipi fondamentali in base al tipo di motore: elettromeccanici e magnetoelettrici. I motori passo-passo elettromeccanici sono costituiti da un nucleo di ferro, bobine e meccanismi di ingranaggi. Quando la bobina del solenoide è eccitata, genera forza magnetica, che aziona il nucleo di ferro, facendolo muovere. Il meccanismo a ingranaggi ruota l'albero di uscita di un angolo e un ingranaggio anti-rotazione mantiene l'albero di uscita nella nuova posizione di lavoro. Quando la bobina viene nuovamente energizzata, l'albero ruota di un altro angolo e così via, eseguendo un movimento a passi. I motori passo-passo elettromagnetici sono disponibili principalmente in tre forme: a magnete permanente, reattivo e a induzione a magnete permanente.

Motori superconduttori I motori superconduttori non sono molto diversi dai motori ordinari in termini di principi di conversione dell'energia elettromeccanica, tranne per il fatto che i loro avvolgimenti utilizzano materiali superconduttori, che possono ridurre notevolmente le dimensioni e risparmiare energia. Poiché la superconduttività richiede apparecchiature di refrigerazione, la struttura è particolarmente complessa e pertanto vengono generalmente utilizzate solo in generatori o motori di grandi dimensioni (come quelli utilizzati per la propulsione di navi enormi). La Figura 2-9 mostra un motore DC superconduttore per navi.

Motori piezoelettrici a ultrasuoni I motori piezoelettrici a ultrasuoni sono un nuovo tipo di dispositivo di azionamento sviluppato a metà-degli anni '80. Non hanno campo magnetico né avvolgimenti e il loro principio è completamente diverso dai tradizionali motori elettromagnetici. Utilizza l'effetto piezoelettrico inverso dei materiali piezoelettrici per convertire l'energia elettrica in vibrazione ultrasonica di un corpo elastico, quindi converte la trasmissione dell'attrito in movimento rotatorio o lineare del corpo in movimento. Questo tipo di motore presenta vantaggi quali bassa velocità operativa, rendimento elevato, struttura compatta, dimensioni ridotte e bassa rumorosità. Inoltre, non è influenzato dai campi magnetici ambientali e può essere applicato in campi quali le scienze della vita biologica, gli strumenti ottici e i macchinari ad alta precisione.