Motori elettrici*

Riepilogo: DC, BLDC, PMSM, motori-ruota, curve coppia/velocità/rendimento.

1) Panoramica rapida ed evoluzione

Ieri: motori DC a spazzole (facili da pilotare, manutenzione spazzole/collettore, rendimento modesto).
Oggi: BLDC/PMSM (senza spazzole) grazie ai controllori elettronici accessibili → rendimento superiore, meno manutenzione, migliore densità di potenza.
Motore-ruota: integra motore + riduttore + a volte il freno; compatto per veicoli/strumenti off-road.

2) Composizione di un BLDC/PMSM e ruolo del controllore

Statore avvolto (genera campo rotante), rotore magneti permanenti.
Sensori: Hall/encoder (posizione/velocità) secondo la precisione richiesta.
Controllore (inverter): converte il 48–51,2 V DC in fasi AC pilotate (PWM), gestisce coppia/velocità, limita la corrente, protegge il motore, fornisce telemetria.
Necessità: impossibile sfruttare correttamente un BLDC/PMSM senza un controllore adeguato (curve, limiti, rampe).

3) Vantaggi / svantaggi vs termico / idraulico

BLDC vs termico: + Alto rendimento, avviamento istantaneo, zero emissioni locali, rumore ridotto, manutenzione limitata. − Autonomia legata alla batteria, gestione elettronica necessaria.
BLDC vs idraulico: + Rendimento spesso migliore, precisione di controllo, pulizia. − Coppia istantanea elevata ma sensibilità al surriscaldamento, IP/impermeabilità da curare.
Vantaggio idraulico: alta coppia a velocità molto bassa senza riduttore, robustezza agli urti; manutenzione del circuito e rischi di perdite da considerare.
Vantaggi BLDC complementari: controllo molto fine (velocità, coppia, rampe, limiti), telemetria nativa (corrente, temperatura, velocità), facile raccolta dati → robotizzazione e supervisione semplificate.

4) Riduttori e cinematica (bassa velocità, alta coppia)

A bassa velocità e alta coppia, utilizzare un riduttore: moltiplica la coppia alla ruota/albero di uscita e riduce la velocità.
Rapporto R ≈ n_motore / n_uscita. Coppia uscita ≈ Coppia motore × R × η_trans.
Caso motore-ruota: il riduttore supporta il carico, riduce e semplifica l'integrazione (attenzione ai carichi radiali/assiali e al dimensionamento dei cuscinetti).
Freno a mancanza di corrente raccomandato: mantenimento meccanico in assenza di alimentazione (freno a molla), rilasciato solo sotto tensione tramite elettromagnete → sicurezza a fermo e in pendenza.

5) Rendimento e perdite → raffreddamento

Perdite rame (I²R), perdite ferro (isteresi/Foucault), perdite meccaniche (cuscinetti/ventilazione), perdite nel controllore.
Rendimento globale tipico catena: 0,65–0,9 secondo dimensionamento, qualità della trasmissione e punto di funzionamento.
Raffreddamento: aria forzata o conduzione verso telaio; evitare funzionamento prolungato oltre la corrente continua nominale.
Controllore: genera calore (MOSFET, diodi, bus DC). Prevedere dissipazione dedicata: montaggio su dissipatore/telaio con superficie piana e pasta termica, circolazione d’aria, attenzione all’IP che riduce l’evacuazione. Tenere conto del declassamento termico (derating) e vietare il montaggio su superfici isolanti (schiuma) senza via termica.

6) Curva coppia/velocità (caso BLDC semplificato)

Zona a coppia quasi costante (corrente limitata): C ≈ C_nom fino a una velocità di transizione.
Zona a potenza quasi costante: C diminuisce man mano che la velocità aumenta (tensione disponibile / FEM).
Applicazione pratica: scegliere il rapporto di riduzione per rimanere in una zona efficace (coppia sufficiente senza sovracorrente), soprattutto in avviamento/pendenza.

8) Manutenzione e diagnosi rapida

Manutenzione: verificare connettori, serraggi, cavi, pulizia; monitorare rumori anomali, surriscaldamenti, gioco meccanico.
Diagnosi: tramite controllore (codici errore, temperatura, corrente), multimetro/pinza amperometrica; testare sensori Hall/encoder se perdite di sincronizzazione.

Check-list rapida

Rapporto di riduzione definito in base al bisogno (C, n)
Corrente continua/picco compatibili motore + controllore
Raffreddamento e IP conformi all’uso sul campo
Cavi/connessioni serrati e adatti alla corrente

Per saperne di più :

*: Le informazioni tecniche presentate in questo articolo sono fornite a titolo indicativo. Non sostituiscono le istruzioni ufficiali dei produttori. Prima di qualsiasi installazione, manipolazione o utilizzo, consultare la documentazione del prodotto e rispettare le istruzioni di sicurezza. Il sito Torque.works non può essere ritenuto responsabile di un uso improprio o di un'interpretazione errata delle informazioni fornite.