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Comprendere la Curva Coppia/Velocità dei Motori BLDC (Caso Semplificato)*

I motori BLDC (Brushless DC) sono apprezzati per la loro efficienza, la coppia disponibile istantaneamente e la loro capacità di adattarsi ad applicazioni esigenti come l'agricoltura, la robotica o i veicoli elettrici. Un concetto essenziale per il loro dimensionamento e utilizzo ottimale è la curva coppia/velocità, che descrive come la coppia erogata dal motore evolva con la velocità di rotazione.

Questo articolo presenta un modello semplificato di questa curva e le sue implicazioni pratiche.

1. La Zona a Coppia Quasi Costante (Corrente Limitata)

Nella maggior parte dei motori BLDC, per velocità basse o moderate, la coppia erogata rimane quasi costante.

  • Principio : Il motore è limitato in corrente, e la coppia è direttamente proporzionale a questa corrente.

  • Espressione semplificata :

\(C≈C_{nom}\)

  • Gamma tipica : dall'arresto fino alla velocità di transizione.

  • Caratteristica : Il motore fornisce la sua coppia nominale, ideale per l'avviamento, il trasporto di carichi pesanti o le salite.

Attenzione : La corrente non deve superare il limite massimo del motore, altrimenti si rischia il surriscaldamento o l'attivazione delle protezioni.

2. La Zona a Potenza Quasi Costante

Oltre la velocità di transizione, la coppia inizia a diminuire man mano che la velocità aumenta.

  • Principio : La tensione disponibile al motore diventa il limite. Poiché la forza elettromotrice (FEM) aumenta con la velocità, il motore non può più mantenere la coppia nominale.

  • Espressione semplificata :

\(P≈C⋅ω≈constante⟹C∝ \frac {1}{ω}\)


  • Gamma tipica : velocità superiori alla velocità di transizione.

  • Caratteristica : Il motore funziona a potenza quasi costante, il che è tipico durante spostamenti rapidi o carichi leggeri ad alta velocità.

3. Applicazione Pratica per il Dimensionamento

La curva coppia/velocità guida la scelta dei rapporti di riduzione e delle strategie di controllo.

  1. Scegliere un rapporto di riduzione adeguato :

    • Permette di rimanere nella zona a coppia quasi costante durante le fasi critiche (avviamento, salita).

    • Evita i sovracorrenti e ottimizza l'efficienza.

  2. Evitare la zona a bassa coppia per i carichi pesanti :

    • Ad alta velocità, la coppia diminuisce. Un carico troppo elevato rischia di bloccare il motore o di saturare la corrente.

  3. Ottimizzare l'uso della potenza :

    • Comprendere la transizione coppia → potenza costante permette di dimensionare correttamente il motore e il controller, e di garantire un funzionamento sicuro e duraturo.

4. Esempio Semplificato

Immaginiamo un motore BLDC 48 V con:

  • Coppia nominale: 10 Nm

  • Velocità di transizione: 3000 giri/min

  • 0 → 3000 giri/min : coppia quasi costante ≈ 10 Nm

  • >3000 giri/min : la coppia diminuisce con la velocità, potenza quasi costante

Per un veicolo agricolo, è quindi consigliato scegliere un rapporto di riduzione che permetta al motore di rimanere sotto i 3000 giri/min a carico massimo, garantendo così una coppia sufficiente per avviare o salire una pendenza senza sovracorrente.

Conclusione

La curva coppia/velocità di un motore BLDC, anche in modello semplificato, è uno strumento indispensabile per:

  • Dimensionare correttamente il motore e il riduttore.

  • Garantire una coppia sufficiente all'avviamento o in salita.

  • Ottimizzare l'efficienza e proteggere il motore contro le sovracorrenti.

Comprendere questa curva permette di trarre il massimo vantaggio dai motori BLDC 48 V in tutte le applicazioni in cui coppia e prestazioni sono critiche.


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