Quandu l'ingegneri sò affruntati cù a sfida di cuncepisce l'equipaggiu elettricu per eseguisce travaglii meccanichi, puderanu pensà à cumu i segnali elettrici sò cunvertiti in energia. Allora l'attuatori è i mutori sò trà i dispositi chì cunverte i signali elettrici in muvimentu. I mutori scambianu energia elettrica à energia meccanica.

U tipu più simplice di mutore hè u mutore DC brushed. In stu tipu di mutore, u currente elettricu passa per bobine chì sò disposti in un campu magneticu fissu. U currente genera campi magnetichi in i bobine; questu provoca l'assemblea di a bobina per girà, cum'è ogni bobina hè alluntanata da u polu simile è tiratu versu u polu sfarente di u campu fissu. Per mantene a rotazione, hè necessariu d'inversione continuamente u currente, in modu chì a polarità di a bobina si vulterà continuamente, facendu chì e bobine cuntinueghjanu "perseguite" i poli fissi sfarente. U putere à e bobine hè furnitu per mezu di spazzole conduttive fissi chì facenu cuntattu cù un commutatore rotativu; hè a rotazione di u commutatore chì provoca l'inversione di u currente attraversu e bobine. U commutatore è i spazzole sò i cumpunenti chjave chì distingue u mutore DC brushed da altri tipi di mutore. A figura 1 illustra u principiu generale di u mutore brushed.

Figura 1: Funzionamentu di u Brushed DC Motor.

I spazzole fissi furniscenu energia elettrica à u commutatore rotativu. Quandu u commutatore gira, inverte continuamente a direzzione di u currente in e bobine, invirtendu a polarità di a bobina in modu chì e bobine mantene a rotazione diritta. U commutatore gira perchè hè attaccatu à u rotore nantu à quale sò muntati i bobine.

Cum'è u so nome implica, i motori brushless DC ùn usanu micca spazzole. Cù i motori spazzolati, i spazzole trasmettenu corrente à traversu u commutatore in e bobine nantu à u rotore. Allora cumu un mutore brushless passa a corrente à e bobine di u rotore? Ùn hè micca, perchè e bobine ùn sò micca situate nantu à u rotore. Invece, u rotore hè un magnetu permanente; i bobine ùn giranu micca, ma sò invece fissi in u locu nantu à u stator. Perchè e bobine ùn si movenu micca, ùn ci hè micca bisognu di spazzole è un commutatore. (Vede a figura 3.)

Cù u mutore spazzolatu, a rotazione hè ottenuta cuntrullendu i campi magnetichi generati da e bobine nantu à u rotore, mentre chì u campu magneticu generatu da i magneti stazionari resta fissu. Per cambià a velocità di rotazione, cambiate a tensione per i bobine. Cù un mutore BLDC, hè u magnetu permanente chì gira; a rotazione hè ottenuta cambiendu a direzzione di i campi magnetichi generati da e bobine stazionarie circundante. Per cuntrullà a rotazione, aghjustate a magnitudine è a direzzione di u currente in queste bobine.

Siccomu u rotore hè un magnetu permanente, ùn hà micca bisognu di corrente, eliminendu a necessità di spazzole è commutatore. A currente à e bobine fissi hè cuntrullata da l'esternu.

Un mutore BLDC cù trè bobine nantu à u stator averà sei fili elettrici (dui à ogni bobina) chì si estendenu da queste bobine. In a maiò parte di l'implementazione, trè di sti fili seranu cunnessi internamente, cù i trè fili rimanenti chì si estendenu da u corpu di u mutore (in cuntrastu à i dui fili chì si estendenu da u mutore spazzolatu descritto prima). U cablaggio in u casu di u mutore BLDC hè più cumplicatu chè solu cunnette i terminali pusitivi è negativi di a cellula di putenza; Fighjemu più attentamente cumu si travaglianu sti mutori in a seconda sessione di sta serie. Quì sottu, cuncludemu fighjendu i vantaghji di i motori BLDC.

Un grande vantaghju hè l'efficienza, postu chì questi mutori ponu cuntrullà continuamente à a forza di rotazione massima (torque). I mutori spazzolati, invece, righjunghjenu u torque massimu solu in certi punti di a rotazione. Per un mutore brushed per furnisce u listessu torque cum'è un mudellu brushless, avissi bisognu di utilizà magneti più grande. Hè per quessa chì ancu i picculi mutori BLDC ponu furnisce una putenza considerable.

U sicondu vantaghju maiò - in relazione à u primu - hè a cuntrullabilità. I mutori BLDC ponu esse cuntrullati, utilizendu meccanismi di feedback, per furnisce precisamente u torque è a velocità di rotazione desiderate. U cuntrollu di precisione riduce u cunsumu d'energia è a generazione di calore, è, in i casi induve i mutori sò alimentati da a batteria, allunga a vita di a bateria.

I mutori BLDC offrenu ancu una alta durabilità è una bassa generazione di rumore elettricu, grazia à a mancanza di spazzole. Cù i motori spazzolati, i spazzole è u commutatore si sguassate per via di u cuntattu in muvimentu cuntinuu, è ancu pruduce scintille induve u cuntattu hè fattu. U rumore elettricu, in particulare, hè u risultatu di i forti scintille chì tendenu à accade in i spazii induve i spazzole passanu sopra i spazii in u commutatore. Hè per quessa chì i mutori BLDC sò spessu cunsiderati preferibili in l'applicazioni induve hè impurtante per evità u rumore elettricu.

Avemu vistu chì i mutori BLDC offrenu una alta efficienza è cuntrollu, è chì anu una longa vita operativa. Allora chì sò boni per ? Per via di a so efficienza è longevità, sò largamente utilizati in i dispositi chì funzionanu continuamente. Sò longu usatu in lavatrici, climatizzatori è altri elettronica di u cunsumu; è più ricenti, si prisentanu in i fanali, induve a so alta efficienza hà cuntribuitu à una riduzione significativa di u cunsumu di energia.

Sò ancu esse aduprati per guidà e macchine di vacuum. In un casu, un cambiamentu in u prugramma di cuntrollu hà risultatu in un grande saltu in a velocità di rotazione - un esempiu di a cuntrullabilità superlativa offerta da questi muturi.

I mutori BLDC sò ancu utilizati per spinà i discu duru, induve a so durabilità mantene e unità operanu in modu affidabile à longu andà, mentre chì a so efficienza energetica cuntribuisce à a riduzione di l'energia in una zona induve questu hè diventatu sempre più impurtante.

Pudemu aspittà di vede i mutori BLDC utilizati in una gamma più larga di applicazioni in u futuru. Per esempiu, prubabilmente seranu largamente utilizati per guidà i robots di serviziu - robots chjuchi chì furniscenu servizii in campi diversi da a fabricazione. Un pò pensà chì i mutori stepper seranu più adattati in stu tipu d'applicazioni, induve i impulsi puderanu esse usatu per cuntrullà precisamente u pusizioni. Ma i mutori BLDC sò megliu adattati per cuntrullà a forza. È cù un mutore stepper, tenendu a pusizione di una struttura cum'è un bracciu roboticu necessitava un currente relativamente grande è cuntinuu. Cù un mutore BLDC, tuttu ciò chì serà necessariu hè un currente proporzionale à a forza esterna, chì permette un cuntrollu più efficiente di u putere. I mutori BLDC ponu ancu rimpiazzà i mutori di corrente continua brushed in carretti di golf è carretti di mobilità. In più di a so efficienza megliu, i mutori BLDC ponu ancu furnisce un cuntrollu più precisu, chì à u turnu pò allargà ancu a vita di a bateria.

I mutori BLDC sò ancu ideali per i droni. A so capacità di furnisce un cuntrollu di precisione li rende soprattuttu adattati per i droni multirotori, induve l'attitudine di u drone hè cuntrullata cuntrollendu precisamente a velocità di rotazione di ogni rotore.

In questa sessione, avemu vistu cumu i mutori BLDC offrenu un'eccellente efficienza, cuntrollu è longevità. Ma un cuntrollu attentu è propiu hè essenziale per prufittà pienamente di u putenziale di sti mutori. In a nostra prossima sessione, guardemu cumu travaglianu sti mutori.