La storia dei motori inizia con la scoperta dei fenomeni elettromagnetici all'inizio del XIX secolo e diventa gradualmente uno dei sistemi elettronici più importanti dell'era industriale. Con lo sviluppo della tecnologia, ingegneri e tecnici hanno inventato molti tipi di motori, inclusi motori a corrente continua (CC), motori a induzione e motori sincroni.
Essendo un tipo di motore sincrono a magnete permanente (PMSM), i motori brushless hanno una lunga storia. Tuttavia, all'inizio, a causa della difficoltà nell'avviamento e nel cambio di velocità, non è stato ampiamente utilizzato tranne che per applicazioni industriali con costosi meccanismi di controllo. Tuttavia, negli ultimi anni, con il miglioramento dei potenti magneti permanenti e la maggiore consapevolezza delle persone sul risparmio energetico, i motori brushless si sono sviluppati rapidamente in vari campi.
La differenza tra motori DC con spazzole e motori brushless
Il motore DC con spazzole (solitamente indicato come motore DC) ha le caratteristiche di buona controllabilità, alta efficienza e facile miniaturizzazione. È il tipo di motore più comunemente usato. Rispetto al motore DC con spazzole, il motore brushless non richiede spazzole e commutatori, quindi ha una lunga durata, è di facile manutenzione e ha un basso rumore di funzionamento. Inoltre, non solo ha l'elevata controllabilità del motore DC, ma ha anche un elevato grado di libertà strutturale ed è facile da integrare nell'apparecchiatura. Grazie a questi vantaggi, l'applicazione dei motori brushless si è progressivamente ampliata. Attualmente è stato ampiamente utilizzato nelle apparecchiature industriali, nelle apparecchiature per l'automazione degli uffici e negli elettrodomestici.
Condizioni di lavoro dei motori brushless
Quando il motore brushless funziona, il magnete permanente viene utilizzato prima come rotore (lato rotante) e la bobina viene utilizzata come statore (lato fisso). Quindi il circuito inverter esterno controlla la commutazione della corrente alla bobina in base alla rotazione del motore. Il motore brushless viene utilizzato insieme al circuito inverter che rileva la posizione del rotore e introduce la corrente nella bobina in base alla posizione del rotore.
Esistono tre metodi principali per il rilevamento della posizione del rotore: uno è il rilevamento della corrente, che è una condizione necessaria per il controllo orientato al campo magnetico; il secondo è il rilevamento del sensore Hall, che utilizza tre sensori Hall per rilevare la posizione del rotore attraverso il campo magnetico del rotore; il terzo è il rilevamento della tensione indotta, che rileva la posizione del rotore attraverso la variazione di tensione indotta generata dalla rotazione del rotore, che è uno dei metodi di rilevamento della posizione del motore induttivo.
Esistono due metodi di controllo di base per i motori brushless. Inoltre, esistono alcuni metodi di controllo che richiedono calcoli complessi, come il controllo vettoriale e il controllo del campo debole.
Azionamento ad onda quadra
In base all'angolo di rotazione del rotore, viene commutato lo stato di commutazione dell'elemento di potenza del circuito dell'inverter, quindi la direzione della corrente della bobina dello statore viene modificata per ruotare il rotore.
Azionamento dell'onda sinusoidale
Il rotore viene ruotato rilevando l'angolo di rotazione del rotore, generando una corrente alternata trifase con uno sfasamento di 120 gradi nel circuito dell'inverter e quindi modificando la direzione della corrente e le dimensioni della bobina dello statore.
I motori CC senza spazzole sono attualmente ampiamente utilizzati in vari campi, tra cui elettrodomestici, elettronica automobilistica, apparecchiature industriali, automazione degli uffici, robot ed elettronica di consumo portatile. In futuro, con il continuo progresso della tecnologia dei motori, l'applicazione dei motori DC senza spazzole avrà uno spazio di sviluppo più ampio.