Motori elettrici a magneti permanenti: efficienza e risparmio

I motori elettrici rappresentano il 70 per cento di tutti i consumi industriali di energia

E non c’é da stupirsi: non solo il motore elettrico rappresenta il cuore pulsante di
tutti gli elettrodomestici di cui siamo oggi circondati, ma da quando é stato
inventato non ha piú smesso di evolversi portando con sé progresso e sviluppo
economico e sociale.

Semplicemente: non se ne puó piú fare a meno. Il motore elettrico é versatile, si adatta a
molteplici usi pressoché in ogni campo civile e industriale, á facile da usare,
á economico (modello piú, modello meno).

Il rovescio della medaglia é, che, appunto, un motore elettrico… consuma elettricitá.

L’Unione europea periodicamente emette direttive che obbligano i produttori a precisi standard di efficienza sempre
piú avanzati, un po’ come avviene per le automobili (dal 2017 la classe IE3 é,
obbligatoria per tutti i motori di potenza compresa tra 0,75 e 375 kW e presto
arriverá, la IE4, ancora piú restrittiva).

Sull’altro fronte, le aziende sono alla ricerca di modelli e versioni che, garantendo le
stesse performance meccaniche, permettano
di risparmiare sui costi energetici e di gestione
.

Un buon compromesso appare, oggi, il motore
elettrico sincrono a magneti permanenti senza spazzole
. Rispetto al piú,
tradizionale modello a spazzole

  • é piú silenzioso
  • é piú affidabile (ha un bassissimo parametro MTBS, che indica il tempo
    medio tra i guasti)
  • necessita di poca o nulla manutenzione
  • puó essere utilizzato in ambienti infiammabili
  • a paritá di potenza ha un prezzo competitivo

Caratteristiche del motore brushless a magneti permanenti

Come dice la parola stessa, si tratta di un motore senza spazzole. L’impiego dei
magneti permanenti é necessario dato che, appunto, non sono previsti contatti
sul rotore.

Si tratta di motori adatti a dispositivi che richiedono un controllo
preciso
, come i robot e i sistemi di servoazionamento e, in generale,
quando serve affidabilitá, poca manutenzione, silenziositá, controllo della velocitá.

Come detto, non essendoci parti striscianti non si creano scintille o rumori da attrito. Questo rende il motore brushless
adatto ad essere impiegato in ambienti dove le scintille potrebbero creare
pericolo, per esempio in ambienti con gas
infiammabili
.

 

In particolare, questi motori

  • possono funzionare a velocitá piú
    elevate
    (fino a 100.000 giri/min. rispetto ai 20.000 giri/min dei motori a
    spazzole);
  • hanno una vita utile piú lunga
    (oltre 10.000 ore di funzionamento);
  • sono piú affidabili;
  • ad eccezione dei cuscinetti, non contengono pezzi soggetti ad usura, il che riduce le operazioni di
    manutenzione.

Altri vantaggi sono rappresentati:

dall’aumento dell’efficienza (grazie all’assenza di attrito)

  • dalla riduzione
    dell’ingombro
    complessivo a paritá di prestazioni (in alcuni casi, con il doppio di potenza e coppia
    rispetto all’asincrono, offre riduzione di pesi ed ingombri fino a due taglie
    meccaniche).
  • dalla riduzione delle
    perdite
    , dovuto all’assenza di corrente di rotore.

Il controllo della velocitá é un altro plus di questo tipo di motori elettrici. I
modelli piú evoluti dispongono di un controllo
sensorless
, che garantisce un aumento dell’affidabilità dovuta
all’assenza di trasduttori pur mantenendo ottime prestazioni nel controllo di
velocità.

 

Sempre piú diffusi

Date queste caratteristiche, i motori
brushless a magneti permanenti stanno conoscendo una diffusione esponenziale. Per dire, gli ultimi modelli di
veicoli elettrici Tesla montano motori sincroni a magneti permanenti al posto dei motori
asincroni ad induzione perché hanno performance migliori e una maggiore
autonomia.

 

E questo nonostante lo svantaggio dell’alto costo dei magneti
permanenti, soprattutto quelli di prima scelta come le terre rare.

 

Infatti, data l’alta efficienza (per esempio
questi modelli giá soddisfano i livelli di efficienza IE4 che anticipano le
future direttive UE), il rientro
dell’investimento é molto rapido
grazie all’elevato rendimento – rispetto
al motore asincrono in tutte le condizioni di velocitá e carico – e al
risparmio sulla bolletta elettrica.