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.