Un motore di perforazione è progettato per convertire l’energia elettrica in movimento meccanico. Il mercato è pieno di un’ampia varietà di motori in grado di gestire diverse applicazioni e diversi requisiti di potenza. I due tipi più comuni di motori includono motori brushless e spazzolati. Sebbene siano basati sugli stessi principi fisici, la loro struttura, le prestazioni e il controllo differiscono in modo significativo.,
In Di fretta?
Il motore brushless, che sta diventando sempre più popolare tra gli utenti fai da te e professionali, non è nuovo sul mercato. Per capire la sua origine, è importante guardare indietro alle invenzioni di Ernst Werner von Siemens nel 1856. Sebbene rudimentali, le invenzioni hanno subito una serie di miglioramenti nel corso dei decenni, uno dei quali era un reostato per controllare con precisione la velocità di rotazione dell’albero.,
Il viaggio del motore brushless alla ribalta iniziò nei primi anni 1960 con l’arrivo di un dimmer di potenza che aveva la capacità di convertire la corrente alternata (AC) in corrente continua (DC). Nel 1962, T. G. Wilson e P. H. Trickey pubblicarono un articolo che descriveva un motore brushless funzionante a corrente continua. Le unità erano dotate di una tecnologia che sfruttava il magnetismo e successivamente contrastata da un dispositivo elettrico. La principale rivelazione dietro il concetto del motore brushless è stata l’assenza di un interruttore fisico per trasmettere la corrente.,
Tuttavia, non è stato fino al 1980 che il motore brushless ha davvero iniziato bene. La maggiore disponibilità di magneti permanenti combinati con transistor ad alta tensione ha permesso a questo tipo di motore di generare tanta potenza quanto i motori spazzolati. I miglioramenti al motore brushless sono continuati senza sosta negli ultimi tre decenni. Questo ha trasformato il modo in cui i produttori di trapani producono utensili di perforazione efficienti. A loro volta, i clienti stanno sfruttando i vantaggi chiave associati alla varietà e ai requisiti di manutenzione ridotti.
Come funziona un motore di perforazione?,
La differenza principale tra i motori di perforazione brushless o spazzolati è che le varianti spazzolate sono in carbonio mentre le unità brushless utilizzano magneti per generare energia. Per questo motivo, i motori brushless sono più adatti, non generano attrito, producono meno riscaldamento e forniscono prestazioni migliori. Inoltre, le unità brushless riducono significativamente la manutenzione, che si riduce alla spolverata e non è necessario sostituire le spazzole usurate.
In un motore brushless, la commutazione degli avvolgimenti non è meccanica ma azionata elettronicamente da un dispositivo noto come controller., Ciò trasforma la corrente CONTINUA in una corrente trifase a frequenza variabile e fornisce successivamente le bobine del motore per creare il campo rotante. È comprensibile che con questo principio di potenza, le bobine siano fissate nel motore e non ruotino come nei motori spazzolati.
Tutti i motori brushless hanno un design relativamente simile. Sono dotati di uno statore fisso, che tiene le bobine e un rotore mobile su cui sono incollati i magneti permanenti. Gli avvolgimenti possono essere costruiti in modi diversi sotto forma di stella o triangolo., La maggior parte dei brushless ha un rotore interno che gira velocemente fino a 100.000 giri / min.
Cosa sono i pennelli?
Le spazzole sono essenziali per il corretto funzionamento degli utensili a motore spazzolati, come trapani, martelli pneumatici, pialle, tagliasiepi e smerigliatrici. Le spazzole di carbone sono scelte in base alla marca e al tipo di strumento. Sono installati sulla parte fissa di un motore per garantire una trasmissione ottimale della potenza al rotore (la parte rotante). Forniscono la commutazione senza la scintilla.
Lavorando in coppia, questi componenti sono parti soggette ad usura e soggette ad attrito., Le spazzole di carbone sono in contatto permanente con gli anelli di contatto. Realizzati in grafite, questi componenti sono disponibili in diversi tipi. Possono essere dotati di una molla, un connettore (un filo con spina) o senza un portaspazzole. Le spazzole sono disponibili in diverse dimensioni e forme (quadrato, rettangolare principalmente) e possono avere scanalature per migliorare la guida.
La velocità del trapano è specificata come parte della coppia, che dipende dalla forza del campo magnetico. Le spazzole di carbone a molla sono fissate a una molla dotata di una piastra per garantire il passaggio regolare della potenza., In alcuni casi, le spazzole sono montate su un portaspazzole che incorpora una molla progettata per aumentare la spinta.
D’altra parte, le spazzole breaker vengono utilizzate per interrompere il funzionamento del motore e, in definitiva, il trapano prima della completa usura del materiale di grafite. Questo ha lo scopo di mantenere prestazioni ottimali.
I produttori di utensili elettrici portatili, tra cui trapani, in genere vendono spazzole compatibili con le loro macchine. Le dimensioni sono espresse in millimetri o pollici, che rappresentano lo spessore, la profondità e la larghezza., Tuttavia, queste specifiche possono variare da un produttore all’altro.
Svantaggi dei motori spazzolati
Sebbene i motori spazzolati siano economici, affidabili e abbiano un elevato rapporto di coppia o inerzia, presentano anche una serie di svantaggi. Questi componenti si consumano nel tempo producendo polvere. Questo tipo di motore richiede una manutenzione regolare per pulire o sostituire le spazzole. Hanno anche una bassa capacità di dissipazione del calore a causa delle limitazioni del rotore, dell’elevata inerzia del rotore, della bassa velocità massima e dell’interferenza elettromagnetica (EMI) dovuta all’arco sulle spazzole.,
Il principio di funzionamento dei motori brushless è lo stesso dei motori con spazzole (controllo di commutazione tramite il feedback di posizione dell’albero interno) ma il loro design generale è diverso. Il design delle unità brushless riduce la resistenza interna e aiuta a dissipare il calore generato nelle bobine dello statore. L’efficienza è quindi migliore poiché il calore delle bobine può dissiparsi in modo più efficiente grazie all’involucro del motore stazionario molto più grande.
A differenza del motore spazzolato, il magnete permanente sull’unità brushless è montato sul rotore., Lo statore è scanalato in acciaio laminato e contiene gli avvolgimenti della bobina. D’altra parte, le unità spazzolate richiedono pochi o nessun componente esterno e quindi funzionano bene in condizioni restrittive.
Che cosa è un motore brushless trapano?
Quando si cerca di capire cosa significa brushless, è fondamentale considerare il design di base di questi motori. Gli avvolgimenti dello statore possono essere disposti in stella (o Y) o in delta., La laminazione dell’acciaio può essere eseguita con o senza scanalature. Un motore di perforazione senza scanalature ha un’induttanza inferiore. Può, quindi, funzionare più velocemente e causare meno increspature a velocità inferiori. Il suo principale svantaggio sono i fattori di costo più elevati poiché è necessario moltiplicare gli avvolgimenti per compensare uno spazio aereo più ampio.
Il numero di poli del rotore può variare a seconda dell’applicazione. Più poli aumentano la coppia ma riducono la velocità massima. Il materiale utilizzato per realizzare i magneti permanenti ha anche conseguenze sulla coppia massima, che aumenta con la densità del flusso.,
Poiché la commutazione deve essere eseguita elettronicamente, il controllo di un motore brushless è molto più complesso rispetto ai semplici schemi associati alle unità spazzolate. Vengono utilizzati sia metodi di controllo analogici che digitali. Il blocco di controllo di base è simile a quello dei motori spazzolati, ma è obbligatorio un controllo ad anello chiuso.
Sui motori brushless vengono utilizzati tre tipi principali di algoritmi di controllo: commutazione trapezoidale, commutazione sinusoidale e controllo vettoriale (o orientato al campo)., Ogni algoritmo di controllo può essere implementato in modi diversi a seconda della codifica del software e della progettazione hardware. Ognuno offre vantaggi e svantaggi specifici.
La commutazione trapezoidale richiede la più semplice circuiteria e software di controllo che lo rende una soluzione ideale per applicazioni entry-level. Utilizza un processo in sei fasi utilizzando il feedback della posizione del rotore. La commutazione trapezoidale controlla efficacemente la velocità e la potenza del motore, ma soffre di ondulazione della coppia durante la commutazione, in particolare a basse velocità.,
La commutazione sensorless (stimando la posizione del rotore misurando l’EMF posteriore del motore) fornisce prestazioni impressionanti al costo di una maggiore complessità dell’algoritmo. Rimuovendo i sensori ad effetto hall e i loro circuiti di interfaccia, questa commutazione senza sensori riduce i costi di componenti e installazione e semplifica la progettazione del sistema. Questo aiuta a rispondere alla domanda, cos’è un motore brushless?,
Vantaggi di un Motore Brushless
motore Brushless tecnologia, non solo migliora la potenza dei vostri utensili elettrici senza fili, ma si estende anche loro ciclo di vita. Con questi motori, non avrai praticamente preoccupazioni di manutenzione.
I vantaggi della tecnologia brushless sono numerosi. L’assenza di spazzole elimina i problemi associati al surriscaldamento e ai guasti., La durata del motore brushless è quindi correlata solo ai cuscinetti. Il motore brushless è più compatto e da due a tre volte più leggero delle unità spazzolate. Ciò migliora la portabilità oltre a ridurre le vibrazioni e il rumore.
Le commutazioni elettroniche consentono un posizionamento preciso. Il motore raggiunge velocità fino a 50.000 giri / min con rotori bilanciati in modo ottimale. Il modulo elettronico offre una maggiore flessibilità con una gamma più ampia di variazione e soprattutto il mantenimento della coppia fin dall’inizio.,
Senza attrito tra il rotore e lo statore, l’efficienza migliora significativamente. Il calore e l’attrito sono ridotti mentre l’energia della batteria è ottimizzata. Ciò aumenta la potenza e l’autonomia fino al 25% con le batterie convenzionali. Secondo i produttori, le ultime generazioni di batterie agli ioni di litio forniscono fino al 50 o anche al 60 percento di maggiore autonomia.
L’assenza di attrito consente al motore di funzionare senza produrre scintille anche durante applicazioni intensive., La tecnologia brushless non ha una zona di contatto, che riduce notevolmente l’usura e la manutenzione. Questo offre diversi vantaggi: il motore è più efficiente dal punto di vista energetico, previene il surriscaldamento, elimina la necessità di sostituire le spazzole e gli utenti godono di una maggiore durata della batteria-troverete che il miglior trapano a batteria funziona su un motore brushless.
Spazzolato vs motori brushless: perché il costo aggiuntivo?
In un motore elettrico convenzionale, il rotore (parte rotante della macchina) viene azionato all’interno dello statore (parte fissa)., Entrambi sono collegati da un collegamento elettrico: il collettore o il commutatore, che è in contatto con piccole spazzole di carbone.
Con la tecnologia brushless, il rotore è costituito da magneti e lo statore di bobine che vengono alternativamente caricati positivamente o negativamente. Così, i poli si attraggono e respingono permettendo al motore di girare. Il vantaggio è che non vi è alcun contatto fisico tra il rotore e lo statore. L’energia passa da uno all’altro attraverso il magnetismo tra elettromagneti.,
Alimentato da una corrente continua, il motore funziona con una corrente alternata prodotta da una scheda elettronica che trasforma la corrente continua in trifase a frequenza variabile. Pertanto, le bobine vengono alimentate alternativamente per creare un campo rotante e quindi la rotazione. Il modulo elettronico, integrato nel motore o in un alloggiamento regola continuamente la corrente in modo che il motore funzioni alla massima efficienza. Ciò migliora le prestazioni complessive e quindi fornisce un reale rapporto qualità-prezzo.
Che è meglio: brushless vs spazzolato motore?,
In sintesi, i motori brushless sono migliori delle unità spazzolate. Gli utenti possono usufruire di manutenzione ridotta, maggiore efficienza, riduzione del calore e del rumore. I motori brushless sono unità sincrone con uno o più magneti permanenti. Gli elettroutensili con motore brushless sono ora considerati prodotti di fascia alta.
Un motore a corrente continua è costituito da due parti elettriche: lo statore e il rotore. Quando si alimenta il motore, crea un’interazione magnetica che mette in movimento il motore. Quando si inverte la direzione della tensione che alimenta il motore, gira nella direzione opposta.,
