La differenza principale è che un motore a spazzole utilizza spazzole fisiche e un commutatore per fornire corrente elettrica agli avvolgimenti del motore, mentre un motore brushless (BLDC) utilizza controllori elettronici al posto delle spazzole per commutare la corrente elettrica negli avvolgimenti. Nei motori a spazzole, il design è semplice, economico e offre una buona coppia a basse velocità, ma genera attrito e usura nel tempo, richiedendo manutenzione regolare. I motori brushless sono più complessi da integrare ma eliminano l’attrito, con conseguente maggiore efficienza, vita utile più lunga, funzionamento più silenzioso e minore manutenzione.
| Caratteristica | Motore a spazzole | Motore brushless |
|---|---|---|
| Efficienza | Media | Alta |
| Durata | Breve, a causa dell’usura delle spazzole | Lunga, poiché non ci sono spazzole soggette a usura |
| Prestazioni | Velocità media, alta coppia di avviamento | Velocità superiore |
| Rumore | Rumoroso per l’attrito delle spazzole | Silenzioso, grazie alla riduzione dell’attrito |
| Costo | Costo iniziale inferiore | Costo iniziale più elevato dovuto ai circuiti di controllo complessi |
| Complessità | Semplice, può essere comandato con interruttori a bilanciere o simili | Complesso, richiede un controllore elettronico |
Scopri tutti i nostri attuatori lineari elettrici, dai micro agli industriali!
Motore CC a spazzole
Un motore CC a spazzole è composto da alcuni componenti principali che, insieme a un’alimentazione CC, creano un motore rotante. La configurazione dell’indotto, del commutatore, delle spazzole e del magnete di campo è mostrata nella Figura 1 qui sotto.
Figura 1: Disegno (sinistra) ed esempio reale (destra) di motori CC a spazzole
Il nostro disegno mostra un indotto semplificato per visualizzare più facilmente la corrente che lo attraversa; tuttavia, i motori CC a spazzole hanno più avvolgimenti di bobine sul loro indotto. Le spazzole caricano il commutatore, che fornisce corrente attraverso l’indotto con polarità opposta rispetto al magnete permanente. Questo fa ruotare l’indotto per l’attrazione dei magneti.
I motori CC a spazzole sono facili da usare poiché sono tra i tipi di motori più semplici; tuttavia, hanno una durata inferiore rispetto ai motori brushless. A causa del contatto fisico delle spazzole con il commutatore, le scintille sono un problema comune nei motori a spazzole. Questo contatto fisico, inoltre, consuma le spazzole nel tempo e comporta una certa perdita di energia dovuta all’attrito generato.
Scegli il sistema di controllo giusto per il tuo attuatore dalla nostra ampia selezione!
Controllore per motore CC brushless
Un motore CC brushless (BLDC) elimina le principali inefficienze del corrispondente motore a spazzole. Il motore è composto da magneti permanenti e bobine che, attraverso una serie di intervalli di eccitazione perfettamente temporizzati, fanno ruotare il magnete permanente al centro attorno alle bobine che lo circondano. Abbiamo incluso un diagramma di un motore brushless come riferimento nella Figura 2 qui sotto.
Figura 2: Disegno (sinistra) ed esempio reale (destra) di motori CC brushless
Le bobine del motore brushless vengono eccitate in una sequenza specifica (Figura 3), che fa ruotare i magneti permanenti sul rotore. Questo avviene senza alcun contatto fisico e consente un motore CC più efficiente e duraturo.
Figura 3: Sequenza di eccitazione delle bobine
Per seguire l’uscita mostrata in Figura 3, il motore CC brushless richiede un’unità di controllo elettronica (ECU) per determinare la posizione del rotore e quali bobine eccitare.
A differenza dei motori CC a spazzole, che richiedono 12VDC applicati direttamente ai capi del motore per ruotare, il motore CC brushless richiede alimentazione trifase. Ciò significa che un controllore per motori CC brushless deve fornire la potenza appropriata alle diverse bobine per ottenere la rotazione. Utilizzando il nostro LC-241 Brushless DC Motor Controller, è possibile applicare 12VDC a 5A ai terminali di ingresso tramite un alimentatore. Questo viene quindi convertito in potenza trifase per controllare i nostri motori brushless personalizzati. Nella prossima sezione, uno schema di cablaggio di base aiuterà nel test di un attuatore CC brushless.
Collegare motori brushless a interruttori a bilanciere
Progressive Automations offre l’attuatore lineare mini PA-14 anche in versione CC brushless per ordini personalizzati. Il nostro schema di cablaggio per gli attuatori PA-14 brushless è riportato nella Figura 4 qui sotto.
Figura 4: Schema di cablaggio per attuatore PA-14 brushless
Step 1
Collegare i 3 fili del controllore del motore dall’attuatore PA-14 brushless al LC-241 Brushless DC Motor Controller. I fili sono tipicamente verde, blu e bianco, che andranno collegati rispettivamente ai morsetti U, V e W. Assicurarsi che le connessioni del motore brushless siano ben serrate. Se i fili sono di colori diversi, collegarli nell’ordine sbagliato farà semplicemente muovere l’attuatore lineare elettrico nella direzione opposta a quella prevista.
Step 2
Collegare il pin SPD alla massa (Ground) della tua sorgente di alimentazione 12 VDC per attivare il potenziometro integrato per il controllo della velocità. Assicurarsi che questo potenziometro sia ruotato in senso orario per la massima velocità.
Step 3
Collegare il pin GND ai pin comuni sul interruttore a bilanciere.
Step 4
Collegare il pin RUN a entrambi i lati dell’interruttore a bilanciere. Questo è importante perché sia l’avanzamento sia l’inversione richiedono che il pin RUN vada a massa per funzionare.
Step 5
Collegare il pin REV a un lato dell’interruttore a bilanciere. Questo lato sarà quello della direzione inversa dell’interruttore.
Step 6
Applicare 12VDC al controllore del motore CC brushless; all’accensione iniziale si può udire un suono di indicazione.
Figura 5: Cablaggio fisico dell’attuatore PA-14 brushless
La configurazione di base è ora completa; usando l’interruttore a bilanciere, l’attuatore può essere esteso e retratto. Il problema con un attuatore a motore CC brushless è che i finecorsa interni non sono in grado di interrompere l’alimentazione all’attuatore come accade per i motori CC a spazzole. Questo perché la potenza che entra nel motore PA-14 brushless è trifase. L’attuatore elettrico PA-14 brushless è dotato di feedback dei finecorsa integrato, utilizzabile con un PLC o un microcontrollore per indicare che l’attuatore è a fine corsa. Il feedback agisce come un interruttore da normalmente chiuso a normalmente aperto, essenziale per integrare un attuatore PA-14 brushless in applicazioni reali.
Abbiamo anche un articolo su Estendere e retrarre continuamente la Corsa di un attuatore con un motore CC brushless con esempi di codice.
Il nuovo e migliorato attuatore mini PA-01 (upgrade del PA-14) è il modello attuale che offriamo con una varietà di vantaggi aggiuntivi. Per un confronto, consulta le tabelle seguenti e aggiorna con sicurezza!
|
|
PA-01 |
PA-14 |
|
Opzioni di carico dinamico |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lbs |
35, 50, 75, 110, 150 lbs |
|
Carico massimo |
225 lbs |
150 lbs |
|
Velocità massima |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
|
Grado di protezione IP |
IP65 |
IP54 |
|
Opzioni di Corsa |
1" to 40" |
1" to 40" |
|
Feedback a effetto Hall |
Opzionale |
No |
Collegare motori a spazzole a interruttori a bilanciere
La maggior parte dei nostri attuatori lineari elettrici è disponibile a stock con motori CC a spazzole. La semplicità di funzionamento dei motori CC a spazzole consente di cablare un interruttore a bilanciere tra l’alimentatore CC e il motore a spazzole senza alcun controllore aggiuntivo.
Figura 6: Schema di cablaggio di un interruttore a bilanciere a un attuatore con motore a spazzole
Lo schema di cablaggio dell’attuatore lineare sopra può essere realizzato seguendo pochi passaggi:
- I morsetti in alto a sinistra e in basso a destra devono essere collegati alla massa dell’alimentatore.
- I morsetti in alto a destra e in basso a sinistra devono essere collegati al terminale +12V dell’alimentatore.
- I morsetti al centro a destra e al centro a sinistra devono essere collegati ai 2 ingressi dell’attuatore.
Questo tipo di cablaggio dell’interruttore dell’attuatore consente all’operatore di cambiare la direzione del flusso di corrente elettrica che entra nell’attuatore per cambiare il senso di movimento. Per un esempio pratico di circuito di cablaggio di un attuatore con interruttore a bilanciere, questo video è un ottimo esempio.
Figura 7: Cablaggio fisico di un interruttore a bilanciere a un attuatore con motore a spazzole
Vuoi introdurre l’automazione in casa? Dai un’occhiata ai nostri prodotti di Domotica!
Qual è la principale differenza tra motori CC a spazzole e brushless?
I motori a spazzole utilizzano spazzole in carbonio e un commutatore per fornire corrente agli avvolgimenti del motore, mentre i motori CC brushless (BLDC) usano controllori elettronici per commutare la corrente. I motori a spazzole sono più semplici, più economici e offrono una buona coppia a basse velocità, mentre i motori brushless hanno efficienza superiore, maggiore durata e funzionamento più silenzioso.
Quale tipo di motore è migliore per un uso a lungo termine — a spazzole o brushless?
I motori brushless sono migliori per l’uso a lungo termine perché non hanno spazzole soggette a usura. Questo riduce attrito, calore e necessità di manutenzione, consentendo una vita operativa significativamente più lunga rispetto ai motori a spazzole.
Quali sono i principali vantaggi dei motori CC brushless?
I motori CC brushless offrono maggiore efficienza, durata più lunga, funzionamento più silenzioso e un controllo migliorato di velocità e coppia. Generano inoltre meno calore e richiedono poca o nessuna manutenzione, risultando ideali per applicazioni continue o di precisione.
Quali sono gli svantaggi dei motori brushless rispetto a quelli a spazzole?
I principali svantaggi dei motori brushless sono il costo iniziale più elevato e la necessità di un controllore elettronico. Questo li rende più complessi e più costosi da installare rispetto ai motori a spazzole, che sono più semplici ed economici per applicazioni di base con cicli di lavoro non continui.
I motori brushless durano davvero di più?
Sì. Poiché non hanno spazzole che si consumano per attrito, i motori brushless possono durare più a lungo dei motori a spazzole, soprattutto in applicazioni continue o ad alto ciclo di lavoro.
I motori brushless sono più efficienti o più potenti dei motori a spazzole?
I motori brushless sono più efficienti perché disperdono meno energia in calore e mantengono una coppia costante. Sebbene entrambi i tipi possano offrire prestazioni elevate, i progetti brushless forniscono migliori rapporti potenza/peso e un funzionamento complessivamente più fluido.
Un motore brushless vale il costo più elevato?
Nella maggior parte dei casi, sì. Il costo iniziale più alto è compensato da minore manutenzione, maggiore efficienza energetica e durata superiore, riducendo il costo totale di proprietà nel tempo.
I motori brushless richiedono meno manutenzione?
Sì. Poiché non ci sono spazzole o commutatori da sostituire, i motori brushless richiedono una manutenzione minima — in genere solo pulizia o ispezione periodica per polvere e detriti.
Un motore brushless può surriscaldarsi e come si può prevenire?
I motori brushless possono surriscaldarsi per cause elettriche se sovraccaricati o scarsamente ventilati, in modo che il calore generato dalla corrente non possa dissiparsi, ma ciò è meno comune rispetto ai motori a spazzole, che possono surriscaldarsi sia per cause meccaniche sia elettriche. Il surriscaldamento può essere prevenuto utilizzando un valore di carico adeguato, un controllore del motore correttamente dimensionato e garantendo un adeguato flusso d’aria.
Quale tipo di motore è migliore per attuatori lineari e sistemi di automazione?
I motori CC brushless sono generalmente la scelta migliore per attuatori lineari e sistemi di automazione. Offrono movimento più fluido, maggiore efficienza e vita operativa più lunga — tutti elementi cruciali per applicazioni precise, continue o ad alto ciclo di lavoro. I motori a spazzole, tuttavia, restano una buona opzione per applicazioni semplici o a basso costo, dove sono previsti cicli di funzionamento brevi.
In sintesi
Nei motori CC a spazzole le bobine sono al centro e ruotano attorno a magneti permanenti, mentre nei motori CC brushless il magnete permanente al centro ruota attorno alle bobine. Il design brushless è più adatto ad applicazioni che sfruttano la maggiore durata e l’efficienza energetica superiore. Per un funzionamento più semplice e immediato, le applicazioni con tempi di ciclo brevi possono beneficiare del design intuitivo dei motori CC a spazzole.
Per qualsiasi domanda o per discutere ulteriormente dei nostri prodotti, non esitare a contattarci! Siamo esperti in ciò che facciamo e vogliamo assicurarci che tu trovi la soluzione migliore per la tua applicazione.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123