Motore elettrico

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    Un motore elettrico è una macchina di conversione elettromeccanica dell’energia (cioè capace di convertire l’energia elettrica in energia meccanica), costituiti da una parte fissa (statore) e da una parte mobile (rotore o slittore, a seconda che la macchina sia di tipo ruotante o lineare) separate da una piccola intercapedine di aria di spessore uniforme, chiamata traferro.

    Classificazione dei motori elettrici

    Possono essere classificati in differenti modi, ad esempio:

    • a corrente continua, asincroni, sincroni, brushless, passo-passo, SR;
    • a corrente alternata;
    • con spazzole, senza spazzole;
    • rotanti (ideali per la maggior parte delle applicazioni), lineari, alternati;
    • a bassa dinamica (per ventilatori, pompe, ecc.), ad alta dinamica (per macchine utensili, robot, ecc.), per moti di tipo incrementale (per stampanti, ecc.);
    • a velocità costante o leggermente decrescente al crescere del carico (vantaggiosi in molte applicazioni, ad esempio la velocità di rotazione di un mandrino di un tornio non deve dipendere dalle dimensioni del truciolo asportato);
    • a velocità fortemente decrescente al crescere del carico (convenienti nelle applicazioni in cui il campo di variazione della coppia è molto ampio, ad esempio nella trazione elettrica, dove l’uso di motori a velocità costante o leggermente decrescente al crescere del carico risulta antieconomico in quanto il dimensionamento è determinato dalla coppia massima).

    Per quanto riguarda la scelta del tipo di motore per una data applicazione, questa è influenzata da differenti fattori, quali:

    • costi di acquisto;
    • costi di funzionamento (rendimento, manutenzione periodica);
    • rapporto coppia/inerzia (per sistemi ad elevate prestazioni);
    • rapporto potenza/peso (per sistemi aviotrasportati, bracci di robot);
    • complessità di controllo del moto;
    • affidabilità;
    • ondulazione di coppia;
    • campo di variabilità della velocità;
    • caratteristiche di avviamento e di frenatura;
    • ambiente in cui devono operare;
    • tipo di funzionamento (a velocità e carico costanti o selezionati tra un piccolo insieme di valori, intermittente, ciclico, vario);
    • grandezza da regolare (velocità, posizione, coppia), tipo di regolazione (grossolana, molto precisa).

    Materiali impiegati nei motori elettrici

    I materiali utilizzati per realizzare i motori elettrici sono sostanzialmente di tipo magnetico, conduttore ed isolante. Tra i materiali conduttori il rame è di gran lunga il conduttore più usato per la sua bassa resistività, le ottime proprietà tecnologiche (trafilabilità, facilità di laminazione, saldabilità, ecc.) e le elevate proprietà meccaniche. L’alluminio è un altro materiale conduttore utilizzato ma, rispetto al rame, pur essendo meno costoso e presentando valori inferiori di peso specifico e temperatura di fusione, possiede caratteristiche elettriche e meccaniche inferiori.

    I materiali ferromagnetici si suddividono in dolci e duri o magneti permanenti, a seconda che i relativi processi di magnetizzazione siano praticamente reversibili o presentino una considerevole isteresi.

    Infine abbiamo i materiali isolanti, da cui dipende il funzionamento e la durata delle macchine elettriche, in quanto sono gli elementi più sensibili alle sollecitazioni termiche, dielettriche e meccaniche. Le principali proprietà dei materiali isolanti sono: la rigidità dielettrica (il più alto valore del gradiente di tensione che il materiale può sopportare senza che avvenga la scarica), la costante dielettrica e la conduttività termica.

    Un aumento di 10 °C della temperatura di esercizio produce circa il dimezzamento della durata di vita di un dielettrico. In base alle proprietà di resistenza alla temperatura vengono definite le seguenti classi di isolamento:

    • A 105 °C
    • E 120 °C
    • B 130 °C
    • F 155 °C
    • H 180 °C
    • C oltre 180 °C.