Motore elettrico

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.