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Sblocco della densità di prestazioni nei motori senza slot

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Perché i magneti per motori al neodimio sono importanti

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I magneti sono al centro delle discussioni globali di oggi, per ragioni sia positive che negative.

I magneti per motori svolgono un ruolo fondamentale per le prestazioni, l'efficienza e l'ottimizzazione delle dimensioni dei motori, rendendoli essenziali nella progettazione moderna. Allo stesso tempo, sono profondamente legati a complesse questioni geopolitiche e restrizioni commerciali, che ne rendono difficile l'approvvigionamento.

Per questo motivo, la comprensione della selezione dei magneti e dell'architettura dei motori è fondamentale per fornire prodotti di alta qualità. In poche parole, l'utilizzo di magneti al neodimio per i motori brushless slotless aumenta la densità di coppia e supporta motori elettrici ad alte prestazioni.

Basandosi sul nostro precedente articolo del blog sulle differenze tra motori con e senza scanalature, questo articolo esplora il modo in cui i magneti influenzano la progettazione dei motori. I motori brushless slotless a flusso radiale e i motori brushless "piatti" slotless a flusso assiale stanno guadagnando attenzione per la loro capacità di fornire una coppia di cogging pari a zero, un movimento più fluido e una migliore efficienza, soprattutto quando la qualità del magnete è ottimizzata. Se da un lato i progetti slotless traggono vantaggio da gradi di magnete più elevati, dall'altro queste scelte possono introdurre compromessi nei motori slot, rendendo questa discussione importante.

In definitiva, si distinguono due fattori di progettazione:

Numero di coppie di poli
Grado del magnete

Queste scelte hanno un impatto diretto sulla coppia, sulla velocità e sulla densità di potenza e sono quindi essenziali per ottimizzare le prestazioni dei motori CC brushless senza slot.

Combinazioni di coppie di poli

Innanzitutto, tornando alle basi: il numero di coppie di poli si riferisce al numero di coppie di poli magnetici Nord-Sud disposti intorno al rotore (o allo statore, a seconda del progetto).

Grafico dei motori in base al numero di coppie di poli, da 1 a 5, con frecce che indicano la relazione tra coppia e velocità

In fisica, la velocità finale del motore dipende inversamente dal numero di coppie di poli per una data frequenza di alimentazione. La formula della velocità sincrona è:

n_s=(120×f)/"numero di poli" =(60×f)/"numero di coppie di poli"

Dove:

n_s= velocità sincrona (RPM)

f= frequenza di alimentazione (Hz)

Principi chiave:

Un numero elevato di coppie di poli fornisce in genere una maggiore capacità di coppia ma una velocità inferiore.
Un numero ridotto di coppie di poli determina una velocità superiore ma una coppia inferiore.

Naturalmente, ciò varia a seconda delle applicazioni:

Applicazioni come i ventilatori hanno bisogno di un'alta velocità, quindi utilizzano un numero inferiore di coppie di poli.
Le applicazioni che richiedono una coppia elevata, come i sistemi di attuazione, necessitano di un numero maggiore di coppie di poli.

L'aumento del numero di coppie di poli aiuta a minimizzare il flusso magnetico per polo e a ridurre le perdite di ferro, migliorando notevolmente la fluidità della coppia. Tuttavia, per ottenere questo risultato è necessaria un'accurata progettazione degli avvolgimenti, che nel caso di progetti senza scanalature con fili di microdimensioni può risultare impegnativa. In effetti, spesso si tratta di un investimento CAPEX elevato in macchine di avvolgimento prima di poter prendere in considerazione qualsiasi personalizzazione.

È qui che la tecnologia di avvolgimento delle bobine dei motori Mirmex fa la differenza. Il nostro processo di imprinting brevettato semplifica la produzione degli avvolgimenti e consente una facile personalizzazione per ogni applicazione e combinazione di poli. Niente più paura di personalizzare gli avvolgimenti!

Specifiche del grado del magnete

Quando si progettano motori elettrici ad alte prestazioni, un fattore che può influenzare significativamente le prestazioni è il grado del magnete. Ma cosa significa effettivamente grado del magnete? In termini semplici, si riferisce alla classificazione delle prestazioni di un magnete, solitamente indicata da un codice che combina:

Un numero (ad esempio, 35, 52, fino a 60) che rappresenta il prodotto energetico massimo che il magnete può immagazzinare, misurato in Mega Gauss Oersted (MGOe).
Un codice di lettere (ad esempio, N, H, SH, UH) che definisce la capacità di temperatura del magnete.

Ad esempio, un magnete denominato N52UH ha un prodotto energetico di circa 52 MGOe e può operare a temperature ultra-elevate fino a 180°C. Man mano che i fornitori si spingono oltre, i gradi dei magneti raggiungono l'N60, offrendo un potenziale di prestazioni ancora maggiore.

Gradi di magneti al neodimio disponibili per i motori Mirmex Slotless Burhsless

L'aumento del grado del magnete migliora significativamente le prestazioni dei motori elettrici, aumentando il flusso magnetico e migliorando la densità di potenza e di coppia, fondamentale per progetti compatti ed efficienti.

Tuttavia, nei progetti di motori con scanalature, c'è una limitazione: i magneti più forti possono causare la saturazione magnetica dei denti, riducendo i vantaggi di gradi più elevati. Al contrario, i motori senza scanalature sfruttano appieno i magneti più forti.

Poiché i motori slotless hanno un traferro apparente maggiore, il campo magnetico in tale traferro è naturalmente più basso. Ciò lascia spazio per aumentare il campo con magneti di grado superiore, consentendo di realizzare progetti più compatti e fluidi che distribuiscono la coppia in modo uniforme e offrono un significativo aumento delle prestazioni.

Anche l'efficienza migliora con magneti di grado superiore. Per generare potenza meccanica, un motore ha bisogno di coppia e velocità, che dipendono entrambe dal campo magnetico. Se la maggior parte di questo campo proviene dal magnete stesso - una fonte "libera" - il motore richiede un minore apporto elettrico, riducendo le perdite e aumentando l'efficienza complessiva. Ciò è particolarmente utile nelle applicazioni in cui il risparmio energetico e la gestione termica sono fondamentali.

Siete pronti ad aggiornare il vostro progetto?

Mentre i motori con scanalature sono già limitati dalla saturazione, i motori senza scanalature hanno ancora un margine di crescita.

Combinando magneti di alta qualità con la tecnologia Mirmex di avvolgimento ottimizzato delle bobine, i motori slotless possono raggiungere costanti di coppia e costanti motore più vicine a quelle dei motori a scanalature, pur mantenendo i loro vantaggi intrinseci: zero cogging, bassa induttanza ed erogazione di coppia fluida. Ciò significa che i motori slotless possono ora competere testa a testa con i progetti a scanalatura, offrendo prestazioni superiori senza sacrificare l'efficienza o la fluidità.

Se il vostro progetto utilizza attualmente un motore a scanalature ma richiede un basso ripple e zero cogging, potrebbe essere il momento di considerare il passaggio alla tecnologia slotless. Contattateci per scoprire come i nostri progetti avanzati possono aiutarvi a ottenere risultati migliori.

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