Miglioramento dei motori elettrici nei sistemi di azionamento elettrico automatizzati

Lo sviluppo dei motori elettrici sta attualmente andando nelle seguenti direzioni:

• energia e prestazioni migliorate;

• aumentare l'efficienza, ridurre il consumo di materiali e rumore, aumentare l'affidabilità e la longevità del lavoro;

• migliore corrispondenza dei motori e dei loro convertitori a semiconduttore di potenza;

• ampliamento della flotta di motori elettrici con un design specializzato, orientato agli oggetti per specifiche condizioni di utilizzo.

I moderni motori CC sono migliorati grazie all'uso di fibre metalliche e materiali metallo-ceramici nel blocco collettore spazzole, che possono aumentare significativamente la velocità periferica dei collettori di questi motori. La necessità di utilizzare un gruppo di raccolta a spazzole e gli svantaggi associati dei tradizionali motori a corrente continua hanno portato negli anni successivi a una riduzione della loro quota di potenza rispetto ai motori a corrente alternata.

I motori asincroni a gabbia di scoiattolo sono strutturalmente i più semplici ed affidabili, motivo per cui si sono recentemente diffusi negli azionamenti elettrici a controllo di frequenza con inverter autonomi (convertitori di frequenza) che svolgono modulazione di larghezza di impulso (PWM)… Il miglioramento di questi motori è dovuto all'uso di nuovi materiali e metodi più efficienti di raffreddamento intensivo.

Le prospettive per l'utilizzo di motori elettrici asincroni con rotore di fase sono associate al loro utilizzo in sistemi con macchine a doppia potenza.

I motori elettrici sincroni sono tradizionalmente utilizzati nella gamma di potenza di centinaia di kilowatt e oltre. Il loro miglioramento è dovuto all'eliminazione dei contatti passando ai raddrizzatori rotanti e all'uso di magneti permanenti.

Una prospettiva assoluta sono i motori delle valvole, che, essendo essenzialmente motori sincroni, sono spesso considerati motori DC per il fatto che sono alimentati dalla rete DC tramite un inverter autonomo controllato dai segnali dei sensori di posizione del rotore.

I motori a valvole con magneti a rotore ad alta forzatura hanno il peso specifico più basso di qualsiasi macchina. Pertanto, con il loro utilizzo, i problemi di progettazione dei moduli meccatronici vengono risolti in modo efficace.

Attualmente, i motori elettrici a induzione delle valvole e i motori elettrici con poli conici hanno ricevuto un intenso sviluppo. Tali motori elettrici hanno il rotore più semplice costituito da un nucleo magnetico morbido. Consentono quindi elevate velocità del rotore e sono molto affidabili.

Nella fascia di bassa potenza, tradizionalmente hanno continuato a svilupparsi i motori passo-passo che, per le loro caratteristiche di progettazione, garantiscono la creazione di moduli meccatronici multiasse compatti con una natura discreta dei movimenti.

La condizione tecnica dei motori elettrici nei moderni sistemi di azionamento elettrico variabile è costantemente monitorata e diagnosticata.A questo proposito, oltre ai sensori di velocità, posizione del rotore, sensori Hall, sensori di temperatura e vibrazione sono integrati nei motori, il che rende possibile aumentare l'affidabilità operativa dei motori elettrici.

Un'altra direzione per aumentare l'affidabilità del funzionamento dei motori elettrici in condizioni industriali è il passaggio a versioni costruttivamente chiuse della loro implementazione utilizzando metodi intensivi di raffreddamento superficiale. Ciò consente di eliminare lo squilibrio delle parti rotanti dei motori dovuto al deposito elettrostatico di polvere industriale su di esse durante l'autoventilazione e di eliminare la distruzione prematura dei gruppi di cuscinetti e dei supporti a causa delle loro vibrazioni.