Ciao a tutti!
Eccoci ad affontare l’annosa questione: motore brush o motore brushless per i nostri amati radiomodelli?
Partiamo con una premessa: vi siete mai chiesti come come funziona un motore elettrico?
Sintetizzando al massimo: per ottenere energia meccanica da un motore, dobbiamo “alimentarlo” con qualcosa che, nel caso di un motore elettrico, è rappresentato dall’energia elettrica.
La forbice di applicazioni di questa tecnologia va dalla lavatrice alla Tesla ed è quindi facile immaginare quante diverse tipologie ne esistano, anche se il principio di funzionamento della maggior parte è basato sull’interazione tra un campo magnetico e una corrente elettrica.
Quando la corrente elettrica fluisce attraverso un avvolgimento di fili (chiamato statore) si crea un campo magnetico (che possiamo immaginare come un flusso di roba impalpabile che “gira” attorno all’avvolgimento); quando un altro avvolgimento di fili (chiamato rotore) è posto all’interno del campo magnetico, esso comincia a ruotare a causa dell’interazione tra i due campi magnetici. Per farla breve, in questo modo l’energia elettrica viene trasformata in movimento meccanico, il ché ci porta alla seguente domanda: e adesso che ho del movimento, che ci faccio?
Beh, a questo punto dobbiamo trovare un modo per applicare questa energia motrice a qualcosa, e lo faremo applicando alberi, trasmissioni, etc. che connettono il motore alla “cosa” che vogliamo muovere e ne ottimizzano l’azione.
Teniamo conto di un parametro che ci sarà prezioso nelle prossime righe: il motore elettrico ha, in generale, un rendimento piuttosto alto.
Il rendimento può essere descritto come la capacità di una motore di restituire energia in funzione dell’energia che lo stesso richiede per fare il proprio lavoro.
Detta facile:
Rendimento = (Potenza utile prodotta dal motore) / (Energia – elettrica, chimica, etc. – offerta dalla fonte di alimentazione)
Dove finisce la differenza tra energia in entrata e energia in uscita da un sistema-motore?
Generalmente in attriti e calore: per darci un’idea, il rendimento di un motore a combustione interna a benzina va dal 15% al 30%, mentre i motori diesel hanno un rendimento compreso tra il 25% e il 40%.
E’ chiaro che il rendimento di un motore a combustione interna può essere aumentato attraverso l’utilizzo di tecnologie avanzate – sovralimentazione, iniezione diretta, combustione aria-aria, etc. – ma siamo davvero lontani dalle percentuali offerte da un motore elettrico che si attesta oltre il 90% (non sempre, ma ci arriviamo tra poco), e, fatta questa doverosa premessa, eccoci quindi a toccare il tema “caldo” dell’articolo di oggi.
In estrema sintesi:
– I motori brushless sono più evoluti e utilizzano un sistema di bobine e magneti per generare la forza motrice, invece di spazzole che entrano in contatto con i rotori del motore come avviene tipicamente per i motori brush. Ciò significa che i motori brushless hanno una minore attrito e una minore resistenza meccanica, il che li rende più efficienti dal punto di vista termico e meccanico.
– Il rendimento di un motore brushless può essere superiore al 90%, mentre il rendimento di un motore brush è generalmente inferiore al 90% (ve l’ho detto che ci saremmo arrivati a breve). Inoltre, i motori brushless sono più silenziosi e richiedono meno manutenzione rispetto ai motori brush.
– I motori brush, essendo a corrente continua, hanno un rendimento inferiore poiché hanno un attrito e una resistenza meccanica maggiori. Inoltre, il contatto tra le spazzole e i rotori del motore può causare usura e generare calore, riducendo ulteriormente l’efficienza del motore.
In generale, i motori brushless sono più costosi dei motori brush, ma hanno una maggiore efficienza e durata, e sono più adatti per applicazioni ad alte prestazioni.
Ok, ma nel concreto in cosa differiscono motori brush e brushless?
1) Costruzione e meccanica di funzionamento cambiano: se i brushless utilizzano magneti permanenti e un sistema di controllo elettronico per generare la forza motrice, i motori con spazzole utilizzano – appunto – spazzole e un commutatore meccanico per generare la forza motrice.
2) Manutenzione, durata e prestazione: i brushless sono generalmente più efficienti, durano più a lungo e hanno una maggiore velocità di rotazione rispetto ai motori con spazzole, ma sono anche più costosi e richiedono un sistema di controllo elettronico per funzionare, mentre i motori con spazzole sono più semplici e meno costosi, ma hanno una minore efficienza, una minore durata e una minore velocità di rotazione rispetto ai motori brushless.
Quindi, vantaggi e svantaggi delle 2 soluzioni si possono sintetizzare come segue.
I motori brushless sono più efficienti perché non ci sono attriti o perdite meccaniche generate dalle spazzole, inoltre non producono scintille o emissioni elettromagnetiche, il che li rende ideali per applicazioni che richiedono un alto livello di affidabilità e sicurezza.
Gli svantaggi dei motori brushless sono il loro costo iniziale più elevato rispetto ai motori con spazzole e la necessità di un sistema di controllo elettronico per gestire la commutazione della corrente negli statori.
I motori brushless sono ampiamente utilizzati in molti modellini radiocomandati, soprattutto in quelli ad alte prestazioni come i droni, gli aeromodelli da competizione, i modellini di automobili elettriche da corsa e gli elicotteri radiocomandati.
Come abbiamo visto, i motori brushless offrono una maggiore efficienza e una maggiore velocità di rotazione rispetto ai motori con spazzole, il che consente ai modellini radiocomandati di raggiungere velocità più elevate e di effettuare manovre più acrobatiche. Inoltre, essendo meno soggetti ad usura, i motori brushless hanno una maggiore durata, il che significa che i periodi di tempo tra le manutenzioni sono tendenzialmente più lunghi.
Inoltre, i motori brushless sono più silenziosi e non producono scintille, eventualità che – seppur rara – si può verificare nei motori brush.
Un’altra area in cui i motori brushless sono utilizzati è nei sistemi di propulsione per droni utilizzati per la fotografia aerea e la videoripresa, in questo caso la loro efficienza permette ai droni di volare per periodi di tempo più lunghi senza la necessità di cambiare le batterie.
In generale, i motori brushless sono diventati una scelta popolare per i modellini radiocomandati ad alte prestazioni a causa della loro maggiore efficienza, velocità di rotazione e durata. Tuttavia sarebbe scorretto dire che si sia verificata una sostituzione tecnologica: i motori elettrici brush sono spesso utilizzati in quanto economici, affidabili e facili da controllare.
Abbiamo accennato ad un sistema di controllo elettronico per i motori brushless: di cosa si tratta?
Le ESC (Electronic Speed Controller) sono dispositivi utilizzati per controllare la velocità del motore nei modelli radiocomandati.
Il segnale di controllo viene inviato dal trasmettitore radiocomandato al ricevitore del modello, che a sua volta invia un segnale elettrico all’ESC.
L’ESC utilizza questo segnale per controllare la corrente elettrica che alimenta le bobine del motore brushless.
L’ESC utilizza questo segnale per controllare la corrente elettrica che alimenta le bobine del motore brushless.
In base al segnale di controllo, il sistema commuta la corrente elettrica in modo efficiente tra le bobine del motore e in un ordine specifico al fine di generare la forza motrice, garantendo una velocità di rotazione precisa del motore.
Inoltre, l’ESC ha anche funzioni di sicurezza integrate, come la protezione da sovratemperature e sovracorrenti, oltre a funzioni avanzate (non sempre disponibili) come la regolazione della frenatura e la modalità di guida a sensore.
Anche i motori con spazzole utilizzano invece un sistema di commutazione interno per controllare la velocità e la rotazione, anche se i controller di velocità di questo tipo di motori sono generalmente meccanici.
