EO_459

TECH INSIGHT

ELECTRICAL VEHICLE

- ELETTRONICA OGGI

459

GENNAIO

FEBBRAIO

2017

portano una maggiore versatilità e una migliore prati-

cità rispetto alle tecnologie meccaniche che vanno a

rimpiazzare.

Con o senza spazzole

Anche se, per diversi aspetti, motori a spazzole e mo-

tori brushless sono strettamente imparentati, esistono

parecchie differenze che fanno propendere per uno o

per l’altro tipo a seconda dell’area applicativa. Un mo-

tore a spazzole ha gli avvolgimenti sul rotore e un ma-

gnete permanente sullo statore, e non richiede sempre

un controller. Gli avvolgimenti e i magneti sono inver-

titi di posizione in un motore senza spazzole e occorre

un controllo di tipo elettronico. I motori brushless han-

no velocità più elevate, valori di coppia maggiori, una

migliore efficienza e un’aspettativa di vita più lunga,

principalmente grazie alla mancanza dei limiti mecca-

nici imposti dalle spazzole e dal commutatore.

Poiché la commutazione avviene meccanicamente all’in-

terno dei motori, i motori in corrente continua a spaz-

zole possono essere fatti ruotare in un solo senso con

un semplice interruttore a MOSFET con modulazione ad

ampiezza di impulso (PWM, Pulse-Width Modulation), uti-

lizzando un circuito di pilotaggio sul ramo superiore (hi-

gh-side) oppure sul ramo inferiore (low-side) del ponte.

Utilizzando la classica configurazione a ponte H, è possi-

bile far girare un motore a spazzole in entrambi i sensi di

rotazione e forzare l’arresto del motore, se necessario.

Con i motori in corrente continua senza spazzole, la

commutazione deve essere creata esternamente at-

traverso un circuito di pilotaggio integrato per motori

BLDC e uno stadio di potenza consistente di tre mezzi

ponti che, quando controllati correttamente, creano un

campo magnetico rotante all’interno del motore. Va-

riando il flusso di corrente attraverso gli avvolgimenti

del motore, normalmente tramite modulazione PWM, è

possibile controllare sia la coppia sia la velocità.

I motori a spazzole tendono a essere utilizzati nell’in-

tera gamma di applicazioni automobilistiche. I moto-

ri brushless, più piccoli, più leggeri e più efficienti,

tendono a trovare maggiore collocazione in pompe

e ventole di raffreddamento – le applicazioni ‘sempre

attive’ in cui una maggiore affidabilità e una migliore

efficienza tornano più utili – ma anche in sistemi in cui

occorre un controllo preciso della velocità e della cop-

pia, ad esempio nel servosterzo.

Considerazioni di progetto

per applicazioni automobilistiche

I motori elettrici vengono utilizzati in applicazioni auto-

mobilistiche per due principali ragioni: sostituire una

soluzione di tipo meccanico per migliorare l’affidabi-

lità, ridurre le dimensioni e il peso e aumentare l’effi-

cienza (ciò vale particolarmente per le pompe dell’olio,

dell’acqua e di alimentazione); oppure come strumenti

accessori per automatizzare compiti precedentemente

manuali, come la regolazione degli specchietti laterali

e l’apertura/chiusura dei finestrini.

Fig. 2 – I più importanti fornitori come Toshiba sviluppano i propri progetti in conformità ai programmi ASIL-D