(1) Struttura del motore CC senza spazzole
Il motore DC brushless è composto principalmente da un rotore in materiale a magneti permanenti, uno statore con avvolgimenti della bobina e un sensore di posizione (opzionale).
statore
La struttura dello statore di un motore BLDC è simile a quella di un motore a induzione. È costituito da lamierini in acciaio impilati con fessure assiali per l'avvolgimento. Gli avvolgimenti in un BLDC sono leggermente diversi da quelli di un motore a induzione convenzionale.
Tipicamente, la maggior parte dei motori BLDC è costituita da tre avvolgimenti dello statore collegati a forma di stella o "Y" (senza neutro). Inoltre, gli avvolgimenti dello statore sono ulteriormente classificati in motori trapezoidali e sinusoidali in base all'interconnessione della bobina.
In un motore trapezoidale, sia la corrente di azionamento che l'EMF posteriore hanno una forma trapezoidale (sinusoidale nel caso di un motore sinusoidale). Tipicamente, i motori con tensione nominale di 48 V (o inferiore) vengono utilizzati nell'automotive e nella robotica (auto ibride e bracci robotici).
rotore
La parte del rotore di un motore BLDC è costituita da magneti permanenti (solitamente magneti in leghe di terre rare come neodimio (Nd), samario cobalto (SmCo) e neodimio ferro boro (NdFeB).
A seconda dell'applicazione, il numero di poli può variare da 2 a 8, con posizionamento alternato nord (N) e sud (S). Il diagramma seguente mostra tre diverse disposizioni di poli magnetici.
(a): I magneti sono posizionati sulla circonferenza esterna del rotore.
(b): noto come rotore elettromagnetico incorporato, in cui magneti permanenti rettangolari sono incorporati nel nucleo del rotore.
(c): inserire il magnete nel nucleo di ferro del rotore.
Sensore di posizione (sensore Hall)
Poiché non ci sono spazzole in un motore BLDC, la commutazione è controllata elettronicamente. Affinché il motore giri, gli avvolgimenti dello statore devono essere eccitati in sequenza e la posizione del rotore (cioè i poli nord e sud del rotore) deve essere nota per eccitare con precisione un insieme specifico di avvolgimenti dello statore.
La posizione del rotore viene solitamente rilevata e convertita in un segnale elettrico utilizzando un sensore di posizione, che è un sensore Hall (che funziona secondo il principio dell'effetto Hall). La maggior parte dei motori BLDC utilizza tre sensori Hall incorporati nello statore per rilevare la posizione del rotore.
L'uscita del sensore Hall sarà alta o bassa, a seconda che il polo nord del rotore sia a sud o vicino al polo nord. Combinando i risultati dei tre sensori, è possibile determinare l'esatta sequenza di accensioni.