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Cos'è il motore sincrono a magneti permanenti?
Il Motore sincrono a magneti permanenti (PMSM) è un motore CA che genera coppia combinando il campo magnetico rotante dell'armatura con un campo magnetico di eccitazione creato dalla corrente continua. Funziona a velocità sincrona, che è una velocità costante. Il PMSM e i motori sincroni fanno entrambi parte della famiglia dei motori CA ed entrambi utilizzano avvolgimenti dello statore. In particolare, il rotore di un PMSM ruota alla stessa velocità del campo magnetico rotante generato dall'avvolgimento dello statore, da qui il suo nome: motore sincrono.
I motori sincroni possono essere classificati in due forme strutturali principali: tipi di polo magnetico rotante e tipi di armatura rotante. Il design del polo magnetico rotante offre numerosi vantaggi notevoli, tra cui un rotore leggero, un processo di produzione semplice, un flusso di corrente minimo attraverso spazzole e collettori rotanti, rendendolo la scelta preferita per i motori sincroni di grande e media capacità. All'interno del tipo a polo magnetico rotante, ci sono due ulteriori divisioni in base alla forma del rotore: tipi a polo saliente e tipi a polo nascosto. La varietà dei poli salienti trova applicazione in situazioni in cui è necessaria una bassa velocità, caratterizzata da un rotore spesso e corto con un traferro irregolare. Al contrario, il tipo a polo nascosto è comunemente impiegato in scenari ad alta velocità, caratterizzati da un rotore sottile e lungo con un traferro uniforme.
Vantaggi del motore sincrono a magnete permanente
Il rotore presenta un'elevata densità di flusso magnetico come risultato della sua struttura a magnete permanente, che elimina la necessità di corrente di eccitazione e le relative perdite associate. Il motore sincrono a magneti permanenti riduce significativamente la corrente di eccitazione sull'avvolgimento lato statore, nonché le perdite di rame e ferro sul lato rotore, con conseguente riduzione significativa della corrente reattiva rispetto ai motori asincroni. La sincronizzazione dei potenziali magnetici dello statore e del rotore elimina la perdita fondamentale del ferro nel nucleo del rotore, garantendo efficienza e fattore di potenza più elevati rispetto ai motori sincroni. I motori sincroni a magneti permanenti sono generalmente progettati con un fattore di potenza ed efficienza elevati, anche quando funzionano in condizioni di carico leggero.
I motori sincroni a magneti permanenti hanno forti caratteristiche meccaniche che consentono loro di resistere ai disturbi di coppia causati dalle variazioni di carico. L'inerzia del motore sincrono a magnete permanente viene ridotta utilizzando una struttura cava per il nucleo del rotore, portando a tempi di avvio e frenatura notevolmente più rapidi rispetto ai motori asincroni. Rispetto alla sua controparte asincrona, il motore sincrono a magnete permanente offre prestazioni migliori in scenari di risposta rapida grazie al suo rapporto coppia-inerzia superiore.
Inoltre, rispetto ai motori asincroni, i motori sincroni a magneti permanenti offrono dimensioni notevolmente ridotte e un peso relativamente più leggero. Nelle stesse condizioni di dissipazione del calore e di materiali isolanti, la densità di potenza di un motore sincrono a magneti permanenti supera di oltre il doppio quella di un motore asincrono trifase.
