Il numero di poli del motore è una specifica fondamentale che indica il numero di poli magnetici presenti all’interno del motore ed è un parametro che influenza la velocità di rotazione e le caratteristiche di coppia.Quando si progettano o si acquistano micromotori, spesso ci si chiede se sia meglio scegliere un motore a 2 o a 4 poli e quale sia l’impatto dell’aumento del numero di poli sulle caratteristiche del motore. Il numero di poli non è un valore che si decide da solo, ma è una specifica per cui la soluzione ottimale si trova trovando il giusto equilibrio tra velocità di rotazione, coppia, dimensioni, costo e requisiti tecnici specifici per ogni applicazione.In questo articolo ti spiegherò passo dopo passo le basi del numero di poli dei motori, il rapporto con la velocità di rotazione e come scegliere il modello giusto in base all’applicazione. Ti fornirò dei punti di vista che i tecnici addetti alla progettazione e all’approvvigionamento potranno usare come criteri per scegliere il micromotore più adatto alle apparecchiature della tua azienda.
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Il numero dei poli magnetici del motore e le regole di base
Il punto di partenza per capire le prestazioni di un motore è la regola di base sul numero di poli. Il numero di poli è una specifica comune a tutti i tipi di motore, ma è anche un termine che spesso viene confuso con il numero di scanalature o il numero di coppie di poli.In questo capitolo chiariremo passo dopo passo il significato del valore indicato dal numero di poli, il motivo per cui viene espresso come numero pari e la differenza rispetto ai termini correlati, riassumendo così le nozioni di base che ti aiuteranno a capire le caratteristiche di rotazione di cui parleremo più avanti.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Il numero di poli è il numero totale dei poli magnetici all’interno del motore
- Numero di poli che è sempre un numero pari multiplo di 2
- La differenza tra numero di poli, numero di slot e numero di coppie di poli
Sebbene il numero di poli sia un concetto fondamentale del catalogo, approfondire le differenze rispetto ai termini correlati ti aiuta a comprenderlo meglio. Per prima cosa, vediamo cosa indica esattamente il numero di poli.
Il numero di poli è il numero totale dei poli magnetici all’interno del motore
Il numero di poli indica il numero totale di poli magnetici che si formano all’interno del motore. Per poli magnetici si intendono i poli N e S formati dagli avvolgimenti e dal campo magnetico di eccitazione; il numero di poli è dato dalla somma di entrambi.Il numero di poli è una specifica comune a tutti i motori, sia a corrente continua che a corrente alternata, ed è un indicatore fondamentale per capire la struttura del motore. Nei cataloghi e nelle schede tecniche viene indicato con espressioni come “2 poli” o “4 poli” e costituisce un’informazione di base per interpretare la velocità di rotazione e le caratteristiche di coppia.Ad esempio, nella progettazione di apparecchiature che richiedono un funzionamento di precisione, come gli endoscopi o gli azionamenti delle lenti delle fotocamere, capita spesso di dover verificare il numero di poli del motore da utilizzare già nelle fasi iniziali. Il numero di poli di per sé non è un valore che indica direttamente le prestazioni, ma costituisce il punto di partenza per comprendere le caratteristiche di rotazione e di vibrazione.Nella scelta dei micromotori, comprendere bene il significato del numero di poli ti aiuta a prendere decisioni più facilmente quando devi confrontare le differenze tra i vari modelli.
Numero di poli che è sempre un numero pari e un multiplo di 2
Il motivo per cui il numero di poli è sempre un multiplo di 2 sta nelle proprietà strutturali dei magneti. I poli N e S non esistono da soli, ma formano sempre una coppia. Il numero di poli, che è la somma dei due, ha un valore minimo di 2 e poi aumenta con numeri pari: 4, 6, 8 e così via.La regola di base è che se ci sono una coppia di poli N e S si contano come 2 poli, se ce ne sono due coppie si contano come 4 poli e così via.
A seconda dell’applicazione e degli obiettivi di progettazione, vengono prodotti vari modelli, dai motori a 2 poli fino a quelli multipolari con un numero elevato di poli.
Nei motori brushless si usano spesso configurazioni come 2 poli e 3 slot, 4 poli e 6 slot o 6 poli e 9 slot.Inoltre, esistono configurazioni che non seguono il rapporto 2:3, come 16 poli e 12 slot, 8 poli e 9 slot o 10 poli e 12 slot, il che rende le configurazioni davvero variegate. Se tieni a mente la regola di base secondo cui il numero di poli è sempre pari, ridurrai il rischio di interpretare male i valori tecnici riportati nei cataloghi.
La differenza tra il numero di poli, il numero di slot e il numero di coppie di poli
Ci sono due termini che spesso vengono confusi con il numero di poli: il numero di slot e il numero di coppie di poli. Tutti e tre sono valori legati alla struttura del motore, ma indicano cose diverse. Ecco le principali differenze:
| Termine | Oggetto a cui si riferisce |
| Numero di poli | Il numero di poli magnetici (polo N e polo S) presenti all’interno del motore |
| Numero di slot | Il numero di spazi in cui vengono posizionate le bobine sul lato dello statore |
| Logaritmo dei poli | Il valore ottenuto contando i poli N e S come una coppia (metà del numero totale dei poli) |
Il numero di poli si riferisce al numero di poli magnetici, mentre il numero di scanalature indica il numero di spazi in cui sono posizionate le bobine: si tratta quindi di due concetti diversi. Il numero di coppie di poli corrisponde al numero di poli diviso per 2; ad esempio, per un motore a 4 poli, il numero di coppie di poli è 2. Quando leggi la scheda tecnica, distinguere bene questi tre termini ti aiuterà a evitare errori nell’interpretazione delle specifiche.
Relazione tra il numero di poli e la velocità di rotazione del motore | Formule di calcolo e caratteristiche
L’influenza del numero di poli sulla velocità varia a seconda del tipo di motore. Nei motori sincroni la velocità è determinata da una formula, mentre nei motori a corrente continua sono altri fattori a influenzarla.In questo capitolo, analizzeremo in ordine il metodo di calcolo per determinare la velocità dei motori sincroni, il meccanismo di controllo della velocità dei motori a corrente continua e le caratteristiche di rotazione dei motori a corrente continua senza spazzole, chiarendo le differenze tra i vari tipi.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Formule per calcolare il numero di poli e il numero di giri
- La velocità di rotazione di un motore a corrente continua dipende dalla tensione applicata
- Numero di poli e caratteristiche di rotazione dei motori CC senza spazzole
Anche se il “numero di poli” è lo stesso, il rapporto con il numero di giri cambia a seconda del tipo di motore. Iniziamo dai motori sincroni, in cui il numero di giri è determinato da una formula di calcolo.
Formule per calcolare il numero di poli e il numero di giri
La formula per calcolare il numero di poli e la velocità di rotazione è la formula di base per determinare la velocità di rotazione di un motore sincrono. La velocità sincrona è espressa dalla formula Ns = 120 × f / P (Ns: velocità sincrona in r/min, f: frequenza di alimentazione in Hz, P: numero di poli).La velocità di rotazione è proporzionale alla frequenza di alimentazione e inversamente proporzionale al numero di poli.Se prendiamo dei valori concreti, un motore a 4 poli gira a 1500 r/min con una frequenza di alimentazione di 50 Hz e a 1800 r/min con 60 Hz. Più aumenta il numero di poli, più la velocità di rotazione sincrona diminuisce; a parità di frequenza, un motore a 8 poli gira alla metà della velocità di uno a 4 poli.Questa formula è quella di base ampiamente utilizzata per i motori sincroni a corrente alternata e funge da indicatore per stimare la velocità di rotazione in base al numero di poli. Anche quando si valutano i micromotori, nei casi in cui si ha a che fare con motori sincroni, è utile il metodo di calcolo della velocità di rotazione in base al numero di poli e alla frequenza.
La velocità di rotazione di un motore a corrente continua dipende dalla tensione applicata
Il numero di giri di un motore a corrente continua non dipende dal numero di poli, ma dall’equilibrio tra la tensione applicata e il carico. Nei motori a corrente continua con spazzole, aumentando la tensione aumenta anche il numero di giri, quindi il numero di poli in sé non è un fattore che determina direttamente il numero di giri.Nel controllo effettivo della velocità, si usa spesso la PWM (modulazione di larghezza di impulso). La PWM è un metodo di controllo che varia il rapporto di ciclo degli impulsi per regolare la tensione media applicata al motore. Se il rapporto di ciclo è del 50%, cioè se la proporzione tra accensione e spegnimento è uguale, la velocità di rotazione si dimezza all’incirca.Regolando con precisione il rapporto di ciclo, puoi controllare la velocità in modo fluido. A differenza delle formule di calcolo dei motori sincroni, nei motori a corrente continua la velocità dipende dalla tensione di alimentazione. Nei motori a corrente continua, molto usati nel campo dei micromotori, capire bene il numero di poli e il funzionamento del controllo della tensione ti aiuta a pianificare meglio la progettazione della velocità.
Numero di poli e caratteristiche di rotazione dei motori CC senza spazzole
Nei motori CC senza spazzole, la combinazione tra il numero di poli del rotore e il numero di scanalature dello statore determina le caratteristiche di rotazione. Tra le configurazioni più comuni ci sono 2 poli e 3 scanalature, 4 poli e 6 scanalature, 16 poli e 12 scanalature e così via.Più il numero di poli e di scanalature è alto, maggiore è la coppia ottenibile e minore tende ad essere la pulsazione (ripple) della coppia. Il ripple della coppia indica la variazione della coppia durante la rotazione: più il valore è basso, più la rotazione risulta fluida. Ecco una sintesi delle differenze nelle caratteristiche a seconda delle diverse combinazioni.
| Tendenze di configurazione | Influenza sulle caratteristiche di rotazione |
| Numero di poli e di slot ridotto | Struttura semplice, oscillazioni di coppia piuttosto elevate |
| Numero di poli e numero di slot elevati | Coppia elevata, fluttuazioni di coppia ridotte |
Quando si sceglie un motore CC senza spazzole, non basta considerare solo il numero di poli: bisogna valutare le caratteristiche di rotazione in base alla combinazione con il numero di scanalature. Nelle apparecchiature che richiedono un funzionamento di precisione, le differenze in questa combinazione si riflettono sulle prestazioni del prodotto.
Come scegliere il numero di poli del motore in base all’applicazione
Il numero ottimale di poli non dipende da un unico valore. Viene determinato tenendo conto di diversi fattori, come il numero di giri, la coppia, le dimensioni e il costo. In questo capitolo spiegheremo passo dopo passo come scegliere il numero di poli in base all’applicazione, quali aspetti controllare durante la selezione e come scegliere il micromotore più adatto alle tue esigenze. Abbiamo raccolto qui alcuni spunti utili per prendere le decisioni giuste nelle prime fasi della progettazione.
Cosa tratteremo in questa sezione
- Come scegliere il numero di poli in base all’uso
- Aspetti da considerare nella scelta del numero di poli
- Scelta di un micromotore con il numero di poli adatto all’applicazione
Per scegliere il numero di poli, è più facile farsi un’idea se parti dall’uso che ne farai. Iniziamo quindi a vedere come distinguere i diversi modelli in base all’uso previsto.
Scegli il numero di poli in base all’uso
Il punto di partenza per la scelta è proprio considerare il numero di poli in base all’applicazione. Di solito, per le applicazioni che richiedono velocità elevate si scelgono motori con un numero ridotto di poli, mentre per quelle che richiedono una coppia elevata o un controllo preciso si optano per motori con un numero maggiore di poli.Nel caso dei micromotori, il tipo e la configurazione del numero di poli variano a seconda della velocità richiesta e delle condizioni di carico. Di norma, una volta stabilito il tipo di motore in base all’applicazione, si procede alla selezione confrontando le prestazioni specifiche di ciascun modello.I motori brushless sono disponibili in molti modelli e si distinguono per la possibilità di scegliere con precisione in base all’applicazione. Una volta chiarita l’applicazione, restringere la scelta al numero di poli e al tipo di motore è la scorciatoia per trovare quello che soddisfa le specifiche richieste. Se metti in ordine le condizioni d’uso già in fase di progettazione, sarà più facile procedere con i confronti e le valutazioni successive.
Aspetti da considerare nella scelta del numero di poli
Il punto fondamentale da considerare nella scelta del numero di poli è l’analisi di diversi requisiti basati sul numero di giri. Per prima cosa, verifica il numero di giri necessario e poi valuta anche la coppia, le dimensioni, i costi e la controllabilità. Ecco i punti principali da verificare:
| Voci | Aspetti da verificare |
| Numero di giri | Risponde alla gamma di velocità richiesta dall’applicazione? |
| Coppia | È possibile garantire una potenza sufficiente per azionare il carico? |
| Dimensioni | Ci sta nello spazio previsto per l’apparecchio? |
| Costo | Equilibrio tra prezzo unitario e prestazioni nella produzione in serie |
| Controllabilità | La configurazione permette di controllare con la precisione richiesta? |
La combinazione tra numero di poli e numero di slot influisce anche sulla fluttuazione di coppia e sull’efficienza.Se chiarisci le specifiche target nelle prime fasi di progettazione prima di passare alla valutazione, puoi fare una scelta che ti eviti di tornare indietro. Aumentare il numero di poli offre vantaggi in termini di coppia e bassa ondulazione, ma comporta anche una maggiore complessità di controllo e questioni da valutare dal punto di vista dei costi. L’approccio più realistico è quello di restringere il campo al numero di poli che soddisfa le specifiche richieste, tenendo conto dell’equilibrio tra i vari requisiti.
Scelta del micromotore con il numero di poli adatto all’applicazione
Quando si sceglie un micromotore con il numero di poli adatto all’applicazione, i criteri decisivi sono le sfide tecniche specifiche di ogni apparecchio. Le caratteristiche richieste variano notevolmente a seconda dell’uso: ad esempio, per le apparecchiature mediche o ottiche in cui si vuole ridurre il cogging e le microvibrazioni, o per i dispositivi di sicurezza che richiedono un funzionamento prolungato a bassa tensione.La riduzione del cogging e delle fluttuazioni di coppia è uno degli aspetti da considerare nella progettazione dei motori utilizzati nelle apparecchiature di precisione. Poiché le caratteristiche richieste variano a seconda dell’applicazione, è fondamentale scegliere il numero di poli tenendo conto delle condizioni specifiche di utilizzo.
C.I. Takiron offre una gamma completa di motori senza nucleo,motori brushless e motoriduttori, e propone soluzioni personalizzate in base alle tue esigenze e alle specifiche tecniche. Se hai dubbi sulla scelta del numero di poli o non sai quale motore sia più adatto al tuo impiego, dai un’occhiata alle informazioni tecniche sul nostro sito dedicato ai prodotti e non esitare a contattarci tramite il modulo di contatto.
Riepilogo
Il numero di poli di un motore è una specifica di base che indica il numero totale di poli magnetici (polo N e polo S) presenti al suo interno, ed è sempre un numero pari non inferiore a 2. Il significato del numero di poli varia a seconda del tipo di motore: nei motori sincroni determina la velocità di rotazione, mentre nei motori a corrente continua (CC) e in quelli brushless CC influisce sulla coppia e sulle caratteristiche di vibrazione.Quando si sceglie un micromotore, è più pratico considerare diversi requisiti come velocità di rotazione, coppia, dimensioni e costo, per poi restringere il campo al numero di poli e al tipo più adatti in base all’applicazione. Se conosci le basi sul numero di poli, ti sarà più facile interpretare le schede tecniche e confrontare i diversi tipi di motori.
Informazioni sui prodotti e richieste di informazioni
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