I Motori Brushless a corrente continua.

I “nostri”motori brushless a corrente continua sono strutturalmente simili ai generatori di corrente continua e possono essere descritti come "dinamo al contrario".

Quando l’avvolgimento di statore (indotto) di un motore a corrente continua è percorso da corrente elettrica, si genera un campo magnetico che produce una coppia di forze che mette in rotazione il rotore (induttore).

Se andiamo ad analizzare una dinamo, la funzione di commutazione e le connessioni dell’avvolgimento nello statore sono identiche a quelle dei motori RCE.

Per effetto della rotazione dell’induttore , si induce negli avvolgimenti una tensione che ha direzione opposta a quella della tensione esterna applicata.

questa tensione è nota come tensione d’arresto o forza contro elettromotrice (f.c.e.).

In qualsiasi induttore ( rotore) in cui si verifichi una variazione di flusso magnetico si crea una differenza di potenziale ai capi dello stesso; il rotore è costituito da un albero con sopra calettata una serie di magneti permanenti ed il campo prodotto dai magneti permanenti è si costante in modulo, ma, "inseguendo" il campo magnetico rotativo dello statore, diventa anch’esso rotante.

Per ottenere questo risultato gli avvolgimenti sullo statore vengono alimentati da un regolatore (ESC) ossia da un sistema di controllo che gestisce degli interruttori che alimentano i tre  (o più) diversi avvolgimenti.

La corrente indotta ha verso opposto alla corrente originaria.
È  la Legge di Lentz: “la corrente indotta in una spira ha un verso tale da opporsi alla variazione di flusso che la ha prodotta”;
ciò è un’estensione all'elettromagnetismo  del Terzo Principio della meccanica: il principio di “Azione e Reazione”, nonché una conseguenza diretta della Legge generale della “conservazione dell'energia”.

Quanto  il motore gira più rapidamente, tanto più la tensione d’arresto aumenta fino ad essere quasi uguale alla tensione applicata; In questa fase, la quantità di corrente richiesta dall’indotto è minore, ed il motore, finché non è sotto carico, ruota a velocità costante e non esegue lavoro meccanico oltre a quello necessario per la rotazione del rotore stesso.

Quando viene applicato il carico ( modello su banco prova o su pista), il rotore gira più lentamente, la tensione d’arresto si riduce e all’indotto affluisce dall’ ESC una corrente più intensa; proprio in questa condizione il motore assorbe più energia elettrica dalla sua fonte di alimentazione ed è così in grado di svolgere lavoro meccanico e vincere tutte le resistenze.

È importante sapere che, proprio quando il modello è fermo, l’indotto non offre praticamente alcuna resistenza al passaggio di corrente, e se venisse applicata la normale tensione di esercizio per la prima fase di accelerazione, fluirebbe una corrente troppo intensa che potrebbe danneggiare o il regolatore, o gli avvolgimenti dell’indotto, o entrambi.

Per ovviare a questo dannoso inconveniente , i regolatori hanno all’interno del loro circuito delle resistenze, le quali consentono di limitare in soglia massima l’apporto di corrente fino a quando la tensione d’arresto non raggiunge un livello sufficiente ad abbassare la richiesta di energia in un range di sicurezza per le componenti.

Le componenti Racing hanno spesso soglie massime elevate, molto performanti ma anche molto stressanti per il sistema propulsivo ( equilibrio del binomio Performance/Affidabilità).

Oltre che dalla corrente fornita all’indotto, la velocità di rotazione del motore a corrente continua dipende anche dall’intensità del campo magnetico  generato dall’avvolgimento e che agisce sull’indotto stesso: più intenso è il campo magnetico, minore è la velocità max di rotazione del rotore , nel contempo , minore sarà la velocità rotorica necessaria a generare una tensione d’arresto sufficientemente alta da contrastare la tensione applicata; ne risulta quindi che la velocità del motore può essere regolata anche variando la corrente di alimentazione (1S, 2S, 3S, 4S,6S).

GM 2022