Negli ultimi dieci anni, i motori DC senza spazzole (bldcs) hanno sempre più sostituito i motori DC con spazzole, soprattutto nelle applicazioni in cui sono richieste alte velocità (superiori a 12.000 giri/min) e lunga durata.
Ma i motori BLDC non hanno tutti i vantaggi: i motori BLDC offrono un controllo semplice e nessun cogging, mentre la struttura complessa dei motori BLDC comporta costi più elevati: i motori BLDC convenzionali sono progettati con scanalature, ovvero le bobine sono avvolte nelle fessure attorno allo statore .
Di conseguenza, è stato sviluppato un motore BLDC con un design senza slot, che presenta 4 vantaggi principali rispetto ai tradizionali motori BLDC sloted.
I motori BLDC senza slot utilizzano un design senza slot. Le bobine vengono avvolte in un'operazione esterna separata e quindi inserite direttamente nel traferro durante l'assemblaggio del motore.
Nei motori BLDC scanalati, la presenza dei denti dello statore impedisce di ridurre al minimo l'ingombro del motore. Inoltre, man mano che le dimensioni del motore si riducono, il processo di avvolgimento diventa sempre più difficile. Al contrario, i motori CC senza slot senza spazzole hanno avvolgimenti inclinati o fissati assialmente su un nucleo di statore cilindrico, facilitando la riduzione delle dimensioni.
Il design senza slot presenta anche vantaggi in termini di costi in quanto riduce la complessità e il nucleo dello statore è più facile da produrre.
Sebbene entrambi i design possano funzionare a velocità molto più elevate rispetto ai motori CC con spazzole, i design slotted e slotless hanno caratteristiche diverse alle alte velocità. Per ottenere stabilità meccanica ad alte velocità (da 40.000 a 60.000 giri/min), i rotori senza slot hanno solitamente un design a magnete permanente a due poli. Inoltre, a causa dell'esistenza dell'ampio traferro, quando il motore funziona ad alta velocità, la perdita del nucleo dello statore è limitata entro un intervallo accettabile. Ciò significa che un motore BLDC senza slot beneficia di una struttura dello statore senza slot con perdite del nucleo relativamente basse e quindi un'elevata densità di potenza.
Infatti, nei primi giorni di progettazione del motore slotless BLDC, la sua densità di potenza era inferiore a quella del motore sloted equivalente. Tuttavia, l'avvento dei magneti permanenti ad alta energia e dei loro dispositivi di magnetizzazione alternativi ha ridotto il divario di prestazioni. I motori BLDC scanalati sono meno in grado di utilizzare magneti ad alta energia a causa dei denti più spessi necessari per aumentare il carico magnetico sul motore, che ha l'effetto di ridurre l'area della scanalatura e quindi il carico elettrico sul motore.
I motori BLDC scanalati possono fornire una coppia più elevata rispetto ai modelli senza slot perché i modelli scanalati possono gestire temperature più elevate, consentendo di produrre una coppia maggiore. Tuttavia, a causa della saturazione del circuito magnetico durante il funzionamento in sovraccarico, la coppia del motore viene ridotta e il senza denti nel design senza slot non ha saturazione magnetica, fornendo così un migliore sovraccarico.
Sebbene i motori BLDC senza slot presentino molti vantaggi rispetto ai bldc standard, nelle applicazioni pratiche i motori BLDC senza slot non sono sempre la scelta migliore. Ad esempio, i motori BLDC senza slot offrono una bassa induttanza, che rappresenta una sfida per il controllo del movimento. Se si utilizza il controllo della modulazione di larghezza di impulso (pwm), un'induttanza inferiore comporta maggiori perdite del motore. I controlli con frequenze di commutazione più elevate (da 80 a 100 khz) o induttanza compensata in serie possono essere utilizzati per alleviare il problema della bassa induttanza.
Infatti, diverse tecnologie di motori BLDC sono adatte a diverse applicazioni. I motori BLDC scanalati sono adatti per applicazioni come veicoli elettrici o elettrodomestici che richiedono un elevato numero di poli e le dimensioni finali non sono un problema. Sono anche preferiti in ambienti difficili, poiché le bobine con design scanalato sono più facili da proteggere e trattenute meccanicamente dai denti dello statore. E per le applicazioni che richiedono alta velocità e dimensioni ridotte, come nelle apparecchiature mediche o negli strumenti industriali portatili, i motori BLDC senza slot sono una scelta migliore, offrendo la soluzione migliore.
