Che cos'è un motore di repulsione?
Un motore di repulsione è un tipo di motore elettrico progettato per fornire un elevato livello di coppia o forza di rotazione all'avvio e per avere la capacità di invertire facilmente il senso di rotazione. È un motore a corrente alternata (CA) che utilizza una serie di spazzole a contatto che possono avere un angolo e un livello di contatto diversi per modificare i parametri di coppia e rotazione. Questi motori furono ampiamente utilizzati nelle prime attrezzature industriali, come le trapani fino agli anni '60, che richiedevano una grande quantità di forza di rotazione lenta e nei sistemi di microcontrollo, come per i motori di trazione sulle ferrovie modello. A partire dal 2011, sono stati per lo più sostituiti da progetti di motori a induzione meno complessi con controlli dei circuiti che sono più affidabili e più facili da fabbricare e mantenere.
Il design di un motore di repulsione ha sia un avvolgimento elettrico per lo statore che il gruppo rotore e nessun magnete permanente per generare un campo elettromagnetico. Le spazzole elettriche sono posizionate sul gruppo rotore attraverso un commutatore e la corrente viene fatta passare attraverso il rotore mentre è in contatto per avviare il motore. Una volta che il motore di repulsione raggiunge un alto tasso di velocità, le spazzole vengono generalmente ritirate e il motore si comporta come un tipico motore a induzione. Ciò conferisce al motore di repulsione una coppia elevata alle basse velocità e prestazioni standard del motore alle alte velocità. Un meccanismo di cortocircuito è inoltre incorporato nel motore per interrompere la connessione al commutatore in modo che possa funzionare come un motore a induzione e avere anche la possibilità di invertire la rotazione.
Gli svantaggi del design del motore di repulsione comprendono il complesso design meccanico delle spazzole di contatto e il fatto che è stato modellato sulla funzionalità del motore a corrente continua (DC). È un motore monofase, il che significa che utilizza corrente alternata che viene fatta passare attraverso un gruppo statore con un avvolgimento elettrico, ma lo statore stesso ha fino a otto poli magnetici. Il gruppo rotore assomiglia al modo in cui un'armatura è incorporata in un motore a corrente continua, quindi è spesso indicata come un'armatura in campi ingegneristici, ed è qui che il commutatore e le spazzole entrano in contatto per controllare la coppia e il senso di rotazione.
La direzione in cui le spazzole si avvicinano o entrano in contatto con il commutatore e, quindi, il rotore, così come la loro vicinanza fisica ad esso, determina la velocità del motore creando un effetto di repulsione con poli magnetici concorrenti. L'armatura e lo statore hanno ciascuno i propri gruppi di poli magnetici e sono sfalsati di circa 15 gradi elettrici l'uno dall'altro, il che crea un effetto di repulsione magnetica che avvia la rotazione del rotore. La posizione delle spazzole è fondamentale per il corretto funzionamento del motore di repulsione, poiché, se le spazzole sono ad angolo retto diretto rispetto al gruppo statore, i poli si annullano a vicenda impedendo il flusso magnetico e non esiste una coppia di rotazione.
Mentre i moderni circuiti elettrici hanno sostituito molti motori di repulsione con motori a induzione che hanno caratteristiche di controllo simili, il motore di repulsione viene ancora utilizzato in alcuni campi grazie alla sua capacità di generare una grande quantità di coppia a basse velocità. Questi includono applicazioni quali unità di stampa e ventilatori a soffitto o soffianti per controlli ambientali che dispongono di gruppi di ventole a rotazione lenta. Le variazioni del design originale del motore di repulsione includono l'incorporamento di principi di prestazione di induzione tipici, come il motore di induzione di inizio di repulsione, il motore di induzione di repulsione e il motore di repulsione compensato.