ITMI20002549A1 - Motore elettrico con controllo elettronico - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“MOTORE ELETTRICO CON CONTROLLO ELETTRONICO”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un motore elettrico con un controllo elettronico ed in particolare ad un motore elettrico sincrono con rotore a magneti permanenti.

Come è noto un motore elettrico serve a trasformare l’energia elettrica assorbita in energia meccanica. Il motore elettrico comprende una parte rotante, detta rotore, solidale ad un albero al quale deve essere trasmessa l’energia meccanica. Il rotore è alloggiato entro una parte fissa del motore detta statore.

Il rotore e lo statore comprendono gruppi di avvolgimenti. Sono previsti un avvolgimento di eccitazione destinato ad essere percorso da correnti elettriche che generano una forza magnetomotrice necessaria per creare un flusso di induzione magnetica e un avvolgimento indotto destinato ad essere percorso da correnti elettriche che trovandosi nel campo di induzione magnetica provocano un complesso di azioni meccaniche concorrenti a fornire la coppia sull’asse di rotazione del rotore.

In seguito, a titolo esemplificativo, verrà fatto specifico riferimento ad un

motore elettrico sincrono con rotore a magneti permanenti, fermo restando che

l invenzione si estende anche ad motori asincroni con rotori non a struttura

magnetica.

In particolare, il motore sincrono con rotore a magneti permanenti,

comprende un rotore costituito da magneti permanenti o caiamite e uno statore che

porta avvolgimenti alimentati in corrente alternata per la determinazione di un

campo magnetico rotante. Il rotore, grazie alla sua polarizzazione magnetica,

trovandosi nel campo magnetico rotante generato dallo statore, tende a ruotare alla

velocità di sincronismo, imposta dalla corrente alternata assorbita dalla rete di

alimentazione. « I motori elettrici sincroni con rotore a magneti permanenti presentano il \ principale inconveniente che non possono avviarsi da soli, quindi debbono essere 3⁄4 accoppiati ad un altro motore di avviamento o a un circuito elettronico che

comanda ravviamento del motore.

Altro inconveniente dei motori elettrici sincroni è che sono poco versatili,

poiché debbono essere alimentati esclusivamente alla frequenza imposta della rete

di alimentazione (frequenza di sincronismo).

Un altro inconveniente dei motori elettrici è presentato dalla possibilità di

blocco del rotore. Infatti il rotore può risultare bloccato, prevalentemente per un

guasto meccanico, quale ad esempio la rottura di un cuscinetto o bronzina

interposto tra rotore e statore, oppure per la presenza di un corpo estraneo che

blocca la ventola che è azionata dall’albero motore. I motori elettrici secondo la

tecnica nota non prevedono alcun sistema di protezione contro il blocco del rotore.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota fornendo un motore elettrico con controllo elettronico che consenta avviamento del motore e la sua alimentazione con una tensione alternata ad una frequenza qualsiasi, indipendentemente dalla frequenza di rete.

Altro scopo della presente invenzione è di fornire un motore elettrico con controllo elettronico che preveda un sistema di protezione contro il blocco del rotore.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nell' annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il motore elettrico secondo l’invenzione comprende un controllo elettronico in grado di gestire le varie modalità di funzionamento del motore. Il controllo elettronico comprende un sensore per rilevare la posizione e la rotazione del rotore, un microprocessore che riceve dal sensore segnali indicativi della posizione del rotore e della velocità di rotazione del rotore e due interruttori comandati dal microprocessore per inviare una tensione alternata per l’alimentazione degli avvolgimenti del motore.

Il controllo elettronico comprende inoltre un dispositivo di sincronizzazione collegato all’alimentazione di rete e al microprocessore per sincronizzare la frequenza di accensione/spegnimento degli interruttori con la frequenza della tensione di alimentazione di rete.

Grazie a tale sistema di controllo elettronico possono essere implementate diverse funzionalità del motore.

Il sensore rilevando la posizione del rotore consente il suo avviamento senza la necessità di un’ulteriore motorino di avviamento.

Inoltre il microprocessore controllando il periodo di accensione/spegnimento degli interruttori, riesce a variare la frequenza della tensione di alimentazione da inviare al motore, indipendentemente dalla frequenza della tensione di rete.

Inoltre il dispositivo di sincronizzazione, riesce a sincronizzare la frequenza della tensione di alimentazione del motore con la frequenza della tensione di rete, consentendo un controllo preciso della velocità di rotazione del rotore che risulta agganciata alla frequenza della tensione di rete.

Inoltre il controllo elettronico secondo l’invenzione, consente di implementare una procedura contro il blocco del rotore. Infatti, se entro un periodo prefissato, la velocità del rotore non supera una soglia prefissata è indicativo che il rotore è bloccato; quindi il microprocessore mantiene spenti gli interruttori per non alimentare il motore evitando eventuali danneggiamenti del rotore a causa del tentativo di rotazione forzata del rotore. Tale procedura di controllo blocco del rotore può esser ripetuta fino ad un numero di volte prefissato, per controllare se si era verificato un blocco accidentale.

Ulteriori caratteristiche dell’ invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad una sua forma puramente esemplificativa e quindi non limitativa di realizzazione, illustrata nei disegni annessi, in cui:

la Fig. 1 è una vista in prospettiva, in esploso, illustrante un motore elettrico secondo Γ invenzione;

la Fig. 2 è una vista in prospettiva, in esploso del motore elettrico di Fig. 1 preso da un’altra angolazione;

la Fig. 2A è una vista in prospettiva, illustrante in esploso i due semigusci della carcassa del motore elettrico secondo l’invenzione;

la Fig. 3 è uno schema elettrico illustrante il controllo elettronico del motore secondo l’invenzione;

la Fig. 4 è un diagramma di flusso illustrante le varie fasi di funzionamento del controllo elettronico secondo l’invenzione.

Con l’ausilio delle figure viene descritto il motore elettrico con controllo elettronico secondo l’invenzione.

Nelle Figg. 1 e 2 è illustrato il motore elettrico secondo l’invenzione, indicato nel suo complesso con il numero di riferimento 100. Il motore 100 comprende una carcassa 10 costituita da un primo semiguscio 11 e un secondo semiguscio 12. I due semigusci 11 e 12 vengono assemblati, mediante aste di fissaggio 13, in modo da generare al loro interno un vano cilindrico per il contenimento degli elementi del motore. L’asse della carcassa 10 è indicato con la lettera A. Il semiguscio 12 presenta un foro assiale 14 per la fuoriuscita dell’albero motore.

Gli elementi del motore comprendono uno statore 20 e un rotore 30.

Lo statore 20, di forma sostanzialmente cilindrica, presenta un foro assiale 21 destinato ad accogliere il rotore 30 e quattro cavità periferiche 22 per accogliere gli avvolgimenti statorici (non mostrati). Lo statore 20 è schiacciato a sandwich tra un primo supporto rigido isolante 40 e un secondo supporto rigido isolante 50.

Il primo supporto isolante 40 prevede un foro assiale 41 a registro con il foro 21 dello statore 20 e quattro fessure 42 a registro con le fessure 22 dello statore 20. Anche il secondo supporto isolante 50 prevede un foro assiale 51 a registro con il foro 21 dello statore 20 e quattro fessure 52 a registro con le fessure 22 dello statore 20.

Lo statore 20 presenta sulla sua superficie cilindrica quattro scanalature 23 destinate ad impegnarsi per metà entro il secondo semiguscio 12 della carcassa 10 e per l’altra metà entro il primo semiguscio 11. In questo modo lo statore 20 è disposto assialmente entro la carcassa 10 ed è solidale ad essa.

Il rotore 30 ha una forma sostanzialmente cilindrica, di diametro inferiore rispetto al diametro del foro assiale 21 dello statore 20, in modo da poter essere posizionato entro di esso. Il rotore 30 è un rotore a magneti permanenti, di per sé noto e quindi non spiegato in ulteriore dettaglio.

Il rotore 30 comprende un albero 31 disposto assialmente e solidale ad esso. L’albero 31 del rotore si impegna in cuscinetti o bronzine 15 (Fig. 2A) fissati con molla 16 entro i semigusci 11 e 12 della carcassa in modo che l’albero 31 possa uscire dal foro assiale 14 del semiguscio 12, affinché ad esso possa essere applicato un carico. Esternamente alla carcassa 12 è applicata una flangia 17 per supportare una ventola.

Come è noto, un motore elettrico con rotore a magneti permanenti, deve prevedere un sistema di avviamento per consentire ravviamento della rotazione del rotore. Generalmente tale sistema di avviamento può essere fornito da un controllo elettronico.

In seguito viene descritto il controllo elettronico del motore 100 secondo l’invenzione.

Attorno all’albero 31, dietro il rotore 30 viene montato uno schermo o otturatore 60 facente parte del controllo elettronico. Lo schermo 60, come mostrato in Fig. 2, prevede due pareti schermanti 61, a forma di piastre curve, disposte diametralmente opposte ed aventi un asse normale R sostanzialmente coincidente con un asse radiale dell’albero 3 1 del rotore.

L’elettronica del controllo elettronico del motore, indicata nel suo complesso con il numero di riferimento 80, è disposta su una piastra o scheda 70 destinata ad essere fissata sul secondo supporto isolante rigido 50. A tale scopo il secondo supporto isolante 50 prevede quattro ganci 53 destinati ad impegnarsi in quattro fori 73 ricavati perifericamente sulla piastra 70. Il secondo supporto isolante 50 prevede quattro alette rettangolari 54 destinate ad andare in battuta contro la superficie periferica della piastra 70 per isolare l’elettronica 80 dagli avvolgimenti (non mostrati) dello statore 20. La piastra 70, inoltre prevede un foro assiale 72 per consentire il passaggio dell’albero 31 del rotore.

Il motore 100 comprende un connettore elettrico 2 collegato ad un cavo di alimentazione 3 con una spina (non mostrata) per il collegamento alla rete di alimentazione. Il connettore 2 prevede un morsetto 4 che si connette ad un elemento di connettore complementare previsto nella scheda 70 per alimentare l’elettronica 80. Il connettore 2 si può connettere direttamente alla scheda 70 che è provvista di apposite piste conduttrici per portare l’alimentazione ai vari componenti elettronici.

L’elettronica 80 comprende un sensore di posizione 81, di tipo ottico, disposto sulla faccia 71 della piastra 70, rivolta verso lo statore 20. Il sensore di posizione 81 ha la forma di una forcella con due bracci che definiscono un’intercapedine 82 tale da consentire il passaggio delle superfici schermanti 61 dello schermo 60, quando il rotore 30 gira attorno al proprio asse.

Il sensore ottico 81 comprende un fotodiodo (trasmettitore) atto ad emettere un segnale luminoso e un fototransistor (ricevitore) atto a ricevere il segnale luminoso emesso dal fotodiodo. Il ricevitore, inoltre emette in uscita un segnale di tensione indicativo del segnale luminoso ricevuto.

Il trasmettitore e il ricevitore sono disposti rispettivamente sui due braci della forcella del sensore ottico 81. In questo modo, quando la superficie schermante 61 passa nell’intercapedine 82 del sensore ottico 81, viene interrotto il segnale luminoso ricevuto dal ricevitore. Quindi, durante la rotazione del motore in uscita dal ricevitore del sensore ottico si presenta un treno di impulsi la cui frequenza è pari alla frequenza di rotazione del rotore 30.

In alternativa al sensore ottico 81, può essere previsto un sensore magnetico, ad effetto Hall, che rileva il campo magnetico prodotto dai magneti permanenti collocati sul rotore 30. Tale sensore magnetico può essere posizionato airintemo del pacco statorico ed affacciato verso il rotore 30, quindi collegato mediante un cavo elettrico alla scheda 70 in cui è prevista l’elettronica 80.

In questo modo, durante la rotazione del rotore 30 l’alternanza del polo positivo e negativo del campo magnetico generato dai magneti permanenti, produce in uscita dal sensore magnetico un treno di impulsi con frequenza uguale alla frequenza di rotazione del rotore.

In Fig. 3 è illustrato uno schema elettrico delTelettronica 80 per il funzionamento del motore 100. Il sensore 81 è collegato ad un’unità di controllo 83 costituita da un microprocessore. Il microprocessore 83 comanda due interruttori elettronici SI e S2 che aprono/chiudono il circuito per l’alimentazione elettrica degli avvolgimenti del motore 100.

Gli interruttori S 1 e S2 possono essere, ad esempio, due transistor mosfet e il microprocessore 83 prevede due pin d’uscita collegati ai rispettivi elettrodi di gate dei transistor mosfet SI e S2 per comandare la loro accensione/spegnimento. Per accensione si intende quando il mosfet è in zona di conduzione ed il circuito è chiuso; per spegnimento si intende quando il mosfet è in zona di interdizione ed il circuito è aperto. In parallelo ai transistor mosfet SI e S2 sono posizionati rispettivamente due diodi di ricircolo D3 e D4.

L’alimentazione elettrica del motore 100 avviene mediante collegamento alla rete di alimentazione 90. Dalla rete di alimentazione è prelevata una tensione alternata sinusoidale Vi inviata ad uno stadio d’ingresso di potenza, costituito da un circuito raddrizzatore 84 comprendente due diodi DI e D2. Il circuito raddrizzatore 84 ha la funzione di trasformare la tensione alternata di rete Vi in una tensione pulsante unidirezionale.

In uscita al circuito raddrizzatore 84 ci sono due condensatori di livellamento Cl, C2 che hanno lo scopo di trasformare la tensione pulsante in una tensione continua (almeno in prima approssimazione) che costituisce la tensione di polarizzazione dei mosfet SI e S2. Infatti, come è noto, i mosfet debbono essere alimentati con una tensione in continua.

Poiché il motore 100 è un motore sincrono con rotore a magneti permanenti, esso è in grado di erogare una coppia motrice solo se alimentato con una tensione alternata. Se il motore 100 è alimentato ad una tensione costante, come la tensione in uscita dai condensatori di livellamento CI e C2, non è in grado di avviarsi.

Lo scopo del controllo elettronico è quello di permettere il funzionamento del motore 100 a velocità variabile, indipendentemente dalla frequenza imposta dalla rete di alimentazione 90. Ciò è possibile mediante la creazione di uno stadio intermedio costituto dai condensatori di livellamento Cl e C2 che trasforma la tensione alternata di rete in tensione continua e un ulteriore stadio ad inverter costituito dagli interruttori S 1 e S2 che permette la produzione di una tensione di alimentazione alternata, a frequenza variabile, a partire da una tensione continua.

Il sensore 81 funge da trasdutore di posizione angolare e fornisce informazioni sulla posizione del rotore 30. Il microprocessore 83, in conformità alle informazioni ricevute dal sensore 81, abilita alternatamene l apertura/chiusura degli interrutori SI e S2, in modo da presentare in ingresso al motore 100 una tensione alternata, con lo sfasamento necessario rispeto al flusso magnetico del rotore 30 per garantire lo sviluppo della coppia accelerante del rotore e consentire l’avvio del motore.

In questo modo il rotore è portato ad accelerare fino a portarsi ad una velocità che rappresenta la condizione di equilibrio tra la coppia motrice impartita al rotore 30 e la coppia resistente del carico imposta sull’albero 31 del rotore. Lo schema circuitale è stato studiato in modo tale da non richiedere elementi dissipativi per lo smorzamento delle sovratensioni di commutazione impartite dagli interrutori SI e S2. Questo permete di raggiungere maggiori rendimenti complessivi dell’azionamento del motore.

Di seguito viene descritto il funzionamento del motore 100 con il controllo elettronico secondo l’invenzione. Il controllo elettronico consente diverse funzionalità.

Una prima funzionalità è rappresentata dalla protezione contro il blocco del rotore.

Quando il motore 100 viene collegato alla rete di alimentazione elettrica 90, il microprocessore 83 inizia a pilotare gli interrutori SI e S2 in modo da alimentare il motore 100 per metterlo in rotazione. Nello stesso tempo il sensore 81 rileva l’eventuale rotazione del rotore 30 ed in conformità invia segnali al microprocessore 83. Se entro un tempo prefissato la velocità di rotazione del rotore non supera una soglia prefissata, significa che il rotore è meccanicamente bloccato o che il carico applicato all’albero motore è elevato o che gli attriti tra gli elementi volventi e striscianti del motore sono eccessivi. Quindi il microprocessore 83 cessa di pilotare gli interruttori SI e S2, interrompendo in questo modo l alimentazione del motore. Conseguentemente il rotore non è forzato a ruotare e quindi si evita il surriscaldamento prima e il danneggiamento poi dello statore 20.

La procedura di avviamento del motore viene ripetuta, per controllare se si è verificato un blocco accidentale. Se al terzo tentativo ravviamento non ha successo il microprocessore 83 si pone in stato di attesa non accettando più segnali di comando per comandare gli interruttori SI e S2. Il microprocessore 83 può uscire dal suo stato di attesa solo mediante interruzione dell’alimentazione.

Un’altra funzionalità del motore elettrico con controllo elettronico secondo l’invenzione è rappresentata dal controllo della velocità di rotazione del rotore. Sono previste tre possibili modalità di controllo di velocità (velocità libera, velocità regolata, velocità sincrona).

Modalità a velocità libera. In questa prima modalità di funzionamento il microprocessore 83 alimenta il motore 100 alla massima tensione disponibile. Quindi il rotore 30 accelera fino a portarsi ad una velocità variabile che è data dall’equilibrio meccanico tra la coppia resistente del carico sull’albero motore e la coppia motrice. Questa è la velocità massima che può raggiungere il motore con quel dato carico.

Modalità a velocità regolata. In questa seconda modalità di funzionamento il microprocessore 83 alimenta il motore 100 ad una tensione variabile, in modo da accelerare il rotore 30 fino a portarlo ad una velocità prefissata. Chiaramente la velocità prefissata è inferiore a quella raggiungibile con la prima modalità di funzionamento, poiché la tensione di alimentazione del motore è inferiore alla tensione massima di alimentazione impartita dalla rete.

Con la modalità a velocità regolata si ottiene un doppio vantaggio. Un primo vantaggio è rappresentato dalla possibilità di tenere sotto controllo la velocità di rotazione del rotore. Questo è un fattore molto importante nel caso in cui il motore funzioni come ventilatore e sia necessario controllare la portata d’aria.

Un secondo vantaggio è rappresentato dalla possibilità di limitare il consumo energetico del motore evitando di farlo funzionare inutilmente alla tensione di alimentazione massima.

Modalità a velocità sincrona. In questa terza modalità di funzionamento il microprocessore 83 alimenta il motore 100 ad una tensione variabile, in modo che il rotore acceleri con le stesse modalità descritte nella modalità a velocità regolata, finché il rotore 30 giunge alla velocità di sincronismo imposta dalla rete.

Come è noto la rete di alimentazione 90 emette una tensione alternata sinusoidale Vi avente una frequenza di 50 Hz per l’Europa o di 60 Hz per gli USA. Tale frequenza è mantenuta dall’ente distributore entro limiti di tolleranza molto stretti con variazioni massime pari a /- 1%. Se un motore sincrono a magneti permanenti fosse alimentato direttamente alla tensione di rete Vi, la sua velocità di rotazione sarebbe pari alla frequenza di rete diviso il numero di coppie di poli del motore. Nel caso specifico il motore 100 ha un avvolgimento di statore con due coppie di poli, quindi la sua velocità di rotazione sarebbe 1500 r.p.m. (velocità di sincronismo imposta dalla rete).

Una volta che il rotore 30 giunge ad una velocità prossima alla velocità di sincronismo imposta dalla rete, come mostrato in Fig. 3, un circuito elettronico di sincronizzazione 85 di per sé noto e quindi non spiegato in dettaglio, rileva i passaggi per Io zero della tensione sinusoidale di alimentazione Vi. Il circuito di sincronizzazione 85 emette in uscita impulsi di sincronismo in corrispondenza ai passaggi per lo zero rilevati, quindi emette un treno di impulsi alla frequenza della tensione di rete.

Tali impulsi di sincronismo vengono inviati al microprocessore 83. Il microprocessore 83 in conformità agli impulsi di sincronismo ricevuti comanda l’accensione/spegnimento degli interruttori SI e S2, inviando quindi al motore 100 una tensione alternata, a forma di onda quadra, di frequenza pari alla frequenza della tensione di rete ed in fase con essa. In questo modo si ottiene un controllo preciso della velocità di rotazione del rotore che risulta agganciata al sincronismo di rete.

Questa terza modalità di funzionamento, rispetto alla prima e alla seconda modalità di funzionamento presenta un notevole vantaggio in termini di dimensionamento dei condensatori di livellamento CI e C2.

Infatti nella prima e nella seconda modalità di funzionamento non vi è alcuna relazione temporale tra l’istante in cui il microprocessore 83 alimenta una fase del motore 100 e l’andamento della tensione di alimentazione Vi. Questo significa che in genere capiterà di dover alimentare il motore e quindi fornire energia in istanti in cui la tensione di rete è prossima allo zero. In queste situazioni sono proprio i condensatori di livellamento CI e C2 a dover fornire l’energia al motore e quindi tali condensatori sono interessati da correnti di elevato valore efficace. Quindi nel caso in cui il motore viene alimentato con una tensione avente una frequenza diversa da quella della tensione di rete, l’accensione degli interruttori SI e S2 avverrà in istanti del tutto scorrelati rispetto ai passaggi per lo zero della tensione di rete.

Invece, mantenendo la velocità del motore agganciata al sincronismo di rete, è possibile alimentare una fase del motore solo in corrispondenza con una semionda di pari polarità della tensione di alimentazione. Cioè l’accensione degli interruttori SI e S2 avviene esattamente in corrispondenza dei passaggi per lo zero della tensione di rete. In questo modo la semionda positiva della tensione di alimentazione del motore sarà in fase con la semionda positiva della tensione di rete e lo stesso per le rispettive semionde negative.

In questo modo l’energia richiesta per l’alimentazione del motore viene di fatto prelevata direttamente dalla rete di alimentazione 90, riducendo drasticamente la corrente efficace che interessa i condensatori di livellamento CI e C2.

Questa terza modalità di funzionamento presenta inoltre il vantaggio di evitare le oscillazioni di potenza assorbita che si manifestano nella seconda modalità di funzionamento, quando la velocità di rotazione del rotore imposta dall’operatore è prossima alla velocità di sincronismo imposta dalla rete.

In seguito, con riferimento a Fig. 4, viene illustrato un diagramma di flusso che spiega ulteriormente il funzionamento del motore 100.

Il primo passo 201 ha luogo quando il motore 100 è collegato all’alimentazione e prevede una procedura di reset, in cui si resettano tutte le variabili gestite dal microprocessore 83. Quindi si passa al passo 202 in cui il microprocessore 83 è in uno stato di attesa per un periodo, ad esempio 500 ms, sufficiente a consentire la stabilizzazione della tensione di rete.

Passato questo periodo di attesa, nel passo 203 il microprocessore 83 assicura che gli interruttori SI e S2 si trovino nella condizione spenti.

Nel passo 204 il programma elettronico procede aH’inizializzazione delle variabili gestite dal microprocessore 83. Il programma può selezionare la modalità di funzionamento del motore, (modalità a velocità libera, modalità a velocità regolata, modalità a velocità sincronizzata). Nel caso in cui è selezionata la modalità a velocità regolata, il programma inizializza la variabile relativa alla velocità del motore desiderata e quindi la relativa rampa di accelerazione.

A questo punto nel passo 205, il sensore 81 rileva la posizione del rotore 30. Vale a dire, se la superficie schermante 61 dello schermo 60 è entro la forcella del sensore 81 il ricevitore del sensore non riceve alcun segnale dal trasmettitore e quindi non invia alcun segnale al microprocessore 83, indicando quindi che il rotore 30 si trova nella posizione in cui la superficie schermate è entro la forcella del sensore.

Quindi si passa al passo 206 in cui viene controllato se il rotore 30 è agganciato alla rete. Vale a dire, il dispositivo di rivelazione passaggio per lo zero 85 rileva l’andamento della tensione di rete Vi. Se viene rilevato un passaggio per lo zero della tensione di rete Vi, il dispositivo di rivelazione passaggio per Io zero 85 invia un segnale di comando al microprocessore 83 che esegue il passo 207 in cui accende l’interruttore S2.

Se il dispositivo di rivelazione passaggio per lo zero 85 non rileva un passaggio per lo zero della tensione di rete Vi, non invia alcun segnale di comando al microprocessore 83. Il microprocessore 83 esegue il passo 208 in cui si pone in attesa del sincronismo di rete. Vale a dire il processore 83 attende che la tensione di rete Vi passi per lo zero per eseguire il passo 207 in cui opera l’accensione dell<5 >interruttore S2.

In modo identico, se nel passo 205 il ricevitore del sensore riceve il segnale dal trasmettitore, sta a significare che la superficie schermante 61 non si trova entro la forcella del sensore. In base a ciò il ricevitore del sensore invia un segnale di comando al microprocessore 83 che identifica la posizione del rotore, in cui la superficie schermante 61 non si trova entro la forcella del sensore. A questo punto viene eseguito un passo 206’, sostanzialmente identico al passo 206, in cui si controlla se il rotore 30 è agganciato alla rete.

Se nel passo 206’ il rotore risulta agganciato alla rete il microprocessore riceve un segnale di comando ed segue il passo 209 in cui pilota l’accensione dell’ interruttore SI.

Se nel passo 206’ il rotore non risulta agganciato alla rete il microprocessore non riceve alcun segnale di comando ed esegue il passo 208’, sostanzialmente identico al passo 208, in cui si pone in attesa del sincronismo di rete.

Dopo i passi 207 e 209 in cui gli interruttori SI e S2 sono accesi, viene eseguito il passo 210 in cui si attende lo spegnimento degli interruttori. Se ovviamente gli interruttori SI e S2 sono due mosfet, il periodo che intercorre tra l’accensione e lo spegnimento dell’interruttore equivale al DutyCycle del mosfet.

Dopo il passo 210 si passa al passo 211 in cui i due interruttori SI e S2 sono spenti. L’accensione e lo spegnimento degli interruttori SI e S2 ha inviato al motore 100 una tensione alternata ad onda quadra, con una frequenza uguale alla frequenza della tensione di rete Vi. Quindi se il rotore 30 non è bloccato, in virtù di tale tensione, dovrebbe avviarsi in rotazione e spostarsi dalla posizione di partenza.

In questo modo il sensore 81 rileva il passaggio della superficie schermante 61 e ad ogni passaggio della superfìcie schermante corrisponde un giro del motore. Ad ogni giro del rotore 30, il microprocessore incrementa un contatore che appunto conta il numero di giri del motore.

A questo punto viene implementata la procedura di controllo del blocco rotore. Dopo il passo 211 in cui gli interruttori SI e S2 sono chiusi, il microprocessore 83, mediante il passo 212 controlla il contenuto del contatore dei giri del motore. Se il contenuto del contatore è inferiore ad valore preimpostato, sta a significare che il rotore non ha compiuto i giri che avrebbe dovuto compiere in condizioni normali, da ciò ne deriva che il rotore 30 è bloccato.

A questo punto il microprocessore esegue il passo 213, in cui si mette in pausa per un certo intervallo di tempo, ad esempio 3 secondi, attendendo eventualmente che ritornino le condizioni normali di funzionamento.

Dopo viene eseguito il passo 214, in cui il microprocessore memorizza in una variabile il numero di tentativi di avvio del motore non andati a buon fine e controlla se tale variabile contenete il numero di tentativi di avvio del motore supera una soglia preimpostata, ad esempio tre tentativi. Se non è stata superata la soglia preimpostata si ritorna al passo 205 per iniziare un nuovo tentativo di avviamento del rotore 30.

Se è stata superata la soglia preimpostata, il microprocessore 83 esegue il passo 215, in cui entra in un loop infinito e non può ricevere altri comandi. Il processore esce dal loop infinito 215 se si interrompe Γ alimentazione e quindi si ripristina nuovamente l’alimentazione iniziando il passo di reset 201.

Se nel passo 212 il valore del contatore del numero di giri del motore è superiore alla soglia preimpostata, sta a significare che il rotore 30 non è bloccato e si passa al passo 216 in cui il microprocessore controlla le variabili di inizializzazione che identificano il tipo di modalità di funzionamento del motore impostata dall’operatore.

Se l 'utilizzatore non ha impostato alcuna regolazione di velocità del rotore, si passa al passo 217, in cui viene incrementato il DutyCycle di pilotaggio degli interruttori SI e S2, vale a dire viene aumentato il valor medio efficace della tensione che andrà ad alimentare il rotore per metterlo in rotazione. Dopo il passo 217 si ritorna al passo 205 per sincronizzare la velocità di rotazione del rotore con la frequenza della tensione di alimentazione della rete.

Se nel passo 216 il microprocessore rileva che l’utilizzatore ha impostato la modalità di funzionamento a velocità regolata ed ha impostato una variabile con il valore di velocità di rotazione del rotore desiderato, viene eseguito il passo 218.

Nel passo 218 viene decrementato il DutyCycle di pilotaggio degli interruttori SI e S2. Vale a dire, in conformità alla velocità preimpostata dal programma, viene diminuito il valor medio efficace della tensione che andrà ad alimentare il rotore, finché il rotore ruota alla velocità preimpostata. Dopo il passo 218 si ritorna al passo 205 per sincronizzare la velocità di rotazione del rotore con la frequenza della tensione di alimentazione della rete.

Alla presente forma di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione, espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Motore elettrico (100) comprendente: uno statore (20) comprendente un gruppo di avvolgimenti e montato solidale su una carcassa (10) del motore, un rotore (30) posizionato entro lo statore (20) e montato in modo ruotabile sulla carcassa (10), un controllo elettronico (80) per il controllo del funzionamento del motore, caratterizzato dal fatto che detto controllo elettronico (80) comprende: mezzi di rilevazione (81) per rilevare la posizione di detto rotore e la velocità di rotazione di detto rotore, mezzi interruttori (SI, S2) atti ad aprire/chiudere un circuito di alimentazione elettrica per inviare agli avvolgimenti statorici un segnale di tensione alternata per la loro alimentazione, un microprocessore (83) collegato a detti mezzi di rilevazione per ricevere da essi segnali indicativi della posizione del rotore e a detti mezzi interruttori per pilotare la loro apertura/chiusura in modo da generare un segnale di tensione alternata per l’alimentazione degli avvolgimenti statorici.
2. 2. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevazione comprendono un sensore ottico (81) atto a rilevare la posizione di detto rotore.
3. 3. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto sensore ottico (81) è montato su una piastra (70) solidale alla carcassa (10) ed ha una forma a forcella con due bracci formanti un’intercapedine (82), su detti bracci essendo previsti rispettivamente un trasmettitore e un ricevitore e su detto rotore (30) essendo montato solidalmente uno schermo (60) comprendente almeno una superficie schermante (61) atta a passare attraverso l’intercapedine del sensore a forcella, quando detto rotore è in rotazione.
4. 4. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di rilevazione comprendono un sensore magnetico atto a rilevare il campo magnetico prodotto dal rotore (30).
5. 5. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto sensore magnetico è un sensore ad effetto Hall.
6. 6. Motore elettrico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi interruttori sono almeno due transistor (SI, SI) ad effetto di campo.
7. 7. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti almeno due transistor (SI, SI) ad effetto di campo sono transistor di tipo mosfet.
8. 8. Motore elettrico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto controllo elettronico (80) di detto motore comprende: uno stadio d’ingresso raddrizzatore (84) per trasformare la tensione alternata di rete in una tensione pulsante unidirezionale, uno stadio intermedio di livellamento per trasformare detta tensione pulsante unidirezionale uscente dallo stadio di ingresso in una tensione continua, e uno stadio d’uscita a commutazione, comprendente detti mezzi interruttori (SI, S2) per trasformare detta tensione costante uscente dallo stadio intermedio in una tensione alternata per l’alimentazione degli avvolgimenti statorici.
9. 9. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto stadio d’ingresso raddrizzatore comprende un raddrizzatore (84) comprendete due diodi (DI, D2).
10. 10. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzato dal fatto che detto stadio intermedio di livellamento comprende due condensatori di livellamento (Cl, C2).
11. 11. Motore elettrico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto controllo elettronico (80) comprende un dispositivo di sincronizzazione (85) collegato alla tensione di rete e al microprocessore (83) per inviare a detto microprocessore segnali indicativi della frequenza della tensione di rete.
12. 12. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che detto dispositivo di sincronizzazione comprende un dispositivo (85) di rilevazione dei passaggi per Io zero della tensione di rete.
13. 13. Motore elettrico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che è un motore sincrono con rotore (30) a magneti permanenti.
14. 14. Motore elettrico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto controllo elettronico (80) implementa una procedura di controllo del blocco del rotore comprendente i seguenti passi: - rilevazione del numero di giri del rotore (30) da parte di detti mezzi di rilevazione (81) e memorizzazione del numero di giri rilevati in una variabile del microprocessore (83), - confronto del numero di giri rilevati con un valore di soglia preimpostato al disotto del quale il rotore è presumibilmente bloccato, in modo che se il numero di giri rilevato è inferiore al valore di soglia preimpostato si possa sospendere Palimentazione del motore per evitare danneggiamenti dello statore oppure si possa effettuare un nuovo tentativo di avvio in caso di blocco accidentale.
15. 15. Motore elettrico (100) secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detta procedura di blocco rotore comprende inoltre il passo di confrontare il numero di tentativi di avvio del motore con un numero di soglia preimpostato, in modo che se il numero di tentativi di avvio effettuati è al di sotto del numero di soglia preimpostato, si esegue un nuovo tentativo di avvio del motore, se è al di sopra del numero di soglia preimpostato, il microprocessore si pone in uno stato di pausa in cui non può ricevere comandi e dal quale può uscire mediante il reset del controllo elettronico.
16. 16. Motore elettrico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto controllo elettronico (80) può essere impostato per far funzionare il motore a velocità libera, in cui il microprocessore (83) pilota gli interruttori (SI, S2) alla massima tensione disponibile finché il rotore si porta alla velocità massima data dairequilibrio tra coppia motrice e coppia resistente del carico.
17. 17. Motore elettrico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto controllo elettronico (80) può essere impostato per far funzionare il motore a velocità regolata, in cui l’operatore preimposta una velocità desiderata alla quale far girare il rotore ed il microprocessore (83) pilota gli interruttori (SI, S2) ad una tensione variabile, finché la velocità del rotore raggiunge detta velocità preimpostata dall’operatore.
18. 18. Motore elettrico (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 17, caratterizzato dal fatto che detto controllo elettronico (80) può essere impostato per far funzionare il motore a velocità sincrona, in cui il microprocessore riceve segnali indicativi della frequenza della tensione di rete, dal dispositivo di sincronizzazione (85), ed in conformità a detti segnali ricevuti pilota gli interruttori (SI, S2) in modo che gli avvolgimenti statorici siano alimentati ad una tensione alternata agganciata alla tensione di rete.