Il motore sincrono appartiene al gruppo dei motori in corrente alternata C.A. che possono essere suddivisi in motori asincroni e tre diversi tipi di motori sincroni. I più conosciuti sono quelli a magneti permanenti che hanno magneti permanenti nel rotore e sono anche chiamati PMSM. I magneti permanenti generano un campo magnetico costante nel rotore che segue in modo sincrono il campo rotante dello statore.
Altro tipo di motore sincrono è quello con eccitazione esterna che hanno, al posto dei magneti, delle bobine nel rotore che generano un campo magnetico a seconda della corrente che scorre nelle bobine. La velocità di rotazione è sincronizzata con la frequenza elettrica della corrente alternata. In questa animazione vedremo come funziona questo efficiente motore, utilizzato in svariati ambiti dove è richiesta precisione. Vediamo come è fatto internamente questo tipo di motore.
Le bobine dello statore, che è l'organo fisso, sono alimentate da una corrente alternata trifase, in questo modo producono un campo magnetico rotante che ruota ad una velocità fissa legata alla frequenza di alimentazione.
Le bobine del rotore invece, cioè l'organo rotante, sono alimentate da corrente continua, producono così dei campi magnetici di polarità alterna, esattamente come dei magneti, infatti il rotore può essere realizzato anche con magneti permanenti.
I poli opposti di statore e rotore si attraggono a vicenda, in questo modo il campo magnetico rotante dello statore attrae a sé il campo magnetico del rotore che ruota così alla stessa velocità. Infatti i motori sincroni hanno la particolarità di funzionare a velocità di sincronismo, una velocità costante, data dalla frequenza elettrica della corrente alternata e dal numero delle coppie dei poli del rotore. Motori con più bobine, nel rotore, nello statore, hanno velocità più basse, ma sviluppano più coppia meccanica.
Queste caratteristiche comportano l'incapacità di questo motore di accelerare o decelerare. Oltretutto non è in grado di supportare grosse forze resistenti, infatti se durante il moto viene accelerato frenato da un fattore esterno, i due campi magnetici si disallineano, facendo sobbalzare il rotore fino al suo bloccaggio. Se il rotore è completamente fermo invece, il campo magnetico rotante non è in grado di avviare il rotore perché i campi elettrici attrattivi e repulsivi si susseguono troppo velocemente non permettendo al rotore di cominciare a girare.
Per ovviare a questi problemi, il motore sincrono può essere notevolmente migliorato grazie all'introduzione di una gabbia di scoiattolo sopra le bobine del rotore. In fase di partenza le bobine del rotore non vengono eccitate per cui il campo magnetico rotante induce elettricità nelle barre della gabbia di scoiattolo come in un motore ad induzione. Una volta raggiunte la velocità di sincronismo, le bobine del rotore vengono eccitate riprendendo a funzionare come un motore sincrono.
Lo svantaggio principale di questi tipi di motori sono gli anelli collettori che trasmettono la corrente al rotore. Uno dei maggiori vantaggi invece è che l’intensità del campo magnetico del rotore può essere regolata e quindi non è necessaria alcuna corrente per indebolire i magneti
Il rotore ha una resistenza magnetica, a seconda della sua posizione, chiamata riluttanza. Poiché il flusso magnetico segue sempre il percorso con resistenza più bassa, il rotore si allinea nella direzione della minore resistenza magnetica.
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