Gli Avvolgimenti dei Motori per Autoveicoli e Motoveicoli: Funzionamento e Tipologie

Gli avvolgimenti dei motori elettrici rappresentano il cuore pulsante di innumerevoli applicazioni, dai piccoli elettrodomestici ai complessi sistemi di trazione dei veicoli moderni. Questi intricati cablaggi in rame sono fondamentali per la conversione dell'energia elettrica in energia meccanica, un processo che alimenta l'industria, il commercio e i trasporti. Comprendere il funzionamento e le diverse tipologie di avvolgimenti è essenziale per chiunque operi nei settori dell'elettronica, dell'elettricità, della meccanica o dell'industria.

Cos'è l'Avvolgimento del Motore?

L'avvolgimento del motore si riferisce alle bobine di filo di rame posizionate all'interno di un motore elettrico. Queste bobine creano il campo magnetico necessario per far girare il motore. Quando l'elettricità scorre attraverso l'avvolgimento, produce una forza che guida il movimento. Ogni motore elettrico, da un minuscolo motore del ventilatore a un grande generatore industriale, utilizza un qualche tipo di avvolgimento. La qualità e la configurazione di questi avvolgimenti influenzano direttamente la coppia, la velocità, l'efficienza, la temperatura e la durata del motore.

Il Principio dell'Elettromagnetismo negli Avvolgimenti

Il funzionamento dell'avvolgimento del motore si basa sul principio dell'elettromagnetismo. Quando la corrente scorre attraverso una bobina di filo, produce un campo magnetico. Posizionando queste bobine all'interno di posizioni specifiche nello statore o nel rotore, il motore può generare forza rotante. In un processo semplificato, l'elettricità entra nel motore, l'avvolgimento riceve la corrente elettrica, la corrente crea un campo magnetico, il campo magnetico interagisce con il rotore e il rotore inizia a girare, producendo energia meccanica. L'intero processo è pulito, liscio e ripetibile.

Classificazione degli Avvolgimenti: Concentrato vs. Distribuito

Gli avvolgimenti dei motori elettrici possono essere suddivisi in avvolgimento concentrato e avvolgimento distribuito. Entrambi i tipi presentano vantaggi e svantaggi diversi, e la scelta tra l'uno o l'altro dipende dalle dimensioni del motore, dalla sua applicazione, dal numero di unità e dalle modalità di fabbricazione.

Avvolgimento Concentrato

Con un avvolgimento concentrato, lo statore è sempre avvolto esattamente su un dente. Ciò comporta notevoli vantaggi nella produzione dello statore. Ad esempio, gli avvolgimenti già finiti possono essere semplicemente spinti sullo statore, sebbene il design dei denti dello statore debba essere progettato per questo. Uno dei principali vantaggi di un avvolgimento concentrato è la testa di avvolgimento molto piccola nella parte superiore e inferiore del motore. Questa dimensione ridotta si traduce in perdite ohmiche inferiori nella gamma di velocità più bassa rispetto a un avvolgimento distribuito.

Quando si utilizza un design classico di un motore elettrico con uno sviluppo concentrato, il back EMF è trapezoidale. Di conseguenza, con questo tipo di avvolgimento è possibile generare una coppia elevata, soprattutto nella gamma inferiore. Tuttavia, questo non significa che si traduca anche in un'elevata efficienza. Infatti, il principale svantaggio di un avvolgimento concentrato sono le armoniche generate, che possono causare perdite elevate, soprattutto alle alte velocità. Queste perdite possono verificarsi negli avvolgimenti delle laminazioni e nei magneti permanenti. Un altro svantaggio è un'ondulazione di coppia non trascurabile, che può essere compensata, ad esempio, spostando i magneti sul rotore l'uno rispetto all'altro o modellando i magneti di conseguenza.

Gli avvolgimenti concentrati sono utilizzati principalmente per i motori corti e di grande diametro, come i motori a mozzo per biciclette elettriche senza ingranaggi. Sono impiegati anche per azionamenti che richiedono un'elevata dinamica e dove l'efficienza non è così critica.

Avvolgimento Distribuito

Con un avvolgimento distribuito, vengono sempre avvolti almeno due denti dello statore. Il numero di denti avvolti si chiama passo della bobina o dimensione del passo e, naturalmente, è possibile avvolgere anche 3, 4, 5 o più denti. In un avvolgimento distribuito, gli avvolgimenti si sovrappongono nella parte superiore e inferiore del motore elettrico; quest'area del motore è chiamata anche testa di avvolgimento. A causa della sovrapposizione, la testa di avvolgimento è più grande in un avvolgimento distribuito che in un avvolgimento concentrato. Per i motori elettrici molto corti, quindi, di solito si utilizza un avvolgimento concentrato piuttosto che un avvolgimento distribuito per ridurre le perdite ohmiche della testa di avvolgimento. Per i motori elettrici più lunghi, l'influenza delle perdite dalla testa di avvolgimento non è così grande rispetto alle perdite totali.

Un vantaggio molto importante di un avvolgimento distribuito per un motore elettrico è che il back EMF risultante ha una caratteristica regolare, per lo più sinusoidale. Ciò significa che la percentuale di armoniche è molto bassa, così come le perdite nelle laminazioni dello statore e degli avvolgimenti. Gli avvolgimenti distribuiti sono utilizzati ovunque sia richiesta un'elevata efficienza, come ad esempio nei veicoli elettrici. Un altro vantaggio degli avvolgimenti distribuiti è l'elevato sincronismo, che significa che l'ondulazione della coppia e quindi anche il rumore del motore sono molto bassi.

Avvolgimento Distribuito vs. Avvolgimento Concentrato: Confronto Tecnico

La differenza tecnica fondamentale tra un avvolgimento distribuito e un avvolgimento concentrato si manifesta nella forma della forza controelettromotrice (back EMF). Nel diagramma della tensione del motore elettrico, si può notare che la tensione di un motore elettrico con un avvolgimento distribuito ha una forma sinusoidale, mentre il back EMF dell'avvolgimento concentrato ha piuttosto la forma di un trapezio.

Con un motore con avvolgimento concentrato è possibile generare una coppia maggiore grazie al back EMF trapezoidale. Tuttavia, le perdite nel rame e nelle laminazioni sono maggiori perché le armoniche sono più numerose e più elevate. Con un avvolgimento distribuito, si può ottenere una maggiore efficienza grazie alla back-EMF sinusoidale, e questo è particolarmente importante per i veicoli elettrici. Tuttavia, non significa direttamente che se un motore elettrico ha una back EMF sinusoidale, questo motore ha un'efficienza elevata.

Funzionamento del Motore Elettrico nei Veicoli

Per comprendere come funziona un motore elettrico per auto, è fondamentale conoscere le sue componenti principali. Il rotore è la parte mobile del motore, che si trova all'interno dello statore ed è collegata all'albero motore. Un motore elettrico per auto si basa sul principio dell'elettromagnetismo. Spiegato in poche parole, la batteria fornisce la corrente elettrica che, passando prima nell'inverter, viene convertita da corrente continua ad alternata, per poi essere inviata agli avvolgimenti dello statore. La velocità di rotazione del rotore può essere controllata variando la frequenza della corrente alternata fornita dall'inverter.

Durante la fase di accelerazione, l'elettricità passa dalla batteria al convertitore, e il convertitore si occupa di trasformare detta energia in corrente alternata (prima era corrente continua). Durante le due fasi, il conducente avrà la possibilità di controllarle.

Inoltre, il motore elettrico è in grado di funzionare anche come generatore durante la frenata rigenerativa. Quando il conducente decelera, il motore inverte il suo funzionamento e converte l'energia cinetica del veicolo in energia elettrica, che viene immagazzinata nella batteria.

Vantaggi dei Motori Elettrici nei Veicoli

Le auto elettriche hanno sicuramente numerosi vantaggi rispetto ai tradizionali motori a combustione interna. Un grande vantaggio per l'ambiente è l'assenza di emissioni nocive. Un motore elettrico è in grado di fornire lo spunto massimo anche a zero giri; dunque, fin dal primo istante in cui si preme sull'acceleratore. Questo significa che non ci sono tempi di attesa per raggiungere la massima potenza come nei motori a benzina o diesel, che devono aumentare di giri prima di poter erogare tutto il loro potenziale. I motori elettrici sono estremamente silenziosi. Il motore elettrico è molto più efficiente di un motore a combustione interna. I motori elettrici hanno meno componenti mobili rispetto ai motori a combustione interna, il che si traduce in una minore necessità di manutenzione. Il motore elettrico è una vera e propria rivoluzione nel mondo dell'automobilismo e offre numerosi vantaggi rispetto ai motori tradizionali.

Tipi di Avvolgimento per Funzioni Specifiche

Oltre alla distinzione tra concentrato e distribuito, esistono altri tipi di avvolgimento del motore, ciascuno con funzioni specifiche a seconda del design del motore e delle esigenze prestazionali.

Avvolgimento dello Statore

L'avvolgimento dello statore è il tipo più comune. È posizionato attorno all'alloggiamento del motore. Lo statore non gira; invece, crea un campo magnetico rotante che guida il rotore. Le aree comuni di utilizzo includono motori CA, motori BLDC, motori a flusso assiale, servomotori, pompe e ventilatori industriali.

Avvolgimento sul Campo

L'avvolgimento di campo produce il campo magnetico in alcuni motori CC e motori sincroni. È utilizzato in generatori e grandi motori industriali.

Avvolgimento dell'Armatura

L'avvolgimento dell'armatura trasporta corrente e interagisce con il campo magnetico per produrre coppia. Si trova in motori CC, motori universali e alternatori.

Materiali Chiave e Tecniche di Avvolgimento

La qualità dell'avvolgimento dipende dai materiali utilizzati e dalle tecniche di produzione. Il filo di rame è il materiale di avvolgimento più comune, offrendo elevata flessibilità e adattabilità per lo sviluppo di prototipi, la produzione di motori personalizzati e la produzione in piccoli lotti.

Diverse tecniche di avvolgimento garantiscono precisione e ripetibilità:

• Avvolgimento a Perno: offre alta precisione e ripetibilità stabile, con un controllo preciso del processo. È un metodo comune nella produzione di statori di motori CC senza spazzole, garantendo la consistenza del prodotto.
• Avvolgimento a Piastra Volante: è un tradizionale processo di avvolgimento a bobina circolare. È tecnicamente maturo e ampiamente utilizzato, adatto a vari processi di produzione di motori con requisiti di base per la forma della bobina.
• Avvolgimento della Bobina di Tipo ad Inserimento: utilizza un approccio a bobina prefabbricata. La bobina viene prodotta separatamente e quindi incorporata nella cava dello statore per l'assemblaggio. Il processo è chiaro e adatto alle esigenze di produzione di massa.
• Avvolgimento a Forcina: è un moderno processo avanzato che utilizza filo di rame rettangolare, comunemente noto come avvolgimento di filo piatto. Il suo elevato fattore di riempimento degli slot (tasso di riempimento del rame) e la bassa resistenza migliorano significativamente l'efficienza operativa del motore e offrono una dissipazione del calore superiore, rendendolo ampiamente utilizzato in applicazioni impegnative come i motori di trazione dei veicoli elettrici.

Molte aziende offrono servizi professionali di outsourcing di avvolgimento, coprendo aspetti fondamentali come gli avvolgimenti dello statore personalizzati, la fabbricazione dell'avvolgimento del rotore, l'inserimento bobina e il trattamento isolante stratificato. Questi servizi professionali di alta precisione non solo garantiscono la qualità della produzione degli avvolgimenti, ma migliorano anche efficacemente le prestazioni complessive del motore, abbreviando i cicli produttivi e abbassando le barriere alla produzione interna.

Impatto dell'Avvolgimento sulle Prestazioni del Motore

Piccole differenze nella qualità dell'avvolgimento possono portare a grandi cambiamenti nelle prestazioni del motore:

• Efficienza: Un migliore avvolgimento riduce le perdite elettriche, il che significa che il motore spreca meno energia e funziona più fresco.
• Coppia e Velocità: Il numero di giri e lo spessore del filo influenzano direttamente la coppia e la velocità del motore. Campi magnetici più forti consentono una maggiore coppia e una migliore densità di potenza.
• Gestione del Calore: Un buon avvolgimento produce meno calore, contribuendo a mantenere temperature operative ottimali.
• Rumore e Vibrazioni: L'avvolgimento preciso riduce al minimo il rumore del motore e migliora la rotazione fluida, riducendo le vibrazioni.
• Longevità del Motore: Isolamento di qualità e un avvolgimento preciso prevengono guasti dovuti a surriscaldamento, cortocircuiti o rottura dell'isolamento.

Problemi Comuni degli Avvolgimenti del Motore

Gli avvolgimenti del motore possono fallire per diversi motivi, e un'ispezione regolare riduce il rischio di guasti:

• Surriscaldamento: Troppo calore rompe l'isolamento e provoca cortocircuiti.
• Umidità: L'umidità può ridurre la resistenza dell'isolamento, compromettendo la sua integrità.
• Vibrazione: Gli avvolgimenti allentati possono consumare l'isolamento a causa di sfregamenti.
• Stress Elettrico: Condizioni di sovratensione danneggiano gli strati degli avvolgimenti.
• Usura Meccanica: Rotori e statori possono sfregare in caso di guasto dei cuscinetti.

Applicazioni Avanzate e Prospettive Future

La tecnologia degli avvolgimenti dei motori continua a evolversi. I motori avanzati di oggi utilizzano avvolgimenti ottimizzati per aumentare l'efficienza in una vasta gamma di applicazioni:

• Veicoli Elettrici: Gli avvolgimenti ad alta densità migliorano la portata e le prestazioni complessive.
• Robotica: L'avvolgimento preciso garantisce un movimento fluido e controllato.
• Aerospaziale ed eVTOL: Alta potenza e avvolgimenti leggeri sono essenziali per queste applicazioni.
• Generatori: Gli avvolgimenti di campo e di armatura sono fondamentali per la produzione di elettricità.
• Motori a Flusso Assiale: Gli avvolgimenti concentrati migliorano l'efficienza e la densità di coppia.

Gordon Ritchie, con oltre 31 anni di esperienza nella collaborazione con costruttori di macchine per progettare soluzioni di motion, sottolinea l'importanza degli avvolgimenti nel funzionamento dei motori, con tipi e variazioni di avvolgimenti specifici che influiscono direttamente sulle caratteristiche delle prestazioni.

Tipologie Specifiche di Motori Elettrici e i Loro Avvolgimenti

Esistono diverse tipologie di motori elettrici che possono essere utilizzati nelle applicazioni di trazione, ciascuna con caratteristiche e requisiti di avvolgimento specifici.

Motori in Corrente Continua (DC Motors)

I motori in corrente continua sono stati i primi motori ad essere ampiamente usati in applicazioni di trazione nella prima parte del secolo scorso. Offrivano, e offrono ancora, concreti aspetti positivi: coppia elevata all'avviamento, capacità di supportare aumenti repentini del carico, facile controllo della velocità, semplicità costruttiva e costi contenuti. Tuttavia, hanno un grosso inconveniente: la necessità di contatti elettrici, le spazzole, su una parte rotante per rendere possibile la commutazione della polarità sugli avvolgimenti del rotore. Per questo motivo vengono spesso citati come motori a spazzole o "brushed motor". Questo aspetto li rende bisognosi di manutenzione costante, a causa del consumo delle spazzole normalmente realizzate in carbone, e la cosa li ha messi praticamente fuori mercato per queste tipologie di applicazione.

Nei motori a spazzole, le spazzole portano la corrente agli avvolgimenti posti sul rotore, passando attraverso il commutatore che svolge la funzione di dirigerla in modo opportuno. La rotazione è ottenuta controllando il campo magnetico generato dagli avvolgimenti che compongono il rotore, mentre il campo magnetico generato dai magneti che compongono lo statore è fisso. Per cambiare la velocità di rotazione basta cambiare la tensione o la corrente negli avvolgimenti e, di conseguenza, l'intensità del campo magnetico generato nel rotore.

Motori in Corrente Continua Brushless (Senza Spazzole)

Chiamati "brushless" perché sono senza spazzole, questi motori non soffrono dell'inconveniente della manutenzione necessaria per i motori a spazzole. Hanno caratteristiche simili a quelli in DC: un'ottima coppia all'avviamento, un'elevata efficienza energetica, fino al 95/98%, e possono essere progettati per raggiungere una densità di potenza particolarmente elevata (kW/dm3), consentendo di avere, a parità di potenza sviluppata, dimensioni particolarmente compatte. Per queste caratteristiche, sono tra i tipi di motore preferiti nelle applicazioni e-bike e due-ruote di media potenza, dove il fattore compattezza è fondamentale.

Nei motori BLDC gli avvolgimenti non sono sul rotore ma sullo statore, la parte fissa, mentre è il rotore che contiene i magneti permanenti. Poiché gli avvolgimenti sono fissi non è necessaria la combinazione spazzole-commutatore rotante. Nei motori BLDC sono i magneti permanenti a muoversi e la rotazione è ottenuta facendo muovere il campo magnetico generato dagli avvolgimenti fissi dello statore.

La struttura tipica di un motore BLDC presenta tre avvolgimenti sullo statore (verde, rosso e blu), che hanno tipicamente un punto in comune e il pilotaggio avviene attraverso i terminali denominati U, V e W. Il circuito di pilotaggio utilizza componenti, spesso transistori MOSFET, che fungono da interruttori. Questi, da una parte collegano il terminale del BLDC al polo positivo della tensione DC mentre dall'altra parte lo collegano al polo negativo dell'alimentazione. In una sequenza specifica, il campo magnetico compie una rotazione completa trascinando la struttura a magneti permanenti del rotore a inseguirlo. È ovvio che ognuna delle fasi mostrata deve svilupparsi in una posizione ben precisa del rotore al fine di sviluppare il massimo della coppia. A questo scopo serve un segnale che indichi, al circuito di pilotaggio, quale sia la posizione del rotore al fine di attivare la fase corretta. Un sensore di Hall è un'unità preposta a questa funzione, ma altre soluzioni sono parimenti possibili, quali encoder ottici o unità chiamate "resolver".

I motori BLDC, soprattutto nel mondo della trazione, si presentano in due forme: a rotore interno (in-runner) o a rotore esterno (out-runner). Nel primo caso, la realizzazione è simile alla forma delineata precedentemente, necessitando di un sistema di trasmissione esterno per trasferire la potenza alla ruota e, di conseguenza, occupano più spazio all'interno del veicolo. A questi si contrappone la versione a rotore esterno (out-runner), dove rotore e statore si scambiano di posizione. Lo statore, con gli avvolgimenti di eccitazione magnetica, è interno, mentre il rotore con i magneti permanenti ruota sulla parte esterna. Questo consente il montaggio della ruota direttamente sul rotore esterno, risparmiando la meccanica necessaria per la trasmissione del moto.

Motori Sincroni a Magneti Permanenti (PMSM) e a Rotore Avvolto

La scelta tra motori a magneti permanenti e motori sincroni a rotore avvolto è oggetto di discussione nel settore automotive. Sia i motori a magneti permanenti che a rotore avvolto sono eccellenti, ma presentano, l'uno rispetto all'altro, taluni vantaggi e svantaggi. La differenza principale non ha a che vedere con le prestazioni, ma con il fatto che i costruttori cercano di liberarsi dalla dipendenza dalle terre rare necessarie per la costruzione dei magneti, che hanno un prezzo molto volatile. Per questo alcuni hanno pensato di abbandonare quelli a magneti permanenti.

Inoltre, l'efficienza è un po' diversa fra i due motori, essendo tendenzialmente più alta, quindi migliore, per quelli a magneti permanenti alle basse velocità (mancano perdite di energia per magnetizzazione), per quelli a rotore avvolto alle alte (non richiedono di dover impegnare parte delle correnti di statore per smagnetizzare). Un'altra differenza, importante solo per alcune tipologie di veicoli, è che i motori a rotore avvolto si prestano meglio a essere disattivati. Ad esempio, nei veicoli a quattro ruote motrici quando se ne vogliano disattivare due.

Motori Passo-Passo (Stepper Motors)

I motori stepper, o motori passo passo, fanno parte della famiglia dei motori in DC brushless e dominano il segmento della potenza medio-piccola, dove è richiesta precisione e replicabilità degli spostamenti; sono inoltre di uso semplice e molto diffusi tra i maker. In questi motori, tutti gli avvolgimenti fanno parte dello statore, mentre il rotore è realizzato assemblando opportunamente dei magneti permanenti. Solo nel caso di motori a riluttanza variabile, poco diffusi, il rotore è realizzato in materiale magneticamente permeabile. Essendo motori brushless, tutte le operazioni di commutazione devono essere svolte da un opportuno circuito di pilotaggio esterno.

Sono disponibili in un ampio ventaglio di risoluzione angolare: dal più grossolano che ruota di 90° per ogni passo fino ai motori a magneti permanenti ad alta risoluzione comunemente in grado di passi di 1,8°, ovvero una risoluzione di 200 passi per giro, e perfino di 0,72° (risoluzione di 500 passi).

Una struttura semplificata di un motore passo passo a due fasi con collegamento bipolare a 4 fili mostra lo statore con quattro poli su cui sono collocati gli avvolgimenti che, quando percorsi da corrente, generano un campo magnetico che porta il magnete permanente del rotore ad allinearsi con esso. Spostando in sequenza l'energizzazione dei diversi avvolgimenti si può creare un campo magnetico rotante che trascina il rotore.

I metodi più comuni di collegare i diversi avvolgimenti verso l'esterno includono la configurazione a "4 fili", definita bipolare, dove per cambiare la direzione del campo magnetico è necessario pilotare gli avvolgimenti invertendone la polarità applicata. La configurazione a ponte di quattro MOSFET nella parte finale del driver del motore consente, con una struttura opportuna del driver, di invertire la polarità del pilotaggio.

Nella configurazione a "6 fili", la più diffusa, il punto di connessione tra le due metà dell'avvolgimento che stanno sulla coppia di poli contrapposti è resa disponibile e indicata con V+. In questo caso, l'inversione del campo magnetico la si ottiene collegando alternativamente a ground l'uno o l'altro degli estremi dell'avvolgimento. Va notato inoltre che il numero di spire che viene percorso dalla corrente è, nel caso di configurazione unipolare, la metà rispetto alla configurazione bipolare. L'intensità della forza di attrazione sul rotore è ovviamente proporzionale al valore del campo magnetico generato. Quest'ultimo è proporzionale, oltre che alla corrente, anche al numero di spire che compongono l'avvolgimento.

Esistono diverse modalità di pilotaggio per i motori passo-passo:

• "1 fase ON" (o a passo intero, full step): In questo tipo di pilotaggio viene attivata, in sequenza, una sola fase per volta. Quando è energizzata la fase A, il rotore è portato ad allinearsi con questa. Spenta la fase A si attiva la fase B, e il rotore esegue una rotazione. Sono quindi necessari 4 passi per compiere un giro completo.
• "2 fasi ON" (o a passo intero, full step): Si hanno sempre due fasi (adiacenti) attive contemporaneamente. In presenza di due fasi attive contemporaneamente si ha che il rotore è soggetto a due forze di attrazione. La somma di questi due vettori genera una risultante a 45° con un valore √2 = 1.41 volte il campo magnetico generato da una singola fase. Anche con questo pilotaggio l'angolo di passo è di 90°, come nel caso "1 fase ON", ma con una coppia superiore del 41%. Questo però comporta anche una potenza dissipata doppia, essendo i due avvolgimenti attivati contemporaneamente. Questo può causare un surriscaldamento del motore se non opportunamente utilizzato.
• Mezzo passo (o fasi 1-2 ON, Half Step): In questo caso si combinano i due metodi precedenti, attivando in sequenza prima una fase singolarmente e poi due fasi contemporaneamente. Quando la fase A è al massimo della potenza e la fase B è a zero, il rotore si allinea con la fase A. Al diminuire della corrente nella fase A e al contemporaneo aumento di quella nella fase B, il rotore sposterà il suo posizionamento, muovendosi verso la fase B fino ad allinearvisi quando raggiunge il massimo della corrente, mentre la fase A ha raggiunto lo zero.
• Micropasso (Microstep): Questo metodo permette di suddividere ogni singolo passo in ulteriori micropassi, ottenendo una risoluzione angolare molto più fine. Ad esempio, la suddivisione di ogni singolo passo di 90° in 4 micropassi di 22,5° si ottiene combinando vettorialmente i due flussi magnetici delle due fasi ortogonali tra loro, la prima con un valore del 92,4% del suo massimo, il secondo del 38,3%. Le forme d'onda che pilotano le due fasi approssimano in modo preciso due sinusoidi sfasate di 90°. Infatti, un numero infinito di micropassi trasforma il motore stepper in un motore sincrono a magneti permanenti alimentato in AC, con la velocità di rotazione dipendente dalla frequenza dell'alimentatore AC.

La struttura meccanica più utilizzata per i motori passo-passo, denominata 'can stack', vede la realizzazione dello statore nella forma a ciambella. Questo tipo di motore ha solitamente due avvolgimenti e presenta numerosi poli in ognuna delle due fasi, definendo l'angolo di passo. Ogni avvolgimento di fase è contornato da un'armatura in acciaio dolce a forma di ciambella che, sull'anello interno, presenta i poli dello statore con la stessa direzione dell'asse del motore.

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