A seconda del tipo di sistema progettato e dell'ambiente sottostante in cui opera, il peso del motore può essere molto importante per il costo complessivo e il valore operativo del sistema.La riduzione del peso del motore può essere affrontata in diverse direzioni, tra cui la progettazione universale del motore, la produzione efficiente dei componenti e la selezione dei materiali.Per raggiungere questo obiettivo, è necessario migliorare tutti gli aspetti dello sviluppo del motore: dalla progettazione alla produzione efficiente di componenti utilizzando materiali ottimizzati, all’uso di materiali leggeri e nuovi processi di produzione.In generale, l'efficienza di un motore dipende dal tipo, dalle dimensioni, dall'utilizzo del motore, nonché dalla qualità e dalla quantità dei materiali utilizzati.Pertanto, sotto tutti questi aspetti, i motori elettrici devono essere sviluppati utilizzando componenti economicamente efficienti.
Un motore è un dispositivo di conversione dell'energia elettromeccanica che converte l'energia elettrica in energia meccanica sotto forma di movimento lineare o rotatorio. Il principio di funzionamento di un motore dipende principalmente dall'interazione dei campi magnetico ed elettrico.Molti parametri possono essere utilizzati per confrontare i motori: coppia, densità di potenza, costruzione, principio di funzionamento di base, fattore di perdita, risposta dinamica ed efficienza, quest'ultimo è il più importante.Le ragioni della bassa efficienza del motore sono da attribuire principalmente ai seguenti fattori: dimensioni non corrette, bassa efficienza elettrica del motore utilizzato, bassa efficienza meccanica dell'utente finale (pompe, ventilatori, compressori, ecc.) Nessun sistema di controllo della velocità che sia scarsamente mantenuto o addirittura inesistente.
Per massimizzare le prestazioni energetiche di un motore, è necessario ridurre al minimo le perdite derivanti dalle varie conversioni di energia durante il funzionamento del motore.In una macchina elettrica, infatti, l'energia viene convertita da elettrica a elettromagnetica e poi di nuovo meccanica.I motori elettrici che migliorano l’efficienza differiscono dai motori elettrici convenzionali perché hanno perdite minime.Infatti, nei motori convenzionali, le perdite sono causate principalmente da: perdite per attrito e perdite meccaniche dovute al vento perdite al vento (cuscinetti, spazzole e ventilazione) perdite nel ferro a vuoto (proporzionali al quadrato della tensione), legate ai cambiamenti nella direzione del flusso Perdite dovute all'isteresi dell'energia dispersa del nucleo, e le perdite per effetto Joule (proporzionali al quadrato della corrente) dovute alle correnti parassite causate dalle correnti circolanti e dalle variazioni di flusso nel nucleo.
progettazione corretta
Progettare il motore più efficiente è un aspetto fondamentale per ridurre il peso e, poiché la maggior parte dei motori è progettata per un uso diffuso, il motore giusto per un'applicazione specifica è spesso più grande di quanto effettivamente necessario.Per superare questa sfida, è importante trovare aziende produttrici di motori disposte ad apportare modifiche in modo semi-personalizzato, dagli avvolgimenti del motore e dalla parte magnetica alle dimensioni del telaio.Per garantire che sia presente l'avvolgimento corretto, è necessario conoscere le specifiche del motore in modo da poter mantenere la coppia e la velocità precise richieste per l'applicazione.Oltre a regolare gli avvolgimenti, i produttori possono anche modificare il design magnetico del motore in base ai cambiamenti di permeabilità. Il corretto posizionamento dei magneti in terre rare tra il rotore e lo statore può contribuire ad aumentare la coppia complessiva del motore.
nuovo processo produttivo
I produttori sono in grado di aggiornare continuamente le proprie attrezzature per produrre componenti del motore con tolleranze più elevate, eliminando le pareti spesse e le aree dense un tempo utilizzate come margine di sicurezza contro la rottura.Poiché ogni componente è riprogettato e prodotto utilizzando la tecnologia più recente, il peso può essere ridotto in più punti che incorporano componenti magnetici, inclusi isolamenti e rivestimenti, telai e alberi motore.
selezione del materiale
La selezione dei materiali ha un impatto complessivo sul funzionamento, sull'efficienza e sul peso del motore, che è l'esempio più ovvio del motivo per cui così tanti produttori utilizzano telai in alluminio anziché in acciaio inossidabile.I produttori hanno continuato a sperimentare materiali con proprietà elettromagnetiche e isolanti e utilizzano una varietà di materiali compositi diversi e metalli più leggeri che offrono alternative leggere ai componenti in acciaio.Ai fini dell'installazione, sono disponibili una varietà di plastiche rinforzate, polimeri e resine, a seconda dei requisiti specifici dell'utente per il motore finale.Mentre i progettisti di motori continuano a sperimentare e ricercare componenti alternativi, inclusi rivestimenti e resine a bassa densità per scopi di tenuta, danno nuova vita al processo di produzione, che spesso influisce sul peso del motore.Inoltre, i produttori offrono motori senza telaio, che possono avere un impatto sul peso del motore eliminando completamente il telaio.
Insomma
Tecnologie che utilizzano materiali leggeri, nuovi processi di produzione e materiali magnetici per ridurre il peso del motore e migliorarne l'efficienza.I motori elettrici, soprattutto nelle applicazioni automobilistiche, rappresentano un numero crescente di tecnologie future.Quindi, anche se c’è ancora molta strada da fare, si spera che questa diventi una tecnologia sempre più consolidata, con motori elettrici a maggiore efficienza che affrontino le questioni legate al risparmio energetico.
Orario di pubblicazione: 28 luglio 2022