L’aumento della domanda di miglioramento dell’efficienza energetica, ha portato allo studio e allo sviluppo di una nuova tecnologia nell’architettura meccanica del motore destinato alle turbo machines.
La rivoluzione avviene nella costruzione di uno statore slotless (senza cave). Il rotore invece è una composizione di magneti permanenti ad anello magnetizzati multipolo in opportuna sequenza (tecnologia Array Halbach), ritenuti da una camicia in fibra di carbonio ad alta resistenza meccanica, in quanto deve sopportare una velocità di rotazione che va dai 10.000 ai 20.000 rpm.
Il rotore e lo statore non hanno alcun contatto tra loro. Il rotore è sospeso grazie alla presenza di cuscinetti magnetici a sostegno dell’albero. Nel momento in cui l’albero ruota ad altissima velocità, si forma naturalmente una pellicola d’aria tra il cuscinetto e l’albero, quest’aria garantisce la fluttuazione del rotore senza alcun attrito e senza l’utilizzo di oli lubrificanti. Inoltre non è necessaria l’aggiunta di un ulteriore sistema di ventilazione/raffreddamento. La capacità di carico dei cuscinetti aumenta proporzionalmente ai giri del motore.
Con un motore così realizzato, è possibile il risparmio sui costi di gestione fino al 40%, se comparato con il motore convenzionale, ed una riduzione dei livelli del suono e delle vibrazioni grazie all’assenza di contatto tra rotore e statore. Inoltre questo tipo di motori non necessita di alcun olio per la lubrificazione.
Analizziamo adesso le caratteristiche di un componente fondamentale dell’applicazione appena esposta : il magnete.
Il magnete utilizzato per questa applicazione è realizzato con polveri in neodimio, resistenti a temperature massime di 220°C. La ritenzione centrifuga è ottenuta da una “camicia” realizzata in fibra di carbonio. La levitazione del rotore all’interno dello statore è garantita dalla presenza di 3 cuscinetti magnetici sistemati a sostegno dell’albero. La presenza di questi cuscinetti magnetici è necessaria per garantire il comportamento rotatorio del rotore durante tutto l’intervallo di velocità.
Il tipo di magnetizzazione adottato per i magneti utilizzati in questa applicazione è Halbach.
(..lo sapevi che???)
“Un Array Halbach è una particolare unione di magneti permanenti disposta in modo da rafforzare il campo magnetico lungo una faccia della schiera e nel contempo nel cancellare per interferenza il campo magnetico nella faccia opposta. Nel disegno il campo magnetico è rafforzato nel lato inferiore e cancellato nel lato superiore. Il disegno (sulla faccia anteriore, destra alto, sinistra, basso) può continuare all’infinito senza problemi. È un procedimento simile alla disposizione di magneti a forma di ferro di cavallo disposti alternativamente con la polarità invertita.”
Grazie a questa soluzione il rotore in moto non tocca mai le superfici circostanti: la costruzione risulta completamente priva di olio e nessuno dei suoi componenti è soggetto a usura, raggiungendo la massima efficienza e affidabilità, introducendo inoltre la possibilità di correggere lo sbilanciamento residuo del rotore o deformazioni termiche inattese.
L’assemblaggio, l’equilibratura e il testing sono tutte fasi realizzate in Italia.
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