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Futuro piatto: come possono i motori assiali dimostrare una densità di potenza ultraelevata nei settori aeronautico e automobilistico?
Con il continuo progresso della scienza e della tecnologia, la domanda di veicoli elettrici e di aerei elettrici aumenta di giorno in giorno. Uno degli sviluppi tecnologici significativi è l'uso di motori assiali (Axial Flux Motor, AFM). In questa struttura del motore, la direzione dello spazio tra il rotore e lo statore è parallela all'asse di rotazione. A differenza del comune motore radiale, il design del motore assiale fa crescere la coppia con il cubo del diametro del rotore. lo rende migliore in termini di densità di potenza. Un tale progetto non solo migliora le prestazioni, ma mostra anche un forte potenziale in una varietà di applicazioni, che vanno dai veicoli elettrici agli aerei elettrici.
I motori assiali hanno una superficie magnetica e un'area superficiale complessiva più grandi e forniscono un raffreddamento significativamente migliore per un dato volume rispetto ai motori radiali.
Caratteristiche del motore assiale
La progettazione dei motori assiali offre numerosi vantaggi. Innanzitutto, un motore può essere costruito su qualsiasi struttura piatta, come un circuito stampato (PCB), aggiungendo bobine e cuscinetti. Questo design semplifica il processo di avvolgimento della bobina e può utilizzare strisce di rame rettangolari piatte invece di metodi di avvolgimento più complessi, rendendo più semplice l'avvolgimento ad alta corrente.
In secondo luogo, il rotore di un motore assiale può spesso essere progettato per essere più leggero e, poiché il circuito magnetico è più corto, è spesso possibile utilizzare acciaio elettrico a grani orientati, che non solo aumenta la permeabilità magnetica ma riduce anche le perdite nel nucleo . Tuttavia, questo progetto presenta anche dei limiti, come una distribuzione non uniforme del flusso magnetico che può portare a prestazioni instabili.
Progettazione e applicazione
In termini di progettazione, i motori assiali possono utilizzare rotori singoli o doppi e possono anche scegliere statori singoli o doppi. Tipicamente, nelle applicazioni ad alta potenza, è più comune un design a doppio statore e rotore singolo, sebbene ciò richieda un alloggiamento che contenga le perdite del nucleo. Al contrario, il design a statore singolo e doppio rotore può ridurre il peso dell'involucro e migliorare l'efficienza.
Il motore 750 R impilabile da 37 kg di YASA offre una densità di potenza di oltre 5 kW/kg, distinguendosi sul mercato.
Vale la pena ricordare che, sebbene l'uso dei motori assiali sia iniziato già nel periodo di sviluppo dei motori elettromagnetici, il loro ambito di applicazione era relativamente limitato prima che i potenti materiali a magneti permanenti fossero ampiamente disponibili e fosse sviluppata la tecnologia dei motori CC senza spazzole. Con l’aumento della domanda negli ultimi anni, l’applicazione dei motori assiali nel campo dei veicoli elettrici ha subito un’accelerazione.
Cambiamenti nei settori automobilistico e aeronautico
Nel campo automobilistico, i prodotti YASA sono stati utilizzati in una varietà di concept car e prototipi e sono montati su auto sportive ad alte prestazioni come la Koenigsegg Regera e la Ferrari SF90 Stradale. L'obiettivo di YASA è progettare un motore in grado di produrre 220 kilowatt per chilogrammo, fondamentale per migliorare le prestazioni dei veicoli elettrici.
Nel campo dell'aviazione, l'aereo elettrico ACCEL di Rolls-Royce utilizza tre motori assiali e stabilisce l'attuale record mondiale di velocità per gli aerei elettrici. YASA fornisce motori assiali per l'aereo Spirit of Innovation di Rolls Royce, con l'obiettivo di raggiungere una densità di potenza di 50 kW/kg per far fronte alla massiccia riduzione di peso richiesta per il volo elettronico.
La progettazione dei motori assiali non solo consente ai veicoli elettrici e agli aerei di raggiungere densità di potenza più elevate, ma continua anche a cambiare la nostra immaginazione dei viaggi elettrici.
Prospettive future
Guardando al futuro, il potenziale di sviluppo dei motori assiali è ancora enorme. Diverse aziende, come Emrax e Siemens, hanno iniziato a ricercare motori assiali più efficienti in modo che possano funzionare bene in vari tipi di applicazioni. Con il rapido sviluppo del trasporto elettrico in tutto il mondo, la continua innovazione e applicazione di questa tecnologia potrebbero diventare una tendenza importante nella futura progettazione dei trasporti.
In definitiva, con l'avanzare della tecnologia, in che modo l'applicazione di tali motori potrebbe cambiare ulteriormente i nostri stili di vita e i nostri sistemi di trasporto?
