Il futuro dei motori è già a portata di mano

Unire il concetto di prestazioni elevate, aumento dell’affidabilità e risparmio dell’energia può sembrare un paradosso tecnico. REEL, oggi di proprietà del colosso KSB, ha studiato per anni la tecnologia di controllo della macchina a riluttanza ed è ora pronta a presentarsi sul mercato con un motore che, grazie soprattutto al suo innovativo algoritmo di controllo, sbaraglia le macchine asincrone, permette di abbandonare la tecnologia arcaica dei magneti e conquista una fetta di applicazioni oggi dominio esclusivo dei servomotori brushless.

Anche durante la recenti manifestazioni la formula “risparmio energetico” era riportata quasi ovunque, anche se, a uno sguardo più accurato, molte delle soluzioni proposte non portavano con sé nulla di veramente innovativo. Per esempio, affermare che i motori sincroni a magneti garantiscano alti livelli di efficienza è una novità solamente nelle brochures, dal momento che la tecnologia è conosciuta e applicata da molto tempo. Quello che invece si omette di raccontare è che queste macchine subiscono il rischio del loro costo futuro, strettamente legato al mercato delle terre rare, indispensabili per la costruzione dei magneti. Non ci si preoccupa nemmeno del loro pericolo inquinante quando dovranno essere smaltite e, comunque, è ben noto che uno stress eccessivo di coppia, legato anche a questioni puramente meccaniche, ne compromette le prestazioni in modo permanente. Anche la macchina asincrona, per quanto possa essere migliorata nella sua efficienza, non sfugge alla regola che al diminuire del carico e della velocità la sue prestazioni degradano in modo rilevante, e questo a causa delle sue caratteristiche fisiche intrinseche. In questo scenario, il motore sincrono a riluttanza, con il brevetto del Prof. Vagati del Politecnico di Torino, si presenta come un prodotto maturo e al tempo stesso rivoluzionario.

Il motore a riluttanza dal punto di vista costruttivo

La sua struttura meccanica si presenta con uno statore che è identico a quello di un motore asincrono, non ha magneti e il suo rotore è un pacco di lamierini non avvolti, il tutto a vantaggio delle prestazioni in termini di dinamica e di efficienza generale (il pacco rotorico “freddo” non stressa i cuscinetti e il suo momento d’inerzia è sensibilmente ridotto). Le esperienze pratiche su diverse tipologie di macchine “energivore” a velocità variabile hanno dato riscontro di risparmi energetici superiori al 30%, e non va dimenticato, soprattutto nel settore delle movimentazioni a batteria, il notevole vantaggio in termini di prolungata autonomia ottenibile con questo tipo di soluzione tecnica. Inoltre, rispetto alle macchine sincrone a magneti, il motore sincrono a riluttanza può essere lasciato “libero” di ruotare senza controllo e trascinato da meccanismi esterni, dal momento che, senza un adeguato pilotaggio di corrente, esso si comporta come un semplice cilindro metallico rotante, al pari di un sistema asincrono. La manutenzione della macchina brevettata dal Prof. Vagati risulta elementare, visto che gli unici avvolgimenti elettrici sono presenti solo sullo statore e che esso viene realizzato con gli stessi identici criteri costruttivi di un comune motore asincrono.

Precisione nei controlli di coppia e di velocità

La gamma delle macchine a riluttanza riprende al 100% le forme costruttive e le taglie dei motori asincroni a flangia IEC oppure a cassa quadrata, con servoventilazione o meno, e questo in funzione dell’applicazione specifica richiesta. Le macchine sono disponibili a catalogo con velocità base 1.500 o 3.000 giri/min nella versione a flangia IEC, oppure avvolte per velocità specifiche più basse, caso tipico dei motori a cassa quadrata. Anche i range di potenza sono quelli tipici dei motori asincroni in bassa tensione. Il limite di velocità massima in deflussaggio è legato ad aspetti prevalentemente meccanici, tanto da consentire ai motori di essere deflussati sino a 4.500 giri/min. Grazie all’algoritmo di controllo messo a punto da REEL, il ripple di coppia è inferiore al 2% (comparabile a quello di un motore brushless), la precisione è del 2% e, caratteristica unica nel campo dei sistemi a velocità variabile, la precisione dell’anello chiuso di velocità è dello 0,01% nei quattro quadranti di funzionamento, da velocità zero sino al doppio della velocità nominale senza dover installare nessun encoder sul motore. L’encoder viene aggiunto solo per applicazioni ad altissima precisione (a.e macchine da stampa) o per consentire picchi di coppia superiori a due volte la coppia nominale; in questo caso sono realizzabili sistemi con picchi di coppia sino a otto volte la coppia nominale, e questo grazie all’anisotropia del motore a riluttanza abbinato all’assenza di magneti. Presa al volo del motore, simulazione di encoder e altre funzioni tipiche degli impieghi nel settore industriale, fanno parte delle caratteristiche funzionali intrinseche del pacchetto di controllo REEL. Il motore, grazie alle sue caratteristiche di elevata efficienza e semplicità costruttiva, risulta interessante anche nei settori della generazione energetica come il mini eolico e il mini idrico.

Applicazioni industriali

Precisione nei controlli di coppia e velocità, robustezza e affidabilità superiore alle macchine asincrone e ai motori a magneti, fanno del motore a riluttanza una macchina a oggi applicabile nella quasi totalità dei settori industriali. REEL è inoltre in grado di lavorare su progetti specifici e personalizzati, per applicazioni con caratteristiche fisiche e dimensionali differenti dagli standard in uso. Tutto questo pone il prodotto REEL come la vera reale alternativa per l’industria dei motori a velocità variabile, garantendo una elevatissima efficienza energetica legata a prestazioni di prim’ordine.

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