Questo assiale

Risparmia peso, energia e spazio

Il cuore di qualsiasi motore elettrico è costituito da un rotore che ruota attorno a una parte stazionaria, chiamata statore. Lo statore, tradizionalmente in ferro, tende ad essere pesante. Il ferro dello statore rappresenta circa i due terzi del peso di un motore convenzionale. Per alleggerire lo statore, alcuni hanno proposto di realizzarlo utilizzando un circuito stampato.

Sebbene l'idea di sostituire un pezzo di ferro con un PCB leggero, ultrasottile, facile da realizzare e di lunga durata fosse attraente fin dall'inizio, non ha ottenuto un'adozione diffusa nelle sue prime applicazioni all'interno di attrezzature per il prato e turbine eoliche. più di un decennio fa. Ora, però, lo statore del PCB sta avendo una nuova prospettiva di vita. Aspettatevi che risparmi peso e quindi energia in quasi tutto ciò che utilizza l'elettricità per impartire forza motrice.

I componenti stratificati di un motore a flusso assiale Infinitum Electric sono mostrati qui, in forma esplosa.INFINITUM ELECTRIC

Questo risparmio di energia è di fondamentale importanza: il software potrebbe divorare il mondo, ma l’elettricità è sempre più ciò che fa girare il mondo. Oggi i motori elettrici consumano poco più della metà dell’elettricità mondiale. Secondo il gruppo di ricerche di mercato Imarc, ogni anno in tutto il mondo vengono venduti circa 800 milioni di motori, una cifra che aumenta ogni anno del 10%. I motori elettrici si stanno facendo sempre più strada nelle automobili, nei treni e negli aerei, così come nelle apparecchiature industriali e nei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria. Trasporti, edilizia e HVAC insieme rappresentano circa il 60% di tutte le emissioni di gas serra degli Stati Uniti; motori elettrici più efficienti contribuiranno a ridurre le emissioni in questi settori.

Nonostante i vantaggi dello statore PCB, le persone sono state lente ad abbracciare il progetto a causa di alcune idee sbagliate.

In primo luogo, si credeva erroneamente che i PCB fossero adatti solo per applicazioni delicate. Ma nel 2011, CORE Outdoor Power ha sviluppato un soffiatore per foglie e un tagliaerba, che utilizzavano entrambi uno statore PCB e tuttavia erano robusti e silenziosi.

In secondo luogo, si aveva la sensazione che gli statori PCB potessero essere utilizzati solo per macchine a bassa potenza. Ma nel 2012 Boulder Wind Power ha inserito uno statore PCB in un generatore ad azionamento diretto di 12 metri di diametro per una turbina eolica che produce 3 megawatt di potenza e poco più di 2 milioni di newton metri di coppia. Era uno dei generatori ad alta potenza più fluidi mai costruiti.

Nessuna delle due società ha resistito. Boulder Wind Power ha esaurito i fondi prima di potersi garantire i contratti commerciali. CORE Outdoor Power non poteva competere in un mercato affollato dove c'erano opzioni più economiche. Tuttavia, i loro risultati pionieristici hanno dimostrato la fattibilità degli statori PCB.

I motori a flusso assiale si adattano facilmente all'asse di un'auto [in alto] e all'azionamento della ventola di un sistema HVAC [in basso].INFINITUM ELECTRIC

Avanti veloce fino ad oggi. La mia azienda, Infinitum Electric, di Austin, Texas, ha sviluppato un motore statore PCB adatto a un'ampia varietà di scopi. Il nostro motore genera la stessa potenza di un tradizionale motore a induzione a corrente alternata, ma ha la metà del peso e delle dimensioni, produce una frazione del rumore ed emette almeno il 25% in meno di carbonio. Ora trova applicazioni nei settori HVAC, manifatturiero, industriale pesante e nei veicoli elettrici. Ecco come funziona.

L'infinito elettrico Il motore è noto come motore a flusso assiale, un design in cui il cablaggio elettromagnetico dello statore è parallelo a un rotore a forma di disco contenente magneti permanenti. Quando scorre corrente alternata, il rotore gira. Il motore ha anche un nucleo d'aria, ovvero non c'è ferro a mediare il flusso magnetico e tra le parti magnetiche del motore non c'è altro che aria rarefatta. Metti insieme tutte queste cose e il risultato è un motore a magneti permanenti a flusso assiale con nucleo in aria.

In passato, i tentativi di costruire un motore del genere hanno dovuto affrontare seri ostacoli pratici. Per costruire lo statore era necessario un processo di produzione complesso, gli avvolgimenti in rame erano ingombranti e la struttura di supporto della bobina era intricata. Di conseguenza, il traferro era così ampio che solo una notevole massa magnetica poteva creare il flusso magnetico necessario.