Iscriviti al nostro nuovo canale YouTube, attiva le notifiche e rimani aggiornato su tutti i nuovi video

Motori elettrici senza magneti permanenti: un diciassettenne mette a punto un prototipo

Motori elettrici senza magneti permanenti: un diciassettenne mette a punto un prototipo

Robert Sansone, un ragazzo di soli diciassette anni, ha messo a punto un prototipo di motore elettrico senza magneti, vincendo il primo premio, pari a 75.000 $, alla Regeneron International Science and Engineering Fair (ISEF) del 2022

di pubblicata il , alle 17:15 nel canale Scienza e tecnologia
 

In questi ultimi giorni abbiamo parlato spesso delle terre rare, elementi indispensabili per alcuni particolari settori (come chip, turbine eoliche e magneti), attualmente monopolio quasi esclusivo della Cina.

All'indomani della scoperta di un grande giacimento nella cittadina svedese di Kiruna e della volontà della presidentessa Von der Leyen di istituire un fondo sovrano europeo, dall'altra parte dell'oceano un ragazzo di diciassette anni potrebbe aver aperto la via per motori EV senza magneti.

motore sincrono VS magneti

Lo studente delle superiori, che spera di entrare nel MIT, si è concentrato sul motore sincrono a riluttanza, che non necessita di terre rare. Questa tipologia di motore, tuttavia, non ha la potenza necessaria per l'utilizzo nei veicoli elettrici.

In un motore a magneti permanenti, lo statore contiene bobine di filo che producono i campi elettromagnetici rotanti che fanno girare il rotore, dotato di magneti permanenti con poli opposti rispetto a quello del campo rotante.

motore sincrono VS magneti

L'attrazione magnetica fra le bobine dello statore e i magneti del rotore genera l'energia meccanica che fa muovere il motore elettrico.

I motori sincroni a riluttanza, invece, utilizzano un rotore in acciaio con traferri (ovvero intervalli che spezzano la continuità del nucleo ferromagnetico) al posto dei magneti.

Il rotore, in questo caso, si allinea con il campo magnetico rotante e quel movimento produce una coppia. La quantità di coppia prodotta non è un'unità fissa, ma dipende dal rapporto di salienza, ovvero la differenza di magnetismo dei materiali utilizzati.

Nel caso di un motore sincrono a riluttanza, il rapporto di salienza si riferisce al rotore in acciaio e ai traferri amagnetici.

motore sincrono VS magneti

Sansone, che per adesso sta mantenendo il massimo riserbo possibile sul suo prototipo perché intende brevettarlo, si è messo al lavoro sfruttando al meglio le limitate risorse a sua disposizione. Ha quindi deciso di utilizzare una stampante 3D per creare modelli in scala di ogni tentativo di motore.

Arrivato alla quindicesima versione, lo studente si è ritrovato fra le mani un prototipo di veicolo elettrico privo di magneti, dai risultati brillanti.

motore sincrono VS magneti

Il ragazzo, dopo averne valutato le prestazioni, lo ha riconfigurato per funzionare come un motore sincrono a riluttanza per confrontarlo con un motore standard.

Portando il prototipo a 300 giri al minuto (RPM), il design di Sansone aveva una coppia maggiore del 39% e un aumento dell'efficienza del 31%.

Inoltre, l'efficienza è migliorata fino al 37% rispetto al motore standard a 750 giri/min.

Lo studente ha deciso di portare il suo design a un più alto livello di sfida, ma i test a regimi più elevati hanno fatto sciogliere le parti in plastica del motore.

Il giovane inventore non si è scoraggiato e ha creato un secondo prototipo, eliminando le variabili per dimostrare che il maggiore rapporto di salienza nel design pionieristico aveva comportato miglioramenti nell'efficienza e nella coppia per il prototipo di motore per EV senza magneti.

motore sincrono VS magneti

Il brillante diciasettenne intende ora lavorare su ulteriori versioni, eliminando l'uso della plastica.

Sansone non è ovviamente l'unico a studiare alternative ai motori a magneti permanenti: Mercedes-Benz, a tale proposito, ha messo a punto la Vision EQXX, un'auto dotata di un unico motore elettrico a flusso radiale. Al momento si tratta puramente di un progetto di ricerca e sviluppo, che però varrà come modello che gli ingegneri useranno per migliorare le future auto compatte.

Un altro esempio, a livello industriale, di motore alternativo è quello a trazione di Mahle: test interni hanno mostrato che ha raggiunto un'efficienza superiore al 96%. Tale design si basa sulla trasmissione di potenza induttiva wireless e include un trasmettitore per instradare la potenza attraverso il motore.

BMW, infine, ha utilizzato un motore EV senza magneti nella sua iX M60. Si tratta di un motore sincrono di quinta generazione CA trifase che riceve energia per gli avvolgimenti del rotore con un commutatore e spazzole.

Gli ingegneri hanno anche collocato i moduli delle spazzole all'interno di comparti chiusi e sigillati, eliminando la possibilità di contaminazione dovuta alla polvere che interessa il cablaggio dello statore o del rotore.

Considerati i mezzi a sua disposizione, il lavoro realizzato da Robert Sansone e i risultati ottenuti sono innegabilmente impressionanti, e saranno importanti per incoraggiare gli attuali e futuri ingegneri a pensare "fuori dagli schemi" e progettare opzioni di prototipi di veicoli elettrici senza magneti tenendo a mente la sostenibilità.

motore sincrono VS magneti

28 Commenti
Gli autori dei commenti, e non la redazione, sono responsabili dei contenuti da loro inseriti - info
zancle19 Gennaio 2023, 17:36 #1
Originariamente inviato da: Redazione di Hardware Upgrade
Link alla notizia: https://www.hwupgrade.it/news/scien...ipo_113394.html

Robert Sansone, un ragazzo di soli diciassette anni, ha messo a punto un prototipo di motore elettrico senza magneti, vincendo il primo premio, pari a 75.000 $, alla Regeneron International Science and Engineering Fair (ISEF) del 2022

Click sul link per visualizzare la notizia.


i soldi in Svezia li danno proprio a tutti?
https://oswos.com/reluctance-motor/
https://www.matesrl.eu/motore-a-riluttanza/
https://www.matesrl.eu/motore-a-riluttanza/

senza voler menzionare il nuovo motore della Tesla che in realtà qualche calamita ce la mette.
berson19 Gennaio 2023, 18:39 #2
Veramente i motori elettrici senza magneti esistono da parecchio tempo, e sono usati anche nelle auto, come la Tesla, che si chiama così proprio perché ha iniziato usando i motori elettrici senza magneti inventati appunto (nella versione trifase) da Nikola Tesla nel 1888.
Scrivere nel 2022 che un ragazzo "potrebbe aver aperto la via per motori EV senza magneti" è piuttosto dequalificante.
Giulia.Favetti19 Gennaio 2023, 18:44 #3
1

e

2
pengfei19 Gennaio 2023, 18:52 #4
eeeeh stiamo parlando di una competizione riservata a studenti delle scuole superiori e non gli si chiede di rivoluzionare il mondo, mi sembra lodevole la dedizione del ragazzo e degli altri partecipanti, poi magari l'articolo sarà scritto in toni un po' trionfalistici ma ci stanno
VanCleef19 Gennaio 2023, 20:22 #5
Originariamente inviato da: Giulia.Favetti
1

e

2


?
marantz20 Gennaio 2023, 10:24 #6
Ma alla fine, cosa ha inventato ??
elgabro.20 Gennaio 2023, 10:48 #7
a vederlo in faccia sembra che abbia cinquanta anni altro che 17.
Notturnia20 Gennaio 2023, 14:14 #8
https://www.dmove.it/news/mahle-pre...alla-produzione

notizia postata su HW nel 2021..

motori usati in Formula-E nel 2020..

la notizia è che anche un ragazzino di 17 anni lo puo' fare ?

boh...

https://spinmag.it/dispositivi/motore-a-riluttanza/

i motori senza magneti permanenti esistono da molti decenni..
sisko21420 Gennaio 2023, 15:27 #9
I motori sincroni a gabbia di scoiattolo, li costruivamo all'itis 35 anni fà... non ho capito dove stà l'innovazione di questo.
scottial7720 Gennaio 2023, 16:42 #10
I motori a riluttanza li stava cominciando a sviluppare un mio collega tesista di ingegneria elettrica, utilizzando Ansys ed un algoritmo di ottimizzazione sviluppato dall'Università La Sapienza.
Io invece mi occupavo della prototipazione dei motori sincroni a magneti permanenti tramite un programma Matlab che eseguiva l'ottimizzazione automatica della forma del rotore, della disposizione dei magneti ed eseguiva i calcoli teorici della coppia massima, con uno scarto misurato del 10% tra il progetto ed il prototipo.
Ci siamo laureati entrambi nel 2004.
Questo tipo arriva un po' tardi.

Devi effettuare il login per poter commentare
Se non sei ancora registrato, puoi farlo attraverso questo form.
Se sei già registrato e loggato nel sito, puoi inserire il tuo commento.
Si tenga presente quanto letto nel regolamento, nel rispetto del "quieto vivere".

La discussione è consultabile anche qui, sul forum.
 
^