Materiali magnetici per i motori elettrici
Attualmente, i materiali magnetici vengono classificati (specifiche) e commercializzati sulla base dei dati raccolti utilizzando le tecniche di misura descritte nelle norme internazionali. Secondo gli standard IEC (International Electrotechnical Commission) 60404, le proprietà magnetiche sono determinate solo per le tensioni sinusoidali indotte e per valori specifici di polarizzazione e frequenza magnetica. Le condizioni operative rilevate nei motori elettrici ad alta densità di potenza per aerei sono tuttavia tutt’altro che ideali, rendendo i dati disponibili insufficienti. Alcuni ricercatori finanziati dall’UE hanno recentemente raccolto la sfida di caratterizzare materiali magnetici morbidi e duri in condizioni elettromagnetiche e meccaniche reali. Nell’ambito del progetto EMMPC (Electrical machine magnetic properties characterisation setup for aerospace application), i ricercatori hanno sviluppato un ambiente di test ad alta fedeltà per misurare le perdite di potenza quando i materiali sono eccitati con forme d’onda di tensione di vario tipo. Le proprietà magnetiche possono essere monitorate anche in caso di variazione della temperatura e con l’applicazione di fattori di stress. L’unità di misura centrale è il risultato della combinazione di un sistema 1D e 2D, a cui sono stati collegati nove diversi sistemi di sensori. Per il test della perdita di potenza con alte frequenze e densità flusso-magnetiche possono essere utilizzati, tra gli altri, due nuovi frame Epstein. Un tester a singolo nastro di acciaio misura la magnetostrizione e la perdita di ferro sotto stress. Inoltre, il nuovo ambiente di test è in grado di individuare le caratteristiche di diversi tipi di materiali, compresi solidi e laminati, nonché acciai elettrici a grani orientati e non. Oltre alla capacità di distinguere tra perdite di flusso di rotazione o alternate, può determinare il rapporto tra densità di flusso e forza del campo magnetico considerando la variazione della densità del flusso, cioè della saturazione. L’ambiente EMMPC, consentendo un’ampia varietà di misurazioni da eseguire sui materiali magnetici, è innovativo a livello europeo. Pertanto, apre la strada alla comprensione più dettagliata e approfondita delle differenti perdite che avvengono nei materiali utilizzati per la realizzazione dei motori aeronautici elettrici, assicurando futuri miglioramenti dell’efficienza. Partendo dai dati raccolti in condizioni simili a quelli previsti durante il funzionamento, è possibile sviluppare modelli di motori elettrici analitici (o semi-analitici) migliori che consentono una progettazione più efficiente.
Parole chiave
Materiali magnetici, motori elettrici, aerei, ambiente di test, IEC 60404, EMMPC
