Draper brevetta una rivoluzione: i motori elettrostatici

Un nuovo brevetto presentato da una società del Massachusetts, la Draper, abiliterebbe l’ introduzione di motori elettrostatici. Una rivoluzione per i motori elettrici che li renderebbero più leggeri ed efficienti. Draper  (The Charles Stark Draper Laboratory, con sede a Cambridge, Mass.) annuncia infatti di aver ottenuto progressi risolutivi sviluppando una nuova famiglia di motori elettrici e generatori basati su principi elettrostatici, anziché elettromagnetici.

Un sogno antico, con tanti problemi

Alla base dell’inovazione c’è una radicale svolta tecnologica. Quasi tutti i motori elettrici oggi utilizzano il magnetismo per generare coppia. Per secoli, però gli ingegneri hanno lavorato anche all’idea di nuovi motori che sfuttano le forze dei campi elettrici. Ma i motori elettrostatici erano troppo deboli e problematici per competere con le loro controparti elettromagnetiche.

Nonostante qualche passo avanti compiuto negli ultimi decenni, i motori elettrostatici soffrivano ancora di vari problemi, come peso elevato, bassa velocità di rotazione massima, volumi molto grandi di fluido dielettrico e alimentatori che richiedono tensioni molto elevate.

Tuttavia, sfruttando materiali d’avanguardia, nuovi design e decenni di esperienza nella fabbricazione, Draper sta sviluppando nuovi potenti motori elettrostatici che secondo Draper rompono la barriera di coppia che limitava i predecessori.

La svolta: nuovi materiali senza terre rare

L’approccio di Draper ai motori elettrici presenta numerosi vantaggi rispetto ai motori elettrici convenzionali, tra cui un peso notevolmente inferiore, una maggiore efficienza, una maggiore potenza specifica e un minor costo dei materiali. Il nuovo approccio di Draper potrebbe portare grandi benefici a in una vasta gamma di applicazione, dai veicoli elettrici ai droni. Aumentandone di molto il raggio d’azione.

«I nostri motori elettrici utilizzano elettrodi sottili ed elettreti che riducono il peso dell’80% o più rispetto ai motori convenzionali. Ciò si traduce in un’estensione dell’autonomia fino al 40% per i droni e fino al 25% per i veicoli elettrici sulla base delle nostre simulazioni» ha detto Sabrina Mansur, responsabile dello sviluppo del business automobilistico presso Draper

Gli elettreti (“elettricità” + “magnete”) sono materiali dielettrici con una carica elettrica quasi permanente o polarizzazione dipolare. Un elettrete genera campi elettrici interni ed esterni ed è l’equivalente elettrostatico di un magnete permanente. Gli elettreti sono stati utilizzati in tentativi più recenti di sviluppare motori elettrostatici praticabili (ad esempio, Genda et al. ).

Come descritto nella domanda di brevetto, il motore elettrostatico Draper include un rotore cilindrico e uno statore. Gli elettrodi sono posizionati su una superficie cilindrica interna dello statore. Elettreti e / o elettrodi elettricamente conduttivi sono posti sul rotore cilindrico e un fluido dielettrico riempie lo spazio tra il rotore e lo statore per impedire la scarica degli elettreti. Una maschera viene utilizzata per caricare porzioni di un cilindro elettrete o altra superficie curva.

Draper pensa a robot, droni ed EV

L’azienda afferma che i suoi motori elettrici sono progettati senza l’uso di materiali di terre rare, una considerazione importante alla luce dell’aumento dei prezzi di questi materiali e dei rapporti sul potenziale divieto della Cina sull’esportazione di materiali di terre rare. In particolare disprosio e neodimio.

Veicoli elettrici, droni, robot e altri prodotti richiedono prestazioni sempre maggiori dai motori elettrici. Ma sono limitati dal peso e dal costo dei materiali necessari per realizzare un motore convenzionale: acciaio, bobine di rame e magneti in terre rare. L’approccio recentemente brevettato di Draper ai motori elettrici, disponibile per la licenza, sostituisce questi materiali con materiali sottili, leggeri e ampiamente disponibili.

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