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La rivoluzione del motore elettrico arriva dal Texas

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La rivoluzione del motore elettrico arriva dal Texas. Porta i nomi di due start up: Infinitum Electric e Linear Labs. Più leggero del 60%, più efficiente fino al 10%,  più compatto e fino al 25% meno costoso di un normale motore elettrico  il motore di Infinitum Electric (qui il sito). L’innovazione riguarda lo statore, realizzato in circuito stampato su supporto plastico, anziché con i tradizionali avvolgimenti in ferro e rame. La seconda innovazione è quella proposta da Linear Labs con il suo  HET (Hunstable Electric Turbine). 

Infinitum Electric, lo statore su circuito stampato

 

Lo schema del motore Infinitum Electric. In verde lo statore stampato che sostituisce i voluminosi avvolgimenti

Infinitum Electric, sede ad Austin, ha appena concluso un’operazione di finanziamento sul mercato che ha portato nelle casse 12,5 milioni di dollari. Saranno utilizzati per passare alla produzione su scala industriale del nuovo motore al quale sarebbero già interessate numerose case automobilistiche. Le prime consegne potrebbero avvenire a partire da giugno del  prossimo anno. «Abbiamo eliminato tutti gli avvolgimenti esterni in ferro e rame presenti nello statore. Il circuito di rame è integrato in un unico circuito stampato. Così possiamo ridurre le dispersioni di energia associate al nucleo» ha spiegato Ben Schuler CEO di Infinitum.

Un motore elettrico piccolo ed economico

Un motore tradizionale e il nuovo Infinitum a confronto

I vantaggi del nuovo motore vanno ben oltre la riduzione del peso, che ammonterebbe al 90% per quanto riguarda i componenti interni e al 60% nel suo complesso. L’unità elettrica proposta dalla Casa americana sarebbe infatti in grado di eliminare anche  l’ondulazione di coppia, riducendo al minimo il rumore durante l’utilizzo. E di isolare al  i conduttori di rame meglio che nei tradizionali avvolgimenti, proteggendoli da eventuali guasti.

Permetterebbe poi di integrare nel motore gli azionamenti (VDS) e di installare nello statore a circuito stampato tutti i sensori che normalmente vengono installati separatamente nei motori tradizionali. Questo lo renderebbe più resistente e durevole poiché “lo statore, che contiene l’intera bobina, vanta un coefficiente di dilatazione termica che rimane omogeneo in tutti i punti”.

Per quanto riguarda poi l’efficienza Schuler ha dichiarato: “È difficile fornire il numero corretto perché l’intervallo di efficienza dipende dalle dimensioni del motore. Quello che posso dire è che siamo fino al 10% più efficienti rispetto ai motori equivalenti. Per quelli che raggiungevano già il 95% siamo comunque riusciti a guadagnare ancora l’1-2% in più”.

Le applicazioni del motore Infinitum Electric spaziano dai settori della movimentazione industriale all’Oil & Gas. Per l’auto e in genere i trasporti si stanno sviluppando applicazioni specifiche. Le tecnologie sono protette da 5 brevetti già depositati e altri 11 in attesa di certificazione.

Linear Labs mette il turbo al motore elettrico 

Una seconda proposta innovativa arriva, sempre dal Texas, dai laboratori di Linear Labs. Il suo nome è HET (Hunstable Electric Turbine) e promette di raddoppiare la densità della coppia, di triplicare quella della potenza e di aumentare l’autonomia del 10%, oltre a garantire maggior leggerezza.

Secondo l’azienda tutto questo è merito del design del motore“Macchina a quattro rotori con flusso circonferenziale tridimensionale”: quattro rotori invece che uno o due. Lo statore in questo caso è il componente di maggior rilievo in quello che la compagnia chiama “magnetic torque tunnel”. Tunnel che avrà quattro facce, tutte polarizzate allo stesso modo, andando a generare un flusso unidirezionale che crea la coppia. E’ stato inoltre affermato che “la struttura dell’HET assicura che tutte le interazioni tra i campi magnetici siano interamente coinvolte nella produzione di coppia”. Il ché garantirà molta più efficienza a bassi regimi, rispetto ad altri motori elettrici.

Raddoppia la coppia senza ingranaggi

 

La cosa più interessante però è la “trasmissione elettronica”, in grado di aumentare i giri del motore senza perdite di energia, un fatto praticamente impossibile senza i rotori addizionali. Il rotore principale agisce all’interno dello statore e del tunnel magnetico. Il secondo e il terzo sono di forma piatta, e posizionati sullo stesso asse del primo, ma il secondo a un’estremità e il terzo all’altra. Il quarto rotore invece copre tutti gli altri. Secondo Brad Hunstable, CEO e fondatore di Linear Labs, l’HET è il “motore elettrico più sicuro al mondo” 

5 COMMENTI

  1. La ricerca di riduzione delle dimensioni, del peso e della complessità dei motori elettrici, aumentando efficienza e coppia prosegue.

    Il motore elettrico utilizza trasmissioni diverse da quelle utilizzate nel motore a combustione. Impiega differenziali di riduzione ad una sola velocità, calcolati e progettati per trasmettere la rotazione a regime elevato dei motori elettrici alle ruote che girano più lentamente.

    Queste trasmissioni con differenziale di riduzione anche se ad una sola velocità, sono pesanti, complesse e costose in rapporto all’essenzialità del motore elettrico.

    Per cui ha ben fatto la famiglia Hunstable a progettare un motore elettrico ricercando efficienza, coppia e potenza senza ricorrere a pesanti differenziali o a cambi di velocità con motore elettrico integrato come ha fatto ZF.

    Molto interessante il loro motore HET perché funziona come una trasmissione elettronica grazie ai magneti permanenti a flusso circonferenziale esterno con alcune caratteristiche interessanti: utilizza quattro rotori invece di uno o due e lo statore è completamente incapsulato in un “tunnel di coppia magnetica” a quattro lati, ogni lato con la stessa polarità, assicurando così che tutti i campi magnetici siano nella direzione del movimento e che non vi siano estremità inutilizzate sulle bobine di rame che sprecano energia.

    Tutto il magnetismo creato dal sistema viene quindi utilizzato per creare movimento e tutti e quattro i lati dello statore contribuiscono alla coppia in uscita.

    HET raggiunge anche l’indebolimento di campo magnetico in un modo unico e particolare.

    L’indebolimento di campo magnetico viene utilizzato per aumentare i giri del motore quando sta già funzionando a piena tensione, riducendo il flusso di campo che di solito si ottiene erogando corrente aggiunta in una direzione opposta riducendo l’efficienza del motore.

    L’HET raggiunge l’indebolimento del campo ruotando fuori allineamento una o entrambe le sue piastre magnetiche, con il risultato che questo motore può aumentare la velocità senza perdere efficienza.

    L’HET è in grado di produrre impulsi di potenza sovrapposti attorno allo statore per ottenere un aumento e una regolarità alle basse velocità della coppia motrice, riconfigurando e raggruppando insieme i poli all’aumentare della velocità del motore.

    Questa riconfigurazione funziona come una trasmissione elettronica che consente al motore di aumentare la velocità senza modificare i livelli di frequenza, tensione o corrente, eliminando così la scatola di riduzione del differenziale, necessaria nella trasmissione della coppia motrice e i convertitori DC-DC che convertono una sorgente di corrente continua da una tensione a un’altra.

    Eliminati il differenziale e i convertitori di tensione DC-DC, ora mancano solo le batterie allo litio-zolfo (Li-S) e poi l’evoluzione elettrica sarà quasi assestata.

    Chiaro è, che di fronte a queste continue, consistenti, annunciate innovazioni elettriche, il pubblico alza le mani e non sa più cosa fare.

    Le continue innovazioni elettriche hanno al momento un solo effetto: creano prima di tutto incertezza.

    https://www.linearlabsinc.com
    https://www.linearlabsinc.com/why-our-motor/
    https://m.youtube.com/watch?v=8gO60bt6rqk

    (Complimenti per l’articolo, uno dei migliori finora letti.)

  2. Mi manca la competenza tecnica per apprezzare appieno l’articolo ma una cosa a naso non mi torna. Come è possibile che questi aumenti dell’efficienza che gia negli elettrici è alta possano portare a dimezzare il pacco batterie. Il “dimezzare” lo desumo solo dalle illustrazioni. Solo per il risparmio del peso del powetrain nel suo complesso? Ma quanto incide in peso il powertrain sul complessivo dell’auto, batterie escluse?

    • C’è da considerare l’effetto su tutto il powertrain, elettronica di potenza ad un solo stadio invece di due e niente riduttore meccanico, significa già un notevole aumento di efficienza complessiva, oltre a minor peso per un numero minore di componenti a bordo, è chiaro che tutto è da verificare, ma tenendo in conto tutti questi aspetti i numeri potrebbero tornare e o risultati sarebbero interessanti

  3. Lavoro molto bello da parte di Infinitum, l’azienda tra l’altro si é mossa bene, per il momento bassa potenza ma con quelle dimensioni ed i costi abbattuti diventa sostenibile montare più di un motore e si inizia già ad essere nell’ordine giusto.

    Induttori su pcb già si vedevano ma non di queste dimensioni, spero di vederli presto in giro!

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