Nuovi attuatori elettrici aerospaziali
Nuovi modelli di attuatori per il trasferimento dei segnali di controllo degli elicotteri alle pale principali dei rotori potrebbero determinare un miglioramento delle prestazioni a elevate temperature e una riduzione del peso e delle emissioni. Un trasporto aereo più sicuro accompagnato da una riduzione degli interventi di manutenzione e un contenimento del consumo di carburante determinerà un miglioramento della competitività del settore aerospaziale dell’UE. Gli scienziati finanziati dall’UE e impegnati nel progetto HPEM (Development of key technology components for high performance electric motors) hanno usato un nuovo motore a magneti permanenti e nuovi sensori di posizione. Gli attuatori ad alimentazione elettrica rappresentavano una parte essenziale di un sistema elettromeccanico in grado di controllare il piatto ciclico del rotore principale di un aerogiro di medie dimensioni e di produrre, in tal modo, un’elevata densità di potenza e una tolleranza ai guasti ottimizzata. I ricercatori hanno selezionato una lega di silicio-cobalto-ferro destinata ai circuiti magnetici presenti nei motori, in grado di garantire un’elevata magnetizzazione di saturazione e di ridurre le perdite. Attraverso l’utilizzo di tecniche a elementi finiti per la modellizzazione di varie configurazioni di motori, è stato dimostrato che i motori magnetizzati in modo circolare presentano proprietà termiche migliori. Durante la fase di concezione e sviluppo, il gruppo di lavoro ha selezionato i materiali isolanti del motore in grado di resistere alle temperature elevate (fino a 200 °C), utilizzando componenti a base di mica, fili per avvolgimento smaltati con poliimmidi aromatiche, Nomex rinforzato con mica come isolamento di cava e una lega di samario-cobalto per i magneti permanenti. La selezione dei sensori di posizione rotativi, che prendono il nome di “resolver”, si basava sulla capacità di queste tecnologie di resistere allo shock termico in diverse condizioni operative. Le configurazioni di avvolgimento ottimali e le relative strategie di segmentazione sono state valutate in termini di tolleranza elettromagnetica, di tolleranza ai guasti e di comportamento termico. Le configurazioni di avvolgimento monostrato rappresentavano la soluzione preferita dagli scienziati, in virtù di un comportamento termico ottimale. Le tecnologie HPEM alla base dell’attuatore elettrico, pensate per il controllo delle pale del rotore di un elicottero, consentono di raggiungere gli obiettivi europei incentrati sulla creazione di un trasporto aereo più elettrico, affidabile e verde. L’integrazione di sensori di velocità e di posizione dotati di alimentazione elettrica dovrebbe altresì garantire il potenziamento delle capacità per il monitoraggio e la gestione degli aspetti diagnostici del motore. Gli scienziati si sono inoltre occupati della divulgazione dei risultati nel mondo dell’industria, gli organismi di certificazione, i politici della scena nazionale, le scuole e i cittadini dell’UE.
