Macchine elettriche ad elevata velocità
Grazie ai recenti progressi nel campo dell’elettronica di
potenza, è aumentato l’interesse verso le macchine elettriche ad
elevata velocità che garantiscono una maggiore densità di potenza ed
evitano l’utilizzo di gear-box nel collegamento ad altri organi
meccanici veloci. Le possibili applicazioni di tale tecnologia spaziano
dal settore aerospaziale a quello della generazione da fonti
rinnovabili, alla cogenerazione. La massima frequenza di esercizio
delle macchine elettriche è limitata dalle perdite nei materiali
magnetici. Nella progettazione delle macchine elettriche saranno quindi
considerati nuovi materiali ferromagnetici in grado di resistere a
condizioni di lavoro limite, ad alte temperature, elevate
sollecitazioni e vibrazioni, e che siano in grado di fornire
prestazioni elevate e basse perdite anche ad alte frequenze o in
presenza di armoniche, condizioni che rappresentano uno dei principali
fattori limitanti per l’impiego dei materiali tradizionali. Le
tecnologie sopra citate troveranno applicazione anche nel settore della
generazione da fonte eolica e nella cogenerazione. Saranno studiati
generatori elettrici non convenzionali (a flusso radiale o assiale) con
strutture ad anello ad elevato numero di coppie polari per elevare la
frequenza nominale della macchina. I sistemi di generazione
direct-drive permetteranno anche in tali ambiti di ridurre gli ingombri
e le dissipazioni di energia, aprendo la strada a soluzioni innovative
che dovranno anche garantire una facile manutenzione oltre a un’elevata
affidabilità. Infine, la fase di progettazione non può considerarsi
separata dallo sviluppo del sistema di controllo della macchina
elettrica per garantire lo sfruttamento ottimale dell’intero sistema di
conversione dell’energia. In particolare sono molto interessanti le
strategie di controllo sensorless (senza sensore di posizione e di
velocità) per incrementare l’affidabilità del sistema e ridurne la
complessità.