Motori con alloggiamenti vs. Motori senza alloggiamenti: qual è la differenza?

I motori con alloggiamenti hanno uno statore con denti in ferro che creano spazi chiamati cave. In un motore senza alloggiamenti non ci sono denti: l’acciaio laminato è disposto come un anello liscio all’esterno degli avvolgimenti dello statore. I motori senza alloggiamenti presentano in genere una coppia di cogging molto bassa o nulla e un’induttanza relativamente bassa. Per una descrizione più dettagliata vedere Motori senza alloggiamenti vs. Motori con alloggiamenti: qual è la differenza?.

Perché usare un motore senza alloggiamenti?

Un motore senza alloggiamenti presenta diversi attributi vantaggiosi:‍

• Bassa coppia di cogging: poiché non vi è interazione tra le cave dello statore e i magneti del rotore, i motori senza alloggiamenti offrono un funzionamento praticamente privo di cogging, consentendo un movimento fluido e preciso.
• Elevata efficienza: l’assenza di denti in ferro riduce le perdite energetiche dovute alle correnti parassite nei denti e nei magneti permanenti.
• Compatti e leggeri: il design senza cave spesso si traduce in motori più piccoli e leggeri rispetto alle alternative con cave, rendendoli ideali per dispositivi portatili, leggeri o con vincoli di spazio.
• Rumore e vibrazioni ridotti: i motori senza alloggiamenti funzionano in modo più silenzioso e regolare rispetto alle controparti con cave, il che può essere vantaggioso nelle applicazioni medicali e di metrologia.
• Gestione termica: il design dello statore senza cave consente una migliore dissipazione del calore, eliminando fonti di imprecisione termica nelle applicazioni di misura. Una gestione termica migliorata aumenta anche la durata del motore.
• Affidabilità: i motori frameless, senza cave, presentano un tempo medio tra i guasti (MTBF) particolarmente elevato perché hanno solo due parti – lo statore e il rotore – e possono essere integrati nel meccanismo azionato, utilizzandone la struttura di supporto. Qualsiasi riduzione dell’MTBF dovuta ai cuscinetti del motore viene eliminata perché i motori frameless non utilizzano cuscinetti propri: in genere si affidano ai cuscinetti e all’involucro meccanico dell’apparecchiatura ospitante.

‍

Dove vengono utilizzati i motori senza alloggiamenti?

Gli attributi chiave di un motore senza alloggiamenti lo rendono adatto a una varietà di applicazioni ad alte prestazioni:

Difesa e aerospazio

I motori senza alloggiamenti sono ideali per molte applicazioni, inclusi azionamenti di azimut ed elevazione in gimbal per il puntamento di armi, apparecchiature ISTAR (Intelligence, surveillance, target acquisition, and reconnaissance) e sistemi SATCOM (satellite communication). I vincoli di spazio spesso richiedono un motore compatto con un ampio foro passante e consentono solo un diametro esterno leggermente maggiore. Le apparecchiature di sorveglianza e monitoraggio hanno frequentemente limiti termici stringenti per evitare distorsioni di misura e, pertanto, la bassa dissipazione di calore dei motori senza alloggiamenti rappresenta un vantaggio importante. Il tracciamento accurato di oggetti in movimento a lunga distanza richiede inoltre un movimento fluido a basse velocità di rotazione per evitare l’instabilità dell’immagine (“jittering”) nel campo visivo; per questo i motori senza alloggiamenti, a basso cogging, sono particolarmente adatti.  

‍

Dispositivi medicali

Un motore senza alloggiamenti viene utilizzato in un’ampia gamma di applicazioni medicali, tra cui:

• Bracci robotici per chirurgia mini-invasiva, strumenti endoscopici e laparoscopici. Elevata precisione, movimento fluido e cogging minimo garantiscono una manipolazione stabile e precisa degli strumenti.
• Tavole rotanti negli scanner, ad esempio nei gantry di tomografia computerizzata (CT) o in sonde ecografiche ad alta risoluzione. I motori senza alloggiamenti offrono una rotazione fluida, riducendo le vibrazioni e migliorando la qualità dell’immagine in dispositivi come CT, MRI ed ecografi.
• Trapani dentali ad alta velocità e strumenti di lucidatura. I motori senza alloggiamenti consentono design leggeri e compatti in grado di raggiungere alte velocità senza vibrazioni o rumore, aumentando il comfort del paziente.
• Pompe per insulina, sistemi di infusione endovenosa e altri dispositivi medicali indossabili. Il controllo preciso della velocità e della posizione del motore garantisce un’erogazione accurata di fluidi o farmaci.
• Protesi avanzate e esoscheletri motorizzati per la riabilitazione. Il movimento fluido e la riduzione dell’ondulazione di coppia offrono una sensazione naturale e un funzionamento efficiente.
• Centrifughe, analizzatori e sistemi di pipettaggio automatizzato. Il funzionamento silenzioso e privo di vibrazioni, insieme a un’elevata precisione, è fondamentale per strumenti sensibili.
• Ventilatori portatili e macchine CPAP (Continuous Positive Airway Pressure). Funzionamento silenzioso, efficienza e affidabilità li rendono ideali per il supporto continuo del paziente.

‍

Propulsione marina

I motori senza alloggiamenti stanno rivoluzionando le applicazioni subacquee, offrendo una propulsione efficiente dal punto di vista energetico e a bassa rumorosità per ROV, AUVs, e altri veicoli marini. Il loro elevato rapporto coppia/diametro e le proprietà intrinseche di raffreddamento li rendono particolarmente adatti alle condizioni subacquee più severe. Le sottili parti attive dei motori senza alloggiamenti consentono un’integrazione perfetta nei bordi del propulsore (per i rim drives). I motori senza alloggiamenti sono adatti ad applicazioni in cui l’efficienza energetica è importante, in particolare nei dispositivi alimentati a batteria.

Metrologia

In metrologia, i motori senza alloggiamenti offrono una precisione senza pari, particolarmente importante nelle applicazioni a trasmissione diretta senza ingranaggi. Il funzionamento privo di cogging consente livelli elevati di precisione, soprattutto nelle traiettorie di scansione a bassa velocità e nei movimenti punto-punto.

Progressi nei motori senza alloggiamenti

Piccoli ma potenti magneti al neodimio (NdFeB) in un Halbach array, insieme ai progressi nella costruzione dello statore, consentono motori senza alloggiamenti con una coppia particolarmente elevata in una forma compatta. La FiberPrinting™ di Alva introduce un approccio rivoluzionario alla produzione dei motori senza alloggiamenti che realizza statori con un fattore di riempimento del rame molto elevato. Integrando un rinforzo in fibra continua nella struttura del motore, questa tecnica offre migliori proprietà meccaniche e una costruzione leggera, mantenendo al contempo precisione ed efficienza. FiberPrinting assicura un posizionamento ottimizzato degli avvolgimenti del motore, migliorando la gestione termica e riducendo il peso senza compromettere le prestazioni.

Conclusione

La transizione dai motori con alloggiamenti ai motori senza alloggiamenti rappresenta un significativo passo avanti nella tecnologia dei motori. Sebbene i motori con alloggiamenti abbiano generalmente costanti motore e densità di coppia superiori, i recenti progressi nella costruzione dei motori senza alloggiamenti consentono nuovi livelli di prestazioni, precisione e compattezza. Questo approccio innovativo sta rimodellando le applicazioni tradizionali e aprendo nuove possibilità.

‍

Contatto

Nicolas Giraudo

Chief Commercial Officer

nicolas@alvaindustries.com

+49 40 63 69 8152

+49 175 340 11 74

Fossegrenda 1, 7038 Trondheim, Norvegia

www.alvaindustries.com