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.