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I motori elettrici di oggi hanno un problema a cui si cerca di trovare presto una soluzione: le terre rare. Le terre rare di cui sono composti i motori elettrici sono costose, difficili da estrarre e con qualche problemino relativo allo smaltimento, tanto per non farci mancare proprio nulla. Una possibile soluzione arriva dall’America, il che non ci sconvolge particolarmente, se non fosse che l’ideatore è un brillante futuro ingegnere di 17 anni di nome Robert Sansone.
Robert ha vinto un premio di 75 mila dollari arrivando primo nella Regeneron International Science and Engineering Fair, la più grande competizione internazionale STEM delle scuole superiori in tutto il mondo, presentando un prototipo di motore sincrono a riluttanza. Ma di cosa si tratta, e perché il suo prototipo sembra avere tutte le carte in regola per rivoluzionare il settore della produzione di motori elettrici?
Che cos’è il motore sincrono a riluttanza?
Il motore sincrono a riluttanza è un tipo di motore progettato per ottenere velocità di rotazione molto elevate, offrendo una grande precisione nei controlli di coppia, robustezza e alta densità di potenza, caratteristiche che li rendono applicabili in diversi settori industriali. Diversi settori, ma non in quello dei motori elettrici destinati ai mezzi di trasporto; questo perché il motore sincrono a riluttanza trova la sua applicazione migliore nelle pompe e ventole, ma è troppo scarso a livello di potenza per alimentare un’automobile.
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Il giovanissimo Robert Sansone si è concentrato proprio sulla questione della potenza, lavorando per un anno sul prototipo con cui ha vinto il premio: lo ha costruito con il materiale che aveva a disposizione, ovvero plastica stampata in 3D, fili di rame e rotore in acciaio.
Per capire meglio il progetto è utile sapere che in un motore elettricoIl motore elettrico è un dispositivo capace di convertire l'energia elettrica in energia meccanica. Essendo privo di parti in movimento, è estremamente silenzioso e ha una vita media molto lunga.... Leggi la rotazione è indotta da campi elettromagnetici rotanti, generati da bobine che si trovano nella parte fissa del motore. Nei motori a magneti permanenti sono i magneti stessi (fissati al rotore) a produrre un campo magnetico attratto dai poli opposti del campo rotante; il risultato è il movimento del rotore.
La novità introdotta dal prototipo di Sansone è un secondo campo magnetico all’interno del motore, insieme ad altri materiali con cui l’ha costruito che sono serviti a modificarne le prestazioni; il ragazzo, a seguito di numerosi test, ha potuto affermare come il nuovo design del motore aumentasse l’efficienzaÈ il rapporto tra un risultato in termini di rendimento, merci, servizi o energia e l'immissione di energia. Leggi dello stesso. Tanto per dare qualche numero, si è registrata una efficienza il 31% più elevata ad una velocità di rotazione di 300 giri al minuto. A 750 giri al minuto, l’efficienza è migliorata del 37%.
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È ovvio che un motore elettrico in commercio offre prestazioni molto più elevate, poiché in grado di superare i 15.000 giri al minuto; eppure, il prototipo di Sansone è un’ottima base di partenza dalla quale sviluppare e testare regimi di rotazione più elevati. Un tipo di esperimento che non è stato possibile effettuare sul prototipo originale poiché realizzato in plastica e quindi a rischio di surriscaldamento, ma l’idea è testarlo in modo sicuro fino ad arrivare a un brevetto con conseguente immissione sul mercato.
Perché il motore di Sansone potrebbe essere la soluzione
Il motore a sincrono può risolvere l’annosa questione delle terre rare necessarie per costruire i motori elettrici attualmente in uso; le terre rare comprendono 17 elementi minerali non rinnovabili, che sollevano problematiche relative non solo a questioni di carattere ambientali ma anche di costo e tempo.
La produzione degli attuali motori elettrici richiede l’estrazione di queste terre, che sono sempre più costose, difficili da procurare e non proprio amiche dell’ambiente, motivo per cui ogni nuova strada percorribile è una possibilità da tenere in considerazione.
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In tutto il mondo i ricercatori lavorano per cercare un’alternativa alle terre rare, e il motore a sincrono di Sansone è finora la risposta più semplice e fattibile: i motori a riluttanza vengono studiati da tempo poiché funzionano senza magneti permanenti, anche se finora il loro problema è stata la bassa potenza. Problema che il giovane americano sembra aver risolto, aprendo dunque un nuovo scenario nell’industria della mobilità elettrica, che speriamo sia in grado di coglierne tutti i possibili benefici.
