AS 8

Automazione e Strumentazione n Novembre - Dicembre 2024 Speciale 73 AZIONAMENTI EFFICIENTI Controllori per servomotori Per applicazioni ad alta precisione, i servomotori necessitano di un controllo ad anello chiuso (clo- sed-loop) per mantenere la velocità e la posizione con elevata precisione. I controllori per servomo- tori ricevono dati in tempo reale dai sensori di feedback, regolando costantemente il movimento del motore e migliorando l’efficienza. Sensori per la posizione del motore I sensori di posizione sono utilizzati per monito- rare la posizione e la velocità, migliorando la pre- cisione e riducendo al minimo le perdite energe- tiche. Tra i principali sensori utilizzati troviamo: encoder, finecorsa, resolver, giroscopi e accelero- metri. Gli encoder sono sensori che offrono informa- zioni precise sulla posizione angolare del rotore e si suddividono in incrementali e assoluti. Gli encoder incrementali forniscono segnali che, tipicamente, sono discreti e di carattere differen- ziale, cioè un incremento rispetto alla rilevazione precedente, e si presentano come dispositivi ide- ali per applicazioni a bassa precisione; mentre gli encoder assoluti forniscono una posizione con- tinua e ben precisa rispetto al sistema di riferi- mento, sono soluzioni essenziali per applicazioni ad alta precisione. I finecorsa vengono utilizzati per segnalare il rag- giungimento di una determinata posizione, inter- rompendo o riducendo il movimento del motore. Trovano ampio uso in ambienti in cui è importante avere limiti ben definiti per il movimento. I resolver sono sensori robusti, utilizzati in ambienti difficili. Funzionano come encoder ana- logici e offrono una misurazione affidabile della posizione, anche in condizioni ambientali estreme. Infine, i giroscopi e gli accelerometri sono sen- sori che vengono utilizzati per monitorare movi- menti rapidi e cambi di posizione, per esempio nei sistemi robotici e nelle applicazioni in cui il con- trollo di stabilità è fondamentale. Efficienza e innovazione Le nuove tecnologie di azionamento stanno rivolu- zionando il settore industriale, grazie anche a solu- zioni di controllo sempre più efficienti. Tra le tec- nologie più interessanti bisogna considerare anche i sistemi IoT, con reti distribuite di sensori che monitorano in tempo reale i dati di funzionamento dei motori e gli algoritmi di machine learning che analizzano e ottimizzano in tempo reale i parame- tri di funzionamento, come il consumo di energia. Le nuove tecnologie di azionamento, come i VFD intelligenti, consentono inoltre di ridurre ulterior- mente il consumo energetico adattando i motori ai carichi variabili con estrema precisione. Tuttavia, la tecnologia degli azionamenti elettrici deve affrontare anche delle sfide importanti, a partire dai problemi di approvvigionamento delle Terre Rare, che sono fondamentali per realizzare i più efficienti magneti permanenti per i motori. Sostituzione delle Terre Rare Nella costruzione di motori elettrici, lo sviluppo di soluzioni che possano sostituire o ridurre gran- demente l’impiego di Terre Rare rappresenta una sfida notevole, ma può portare anche nuove inte- ressanti prospettive. Oltre al sempre più esteso impiego industriale, anche la crescente diffusione di veicoli elettrici e di tecnologie per la transi- zione ecologica hanno portato a un aumento della domanda di motori elettrici ad alte prestazioni. La maggior parte di questi motori, in particolare i motori a magneti permanenti, utilizza terre rare come il neodimio, il disprosio e il praseodimio per creare magneti ad alte prestazioni, fondamen- tali per la loro efficienza energetica. Tuttavia, le terre rare sono materiali costosi e soggetti a forti fluttuazioni di mercato, principalmente a causa della loro limitata disponibilità, visto che neces- sitano di lavorazioni complesse e spesso inqui- nanti, e della concentrazione della produzione in pochi Paesi. Questo ha portato a una spinta verso la ricerca di alternative sostenibili che consentano di ridurre o eliminare la dipendenza dalle terre rare nella produzione di motori elettrici. L’importanza delle terre rare nei motori elettrici Le terre rare sono utilizzate per produrre magneti ad alta densità di flusso che permettono ai motori di funzionare in modo più efficiente, con dimen- sioni ridotte e un campo capace di produrre un’e- levata forza magnetica. La presenza di neodimio e disprosio nei magneti permanenti conferisce proprietà magnetiche uniche, come l’elevata coercitività (capacità di mantenere la magnetiz- zazione) e la resistenza al calore, essenziale per le applicazioni in cui il motore è sottoposto a sol- lecitazioni intense e alte temperature. Per questo motivo, i magneti alle terre rare sono considerati ottimali per i motori elettrici destinati a veicoli elettrici, generatori e applicazioni industriali che