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Ottimizzazione del SWaP nelle applicazioni A&D

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L'importanza di SWaP (spazio, peso e potenza) nelle applicazioni aerospaziali e di difesa

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Sebbene il settore aerospaziale e della difesa sia in continua evoluzione, una cosa rimane invariata: la necessità di maggiore potenza, maggiore efficienza e maggiore robustezza in spazi sempre più ridotti. È qui che entra in gioco la SWaP. SWaP, ovvero Space, Weight, and Power, descrive tre fattori critici che devono essere tenuti in considerazione quando si progettano e si implementano soluzioni di controllo assi in miniatura nelle applicazioni A&D. Scopriamo perché il SWaP è fondamentale nel settore A&D ed esploriamo come influisce su vari aspetti del settore.

L'impatto del SWaP sulle prestazioni del sistema

La SWaP si concentra su una serie di fattori critici considerati durante la progettazione, lo sviluppo e l'implementazione di sistemi aerospaziali. Ecco una ripartizione di ciascun componente della SWaP:

Spazio. Lo spazio si riferisce all'ingombro fisico o alle dimensioni occupate dal motore. Nelle applicazioni A&D, gli ingegneri si concentrano sulla riduzione al minimo delle dimensioni dei componenti per garantire un'integrazione efficiente del sistema all'interno di piattaforme con spazio limitato. Questo, a sua volta, libera spazio per funzionalità e carichi utili aggiuntivi, consente una maggiore mobilità e migliora la manovrabilità.

Peso. Il peso è la massa di un sistema aerospaziale. Poiché le applicazioni A&D operano spesso in ambienti difficili, il peso diventa un fattore critico per la soluzione di movimento. La riduzione del peso è essenziale per migliorare la mobilità, l'efficienza del carburante e la capacità del carico utile, mentre i componenti più leggeri contribuiscono a migliorare la mobilità e a facilitare il trasporto.

Potenza. L'alimentazione comprende i requisiti energetici del sistema, con particolare attenzione all'ottimizzazione dei requisiti di alimentazione per garantire un funzionamento prolungato. La massimizzazione dell'efficienza energetica consente di prolungare la durata delle missioni e di ridurre i requisiti logistici.

Il ruolo delle soluzioni di movimento nella SWaP

La considerazione principale per una soluzione di movimento utilizzata in un'applicazione A&D è l'aumento della densità di potenza/miglioramento della potenza erogata rispetto alle dimensioni e al peso. Esistono diverse tecniche e tecnologie che possono essere utilizzate per raggiungere questo obiettivo:

Materiali avanzati. L'uso di materiali ad alte prestazioni con proprietà elettromagnetiche superiori può aumentare significativamente la densità di potenza. Materiali come i magneti al neodimio di alta qualità e terre rare e le laminazioni avanzate sono due componenti chiave da considerare.

Fattore di riempimento elevato. Aumentare il fattore di riempimento significa massimizzare lo spazio occupato dall'avvolgimento di rame nella bobina o negli slot dello statore. Questo permette di avere più spire di rame e di ottenere una maggiore produzione di coppia, aumentando la densità di potenza del motore.

La linea di prodotti BLDC a scanalature di Portescap utilizza un processo di produzione semi-automatico per massimizzare il fattore di riempimento del rame nel design del nostro statore. Questa tecnica massimizza la densità di potenza e riduce l'ingombro complessivo richiesto per soddisfare i requisiti dell'applicazione.

Configurazione degli avvolgimenti. La configurazione degli avvolgimenti si riferisce alla disposizione e al collegamento degli avvolgimenti dello statore del motore. Selezionando e ottimizzando con cura la configurazione degli avvolgimenti, i progettisti di motori possono migliorare l'efficienza, la coppia erogata e le prestazioni complessive di un motore DC brushless.

La bobina a U Ultra ECTM di Portescap utilizza spire di rame diritte per massimizzare l'efficacia del campo magnetico, con teste di bobina perfettamente integrate nel design compatto del motore. Grazie alle minime perdite di joule e di ferro, è disponibile la massima potenza per ottenere le caratteristiche prestazionali specifiche dell'applicazione nelle dimensioni del telaio richieste. Perdite minime significano anche maggiore efficienza e un funzionamento più freddo.

Questo esclusivo design della bobina consente ai motori a due poli di erogare una coppia superiore del 30% rispetto a un motore di pari dimensioni che utilizza un design convenzionale della bobina con perdite di ferro notevolmente inferiori.

Geometria ottimale. L'ottimizzazione del design meccanico del motore, come le dimensioni del rotore e dello statore e la disposizione dei poli, può portare a un miglioramento dei percorsi del flusso magnetico e a una riduzione delle perdite magnetiche, contribuendo ad aumentare la densità di potenza e l'efficienza.

L'ottimizzazione del SWaP è un aspetto fondamentale delle applicazioni aerospaziali e di difesa, con implicazioni di vasta portata per le capacità di missione e l'efficienza. Concentrandosi su queste considerazioni, gli ingegneri aerospaziali possono affrontare le sfide di ambienti con risorse limitate, guidare i progressi tecnologici e ottenere un vantaggio competitivo, fornendo infine soluzioni pronte per il futuro. Contattate Portescap qui: saremo lieti di collaborare alla vostra applicazione A&D.