SOMMARIO

I cuscinetti magnetici rappresentano una nuova ed interessante applicazione dei principi fondamentali dell'elettrologia al sostentamento di organi di macchine.

Le prime proposte di questo genere sono pressoché contemporanee alla nascita ed allo sviluppo dell'elettromagnetismo, ma soltanto negli ultimi due decenni effettive realizzazioni hanno superato le esperienze dei laboratori di ricerca, o i limitati e particolarissimi impieghi del settore spaziale e nucleare, per dare luogo a vere e proprie applicazioni industriali. Queste sono state rese possibili dallo sviluppo degli studi e della tecnologia di altri settori delle scienze applicate e precisamente:

I) L'elettronica dei semiconduttori di potenza, che ha permesso di realizzare dispositivi di elevatissima amplificazione, capaci di modulare in tempi brevissimi e con perdite ridotte correnti di elevate intensità.

2) La costruzione di sensori di elevata precisione e di grande affidabilità, in grado di funzionare in modo continuo per tutta la vita della macchina su cui sono montati.

3) Lo studio di sempre più complessi sistemi di controllo ed in particolare dei sistemi a più ingressi e più uscite (sistemi MIMO; Multi Input Output Systems).

4) La tecnica digitale che ha permesso di realizzare regolatori (controller) atti a compiere complesse elaborazioni dei segnali che ad essi pervengono.

Limitandoci al problema della realizzazione di cuscinetti radiali o assiali, il sostentamento magnetico presenta caratteristiche quanto mai attraenti e decisamente rivoluzionarie, rispetto agli ordinari cuscinetti volventi o a film fluido. Infatti i due elementi cinematici della coppia non vengono in contatto fra loro direttamente o tramite un fluido ad alta pressione e quindi ogni fenomeno di usura è completamente eliminato e le perdite della coppia vengono drasticamente ridotte di circa un ordine di grandezza, rispetto alle più significative realizzazioni tradizionali. In altri termini si riesce a costruire una coppia cinematica con coefficiente d'attrito quasi nullo. Essendo inesistente il contatto diretto o mediato (i cuscinetti magnetici funzionano perfettamente anche nel vuoto molto spinto), la velocità relativa degli elementi della coppia trova i suoi limiti non nei fenomeni che interessano la zona di contatto, ma in cause completamente diverse come ad esempio la resistenza dei materiali al campo di forze centrifughe generato dal rotore.

Infine il cuscinetto viene a far parte di un complesso sistema di controllo del rotore e la forza che esso esercita sul rotore stesso non è necessariamente funzione della sola deformazione degli elementi cinematici della coppia o del volume che li separa, ma può essere resa dipendente, oltre che da queste grandezze, anche da altre variabili fisiche opportunamente misurate in qualsiasi punto della macchina.

Ciò fa intravedere la possibilità di effettuare una stabilizzazione del rotore di fronte a moti anomali, molto più efficace di quella attualmente ottenibile con le tecniche tradizionali, basata sostanzialmente sulla dissipazione di un fluido viscoso in movimento, infatti il rotore viene ad essere soggetto ad un sistema di forze di reazione non necessariamente legate a spostamenti e velocità della sezione dei cuscini, ma che possono essere distribuite su tutta la struttura, avendo inoltre la possibilità di pesare entro ampi limiti l'effetto di ciascuna variabile.

Dopo una breve descrizione delle caratteristiche statiche e dinamiche di alcune recenti realizzazioni industriali, la memoria passa in rassegna i principali problemi ancora aperti, per i quali non esistono soluzioni da ritenersi consolidate.