Vincere il titolo di campione del mondo Solar Challenge: Ottimizzazione del motore a flusso assiale del campo Halbach del team belga Innoptus Solar Team

Il team belga Innoptus Solar, dopo aver già vinto il titolo alla World Solar Challenge, si è nuovamente laureato campione del mondo. Questa volta hanno portato con sé la loro ultima meraviglia, l'auto da corsa "Infinite", dotata di un motore a flusso assiale unico nel suo genere, con avanzate matrici di Halbach nel suo doppio rotore. Quando si è trattato di garantire i più elevati standard di qualità magnetica per questo motore, Magcam è diventato il loro partner di riferimento.

Prima di assemblare il rotore, Magcam ha iniziato a misurare le distribuzioni di campo magnetico ad alta risoluzione dell'intero lotto di singoli magneti utilizzando la sua sofisticata telecamera per campi magnetici Combi Scanner. Le misure consistevano nel far scorrere la telecamera per campi magnetici MiniCube3D di Magcam sulla superficie del magnete in pochi passi e ad alta velocità, per poi unire i singoli fotogrammi. L'array 2D integrato nel chip di oltre 16.000 sensori a effetto Hall ha permesso di ottenere tempi di ciclo brevi.
Dalla successiva analisi dei dati di distribuzione del campo magnetico misurati è emersa una serie di parametri di qualità per ciascun magnete, tra cui la forza del magnete, l'errore dell'angolo di magnetizzazione e le mappe di omogeneità magnetica localizzata, che consentono valutazioni approfondite della qualità, senza precedenti per qualsiasi altra tecnica di ispezione magnetica.

Dopo aver riversato i risultati in istogrammi, è stato possibile visualizzare e analizzare ulteriormente la variazione di qualità all'interno del lotto di magneti.
Poiché un array di Halbach è costituito da magneti con diversi orientamenti di magnetizzazione che vengono posizionati in un ordine ben definito, l'analisi è stata eseguita per ogni tipo di magnete separatamente.
L'obiettivo di questa analisi era quello di selezionare solo i magneti con tolleranze di qualità ristrette e di scartare i magneti non conformi, evitando così che i magneti difettosi finissero nei rotori, peggiorandone di conseguenza le prestazioni.
Una prima preselezione dei magneti è stata effettuata scartando tutti i magneti che presentavano una deviazione troppo grande dell'angolo del vettore di magnetizzazione. Sono stati poi eliminati i magneti che presentavano grandi disomogeneità nella distribuzione interna della magnetizzazione, una caratteristica che può essere misurata solo con la combinazione della mappatura del campo magnetico e degli algoritmi di analisi proprietari di Magcam. Nei set di magneti rimanenti, esisteva ancora una certa variazione nella forza di magnetizzazione interna, una metrica che gli algoritmi di Magcam possono estrarre anche dalla distribuzione del campo magnetico esterno. Poiché l'obiettivo era quello di creare un motore uniforme e ad alte prestazioni, le estremità dell'istogramma sono state scartate dalla selezione.

Con il restante set di magneti, di cui ogni magnete era stato accuratamente caratterizzato, gli ingegnosi progettisti del team Innoptus Solar hanno ottimizzato la disposizione dei magneti per i due rotori, distribuendo le differenze rimanenti tra i magneti in tutti i rotori, per garantire una distribuzione del campo magnetico massimamente uniforme. Grazie a tecniche ingegnose, i magneti sono stati poi assemblati nei rotori. Dopo l'assemblaggio, il Combi Scanner di Magcam è entrato nuovamente in azione per misurare mappe di distribuzione del campo magnetico ad alta risoluzione dei rotori.
Le misure magnetiche sono state precedute da una mappatura laser della superficie utilizzando il sensore laser integrato ad alta precisione dello scanner. Queste misure rivelano la distribuzione meccanica (assiale) dell'altezza dei magneti lungo la periferia del rotore, che può avere effetti sulla distribuzione del campo magnetico risultante.
Le mappe del campo magnetico risultanti sono state analizzate utilizzando i sofisticati algoritmi di Magcam per svelare i parametri magnetici del rotore, tra cui la coerenza dell'angolo del polo, l'uniformità della forza del polo, le variazioni del gradiente di campo e la simmetria nord/sud. Questi parametri sono noti per la loro correlazione con i parametri funzionali del motore, come la coppia di cogging, l'ondulazione della coppia e l'efficienza.

"Grazie alla preselezione del magnete e all'ottimizzazione del rotore da parte di Magcam, siamo stati in grado di massimizzare l'efficienza del nostro motore, dandoci un chiaro vantaggio competitivo nella gara", afferma Stan Kelchtermans, che ha progettato e costruito l'innovativo motore.

Tutto questo lavoro non è stato privo di risultati. Dopo essersi assicurato un secondo posto di partenza durante le qualifiche a Darwin, ll Team Innoptus Solar, con il suo innovativo veicolo "Infinite", ha preso rapidamente il comando dopo solo un'ora di gara il primo giorno e da allora ha mantenuto il suo posto, andando a velocità senza precedenti nei 3022 km di gara attraverso l'outback australiano. Dopo una gara perfettamente eseguita nell'arco di cinque giorni, hanno chiuso al primo posto ad Adelaide con 20 minuti di vantaggio sulla squadra olandese seconda classificata, diventando così campioni del mondo per la seconda volta consecutiva.

Magcam è estremamente orgogliosa di aver contribuito a questo straordinario risultato.