Cand ne gandim la motoare, prima imagine care ne vine in minte este aceea a unei masini, sau a altui tip de vehicul, insa motoarele se afla peste tot in jurul nostru nu doar in mijloacele de transport.
Acest lucru este cu atat mai valabil in cazul motoarelor electrice, ele fiind atat de raspandite, incat sunt responsabile pentru proximativ 45% din consumul total de electrictate, la nivel global. Jumatate din acest consum este cel industrial, motoarele electrice fiind folosite pentru punerea in functiune a macaralelor, benzilor transportoare etc. O buna parte din restul este folosit in aplicatii domestice, de la aparatele de aer conditionat, la ventilatoare etc. Un alt domeniu la care nu prea ne gandim atunci cand vorbim de motoare electrice este domeniul medical, dar si aici motoarele electrice isi spun cuvantul si isi demonstreaza versatilitatea.
In general, motoarele electrice sunt concepute special pentru aplicatiile in care sunt folosite, dar atunci cand vorbim de motoare electrice medicale, vorbim si de cerinte speciale precum miniaturizare, eficienta, control precis, vibratii reduse, putere mare si performanta si mecanisme usor sterilizabile. Miniaturizarea se refera bineinteles la nevoia de a avea un aparat portabil, usor de manevrat si pentru care este nevoie de un motor de mici dimensiuni, fara a pierde din performante.
Un exemplu de astfel de aparat medicale sunt uneltele stomatologice(probabil primul exemplu la care v-ati si gandit), dar pe langa acestea se numara si fierastraiele ortopedice, pompe de insulina, motoarele aparatelor de tratament cu radiatie, aparate pentru respiratie artificiala, pipete medicale si exoscheletele.
Cu nu mult timp in urma, aceste dispozitive erau de domeniul science-fictionului, insa astazi exoscheletele au devenit o realitate, in special datorita motoarelor electrice. Acestea pot fi folosite in domeniul medical intr-o multitudine de aplicatii, ajutand persoanele cu diverse dizabilitati sau oamenii in varsta sa mearga fie definitiv, fie in terapie pentru cei care au suferit rani la coloana. Exoschelete pot de asemenea sa ajute asistentele sa ridice greutati mult mai mari, de exemplu un pacient
Cel mai cunoscut aparat stomatologic (si poate cel mai infricosator) este freza dentara. Aceasta freza de mici dimensiuni si viteze ridicate este folosita deobicei pentru a inlatura cariile sau a remodela structura unui dinte inainte de o plomba sau de a monta o coroana. Capul frezei este deobicei compusa din carbid de tungsten sau diamant si poate avea diferite forme si dimensiuni, fiecare specifica operatiei care urmeaza a fi facuta. Acest cap este rotit cu o viteza foarte mare: aproape 400,000 de rotatii pe minut, creand sunetul specific care sta la baza fobiei de cabinetele stomatologice. In spatele acestui sunet si a vitezei foarte mari sta, bineinteles, un motor electric.
Dar ce exact sunt aceste motoare electrice, cum functioneaza si de ce sunt asa de importante?
In primul rand motoarele electrice sunt un masini care transforma electricitatea in lucru mecanic. Din punct de vedere al functionarii, motoarele electrice au la baza magneti si principiile acestora. Astfel, motoarele functioneaza datorita interactiunii dintre campul magnetic al motorului si un conductor electric.
Asa cum am mentionat anterior, cand ne gandim la motoare electrice primul gand care ne vine in minte este legat de automobile, ceea ce poate crea falsa impresie ca motoarele electrice sunt o inventie recenta. Nimic nu poate fi mai departe de adevar: primul motor electric a fost inventat in 1834 de Moritz von Jacobi, ca urmare directa a descoperirii principiilor electromagnetice cu doar 34 de ani inainte, de catre Alessandro Volta si progresele facute in tehnologia bateriilor.
Din punct de vedere al constructiei motoarele electrice sunt formate din doua componente principale: rotorul si statorul. Asa cum suna si numele rotorul este partea componenta a motorului electric care se roteste. In general rotorul are conductori care cara curent electric care interactioneaza cu campul magnetic al statorului pentru a genera fortele necesare pentru a intoarce axul. Exista insa si cazuri in care rotorul magneti permanenti, iar statorul conductorii.
A doua componenta este statorul, partea stationara a electromotorului care genereaza campul magnetic in care va fi montat rotorul. Acest stator poate fi compus fie din magneti permanenti sau tot din electromagneti asemeni rotorului. Intre rotor si stator exista un spatiu de aer. Desi poate parea neimportant, acest spatiu de fapt are efecte majore asupra performantei motorului, si in general cu cat spatiul este mai mic cu atat efectele negative sunt mai mici.
Aceste componente cand sunt puse impreuna, vor genera lucru mecanic atat timp cat intreg sistemul este alimentat cu energie electrica. Exista insa si o problema: viteza rotatie care este prea mare. Astfel un motor electric, in functie de model poate genera viteze impresionante. Vitezelepoate genera probleme, mai ales in domeniile unde precizia este vitala. Din fericire exista dispozitive numite motoreductoare care micsoreaza vitezele native ale motoarelor electrice. In plus, ele maresc cuplul (forta de rotatie) un avantaj major atunci cand vorbim de anumite instrumente medicale.
