Design and Optimization of Electromechanical Actuators: General Review and High-Voltage Applications

This thesis presents a comprehensive study on the design, optimization, and application of Electromechanical Actuators (EMAs) for aeronautical systems. EMAs play a critical role in modern aircraft, contributing to enhanced performance, efficiency, and reliability. The research addresses key challenges such as power efficiency, system dynamics, and performance under various operating conditions. A tool was developed to facilitate the selection of optimal design parameters, including brushless motor specifications, gear head ratios, and screw pitches, with a focus on both high- and low-voltage systems. This tool allows for the effective evaluation of actuator performance, enabling better decision-making in actuator design. The results demonstrate the advantages of high-voltage actuators in terms of efficiency and control, while also exploring the feasibility of low-voltage solutions in specific applications. This work contributes to the ongoing development of more efficient, reliable, and advanced actuation systems in aeronautics, and provides a foundation for future research and technological advancements.

Questa tesi presenta uno studio completo sul design, l’ottimizzazione e l’applicazione di Attuatori Elettromeccanici (EMA) per sistemi aeronautici. Gli EMA svolgono un ruolo cruciale nei moderni aeromobili, contribuendo a migliorare le prestazioni, l’efficienza e l’affidabilità. La ricerca affronta sfide chiave come l’efficienza energetica, la dinamica del sistema e le prestazioni in diverse condizioni operative. È stato sviluppato uno strumento per facilitare la selezione dei parametri di progetto ottimali, inclusi le specifiche dei motori brushless, i rapporti di riduzione e il passo delle viti, con un focus sia sui sistemi ad alta che a bassa tensione. Questo strumento consente una valutazione efficace delle prestazioni degli attuatori, migliorando il processo decisionale nel design degli attuatori. I risultati dimostrano i vantaggi degli attuatori ad alta tensione in termini di efficienza e controllo, esplorando al contempo la fattibilità di soluzioni a bassa tensione in applicazioni specifiche. Questo lavoro contribuisce allo sviluppo continuo di sistemi di attuazione più efficienti, affidabili e avanzati nel settore aeronautico, fornendo una base per future ricerche e avanzamenti tecnologici.