¿Existe realmente el "mejor" motor eléctrico?
Seguro que ha oído la frase "Probablemente el mejor motor del mundo" - una versión lúdica del legendario eslogan de Carlsberg, que estuvo vigente durante casi cinco décadas. Pero, ¿qué tiene que ver la cerveza con los motores eléctricos? Absolutamente nada, salvo plantear una pregunta importante: ¿existe realmente un "mejor" diseño de motor?
En los últimos años se ha hablado mucho de topologías de motor alternativas - de flujo axial a flujo transversalincluso los llamados "raxial" diseños, cada uno de los cuales promete densidad de potencia y otras mejoras de rendimiento con respecto al "estándar". motor de flujo radial.
En EquipmakeSin embargo, nosotros lo vemos de otra manera. topología del motor agnóstica. No existe un "mejor" motor universal. En su lugar, el motor derecho depende totalmente del aplicación específica. Lo que funciona perfectamente en un vehículo eléctrico ligero puede no ser óptimo para uso aeroespacial, marino o industrial.
Los fundamentos del rendimiento motor
En esencia, el par máximo de cualquier motor de imanes permanentes depende de la cantidad y calidad de su materiales activos - la imanes, acero eléctrico y bobinas de cobre o aluminio.
El mayor salto en el rendimiento de los motores se produjo a principios de la década de 1980 con la introducción del Imanes NdFeB (neodimio-hierro-boro)que revolucionó la densidad de par. Desde entonces, la mayoría de las mejoras han sido incrementales, y La topología por sí sola no puede eludir los límites establecidos por estos materiales.
Otro factor clave es velocidad del motor. El poder es simplemente par multiplicado por la velocidad de rotaciónlo que significa que un motor que gira más rápido consigue mayor potencia específica con la misma masa activa.
Por qué son importantes la refrigeración y la eficiencia
El par máximo y la potencia son grandes titulares, pero en el mundo real, lo que más importa es par continuo-el nivel de potencia sostenida que puede ofrecer el motor sin sobrecalentarse.
Aquí es donde sistemas de refrigeración de motores se vuelven críticas. En Equipmake, nos centramos principalmente en gestión térmica avanzadaporque una mejor refrigeración aumenta la potencia continua sin añadir coste ni peso.
La eficiencia también desempeña un papel importante. Una mayor eficiencia significa:
- Menos calor que gestionar,
- Mejora de la autonomía de los vehículos eléctricosy
- Mayor fiabilidad en condiciones exigentes.
Motores de flujo radial: Un caballo de batalla probado
Aunque exploramos varias topologías, nos centramos principalmente en motores de flujo radial (RF) en múltiples configuraciones:
- Imán permanente de superficie (SPM) - incluyendo Conjunto Halbach y diseños convencionales,
- Diseños de radiosy
- Imán permanente interior (IPM) sistemas.
En comparación con motores de flujo axial (AF)Los motores de radiofrecuencia ofrecen varias ventajas importantes:
- Diseño de rotor más sencillopermitiendo mayores velocidades máximas y excelente densidad de potencia.
- Cámara de aire simplefrente a las cámaras de aire dobles de los motores AF, lo que permite mejor aprovechamiento del flujo.
- Mayor escalabilidaddonde la ampliación de la longitud del motor puede satisfacer mayores requisitos de par sin necesidad de rediseños importantes.
Equilibrio entre costes y prestaciones
Motores IPM son especialmente atractivas porque generan par magnético y par de reluctancia, ofreciendo mayor par por unidad de masa del imán y menor coste en comparación con los diseños SPM puros.
Para aplicaciones que persiguen máximo rendimientoSin embargo, Motores SPM-ya sean radiales o axiales- siguen siendo incomparables, y ambas topologías ofrecen resultados de gama alta similares.
Elegir el motor adecuado
El "mejor" motor nunca tiene una única especificación. Se trata de cumplir un conjunto equilibrado de criteriosincluyendo:
- Densidad de potencia y par,
- Eficiencia sobre el ciclo de trabajo previsto,
- Coste y escalabilidad en la fabricacióny
- Durabilidad medioambiental para el caso de uso previsto.
Por eso el enfoque de Equipmake sigue siendo flexible y orientado a las aplicaciones. No existe una solución única para todos, sólo la motor óptimo para el trabajo.
Lo próximo en innovación automovilística
Por supuesto, a menudo nos preguntan, "Sí, pero ¿cuál es la mayor densidad de potencia que se puede alcanzar?".
Tenemos interesantes novedades en marcha. Nuestra próxima generación imán permanente de superficie, motor de flujo radial Halbach-array está diseñado para establecen nuevas referencias en kW/kgsuperando los límites de densidad de potencia y eficiencia. Pronto se darán a conocer más detalles en CENEX.
Y sí, dentro de los diseños de flujo radial, continúan los debates, como si bobinados de estator de horquilla superar realmente devanados concentrados. Pero ese es un tema para otro día... quizá sea mejor discutirlo con una cerveza fría. Probablemente.
Puntos clave para ingenieros y fabricantes de equipos originales
- Hay no existe un "mejor" motor universal - sólo el mejor ajuste para una aplicación determinada.
- Refrigeración y eficiencia son tan críticos como el par máximo y la potencia.
- Los motores de flujo radial siguen siendo muy competitivoscon una escalabilidad demostrada y grandes ventajas económicas.
- Innovación continua en materiales, refrigeración y técnicas de bobinado está superando los límites del rendimiento en todas las topologías.