Existe realmente um "melhor" motor elétrico?
Provavelmente já ouviu a frase "Provavelmente o melhor motor do mundo" - uma reviravolta divertida no lendário slogan da cerveja Carlsberg que vigorou durante quase cinco décadas. Mas o que é que a cerveja tem a ver com motores eléctricos? Absolutamente nada - exceto para suscitar uma questão importante: existe realmente um "melhor" projeto de motor?
Nos últimos anos, tem-se falado muito sobre topologias alternativas de motores - de fluxo axial para fluxo transversal, mesmo os chamados "raxial" projectos - cada um deles prometendo uma qualidade superior densidade de potência e outros ganhos de desempenho em relação à versão "standard" motor de fluxo radial.
Em EquipmakeNo entanto, nós temos uma visão diferente: somos agnóstico em relação à topologia do motor. Não existe um "melhor" motor universal. Em vez disso, o motor direito depende inteiramente do aplicação específica. O que funciona perfeitamente num veículo elétrico leve pode não ser o ideal para utilização aeroespacial, marítima ou industrial.
Os fundamentos do desempenho motor
Na sua essência, o binário máximo de qualquer motor de ímanes permanentes depende da quantidade e da qualidade dos seus materiais activos - a ímanes, aço elétrico e enrolamentos de cobre ou alumínio.
O maior salto no desempenho dos motores ocorreu no início dos anos 80 com a introdução do Ímanes NdFeB (neodímio-ferro-boro)que revolucionou a densidade de binário. Desde então, a maioria das melhorias foram incrementais, e a topologia, por si só, não pode ultrapassar os limites estabelecido por estes materiais.
Outro fator fundamental é velocidade do motor. O poder é simplesmente binário multiplicado pela velocidade de rotaçãoou seja, um motor que gira mais depressa atinge maior potência específica com a mesma massa ativa.
Porque é que o arrefecimento e a eficiência são importantes
O binário máximo e a potência fazem grandes manchetes, mas no mundo real, o que mais importa é binário contínuo-o nível de potência sustentada que o motor pode fornecer sem sobreaquecimento.
É aqui que sistemas de arrefecimento de motores tornam-se críticos. Na Equipmake, concentramo-nos fortemente em gestão térmica avançada, porque um melhor arrefecimento aumenta a potência contínua sem aumentar o custo ou o peso.
A eficiência também desempenha um papel importante. Maior eficiência significa:
- Menos calor para gerir,
- Melhoria da autonomia dos veículos eléctricose
- Maior fiabilidade em condições exigentes.
Motores de fluxo radial: Um cavalo de batalha comprovado
Embora exploremos várias topologias, o nosso foco principal continua a ser motores de fluxo radial (RF) em múltiplas configurações:
- Ímanes permanentes de superfície (SPM) - incluindo Matriz de Halbach e concepções convencionais,
- Desenhos de raiose
- Ímanes permanentes interiores (IPM) sistemas.
Em comparação com motores de fluxo axial (AF)Os motores RF oferecem várias vantagens importantes:
- Conceção mais simples do rotor, permitindo velocidades máximas mais elevadas e excelente densidade de potência.
- Caixa de ar simplesem comparação com as aberturas de ar duplas nos motores AF, permitindo melhor utilização do fluxo.
- Escalabilidade mais fácilA extensão do comprimento do motor pode satisfazer requisitos de binário mais elevados sem grandes alterações.
Equilíbrio entre custos e desempenho
Motores IPM são particularmente atractivos porque geram binário magnético e binário de relutância, oferecendo binário mais elevado por unidade de massa do íman e custo mais baixo em comparação com as concepções SPM puras.
Para aplicações que perseguem desempenho máximoNo entanto, Motores SPM-, quer radial quer axial, continuam a ser incomparáveis, com ambas as topologias a fornecerem resultados de topo semelhantes.
Escolher o motor certo
O "melhor" motor nunca tem a ver com uma única especificação. Trata-se de cumprir uma conjunto equilibrado de critérios, incluindo:
- Densidade de potência e binário,
- Eficiência durante o ciclo de funcionamento previsto,
- Custo e escalabilidade no fabricoe
- Durabilidade ambiental para o caso de utilização pretendido.
É por isso que a abordagem da Equipmake continua a ser flexível e orientado para a aplicação. Não existe uma solução única para todos os casos, apenas a motor ideal para o trabalho.
O que há de novo na inovação automóvel
É claro que nos perguntam muitas vezes, "Sim, mas qual é a maior densidade de potência que se pode atingir?"
Temos desenvolvimentos interessantes em curso. A nossa próxima geração íman permanente de superfície, motor de fluxo radial de matriz de Halbach foi concebido para estabelecer novos valores de referência em kW/kg, ultrapassando os limites do densidade de potência e eficiência. Mais pormenores serão revelados em breve em CENEX.
E sim - nos projectos de fluxo radial, os debates continuam, como por exemplo se enrolamentos de estator em gancho supera verdadeiramente o desempenho enrolamentos concentrados. Mas esse é um assunto para outro dia... talvez seja melhor discutido durante uma cerveja gelada. Provavelmente.
Principais conclusões para engenheiros e OEMs
- Existe não existe um "melhor" motor universal - apenas o mais adequado para uma determinada aplicação.
- Arrefecimento e eficiência são tão importantes como o binário máximo e a potência.
- Os motores de fluxo radial continuam a ser altamente competitivoscom escalabilidade comprovada e grandes vantagens em termos de custos.
- Inovação contínua em materiais, arrefecimento e técnicas de enrolamento está a ultrapassar os limites de desempenho em todas as topologias.