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Más allá de la tradición: ¿Cómo pueden los motores axiales lograr un mayor rendimiento con estructuras más simples?
Hoy en día, a medida que la tecnología de motores eléctricos continúa avanzando, el motor de flujo axial se ha convertido gradualmente en el foco de atención debido a su diseño estructural único. El concepto básico del motor axial es hacer que el espacio entre el rotor y el estator sea paralelo al eje de rotación. Este diseño no solo simplifica la estructura, sino que también mejora eficazmente el rendimiento general.
En comparación con los motores radiales tradicionales, los motores axiales tienen superficies magnéticas y áreas de superficie más grandes en el mismo volumen, lo que es muy beneficioso para la disipación del calor.
Las características estructurales del motor axial permiten construirlo sobre cualquier sustrato plano, como una placa de circuito impreso (PCB), lo que facilita la adición de bobinas y cojinetes durante el proceso de fabricación. En el proceso de fabricación de bobinas, se utilizan barras de cobre planas para bobinados de alta corriente más simples, lo que permite que el motor reduzca significativamente el peso del rotor, mientras que la longitud más corta del recorrido magnético reduce la pérdida de energía y, por lo tanto, mejora la eficiencia.
En términos de diseño, los motores axiales pueden adoptar diseños diversificados con rotores simples o dobles, estatores simples o dobles, lo que los hace más flexibles en aplicaciones de alta potencia. El diseño de rotor único y estator doble, aunque es más común, requiere una carcasa adicional para evitar la pérdida de hierro. Para un diseño de estator único y rotor doble, se puede omitir la carcasa, lo que ahorra peso y mejora aún más la eficiencia.
El uso de acero eléctrico orientado al valle puede aumentar fácilmente el flujo magnético del motor y mejorar aún más la eficiencia.
Esta nueva configuración del motor no es sólo una innovación teórica, sus aplicaciones prácticas pueden ser diversas. En el sector del automóvil, la filial de Mercedes-Benz, YASA, está especializada en la producción de motores eléctricos axiales, que se han utilizado en concept cars, prototipos y coches de carreras como el Jaguar C-X75 y el Koenigsegg Regera. En la industria automotriz, el objetivo de YASA es desarrollar motores eléctricos que puedan alcanzar los 220 kW por kilogramo, lo que sin duda será una fuerza impulsora importante para los futuros vehículos eléctricos en medio de la tendencia de aligeramiento.
En aviación, el avión eléctrico de Jaguar Land Rover utiliza tres motores axiales. Esto demuestra el potencial de este motor bajo la demanda de alta densidad de potencia y diseño liviano. En el futuro, se espera que el motor de YASA alcance un objetivo de 50 kW por kilogramo, lo que impulsará enormemente el desarrollo de aviones eléctricos.
Aunque las opciones de diseño dan como resultado principios operativos diferentes, la geometría de los motores axiales los hace excepcionalmente ventajosos para muchas aplicaciones.
Los motores axiales han demostrado su eficacia en muchas aplicaciones diferentes utilizando diversos principios de funcionamiento, como motores de corriente continua con escobillas, motores de inducción y motores paso a paso. En comparación con los motores radiales tradicionales, los motores axiales suelen ser más cortos y más anchos en el espacio, lo que los hace excelentes en diseños compactos y pueden construirse directamente sobre placas de circuito impreso, haciendo pleno uso del cableado de PCB como bobinado del estator.
Con el uso generalizado de potentes imanes permanentes, la aparición de motores axiales sin duda ha mejorado la densidad de potencia y la eficiencia del trabajo, al tiempo que ha reducido la complejidad estructural. El desarrollo de estas tecnologías abre el camino para un transporte de alto rendimiento y respetuoso con el medio ambiente, como coches y aviones eléctricos, en el futuro.
Actualmente, existen en el mercado una serie de motores axiales de alto rendimiento de empresas como Emrax y Siemens, que proporcionan una densidad de potencia extremadamente alta. Se informa que la densidad de potencia de los motores 228 y 268 de Emrax supera los 5,00 kW/h. kilogramo.
A través de la comprensión y la aplicación de los motores axiales, podremos ver más innovaciones y avances en el futuro. Estos motores no sólo pueden mejorar el rendimiento energético, sino que también promueven el desarrollo de más campos. ¿Qué tipo de sorpresas nos traerá la tecnología del futuro?
