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Além da tradição: como motores axiais podem atingir maior desempenho com estruturas mais simples?
Hoje, à medida que a tecnologia do motor elétrico continua avançando, o motor de fluxo axial gradualmente se tornou o foco das atenções devido ao seu design estrutural exclusivo. O conceito básico do motor axial é fazer com que o vão entre o rotor e o estator seja paralelo ao eixo rotativo. Este design não apenas simplifica a estrutura, mas também melhora efetivamente o desempenho geral.
Comparados com os motores radiais tradicionais, os motores axiais têm superfícies magnéticas maiores e áreas de superfície no mesmo volume, o que é muito benéfico para a dissipação de calor.
As características estruturais do motor axial permitem que ele seja construído em qualquer substrato plano, como uma placa de circuito impresso (PCB), o que facilita a adição de bobinas e rolamentos durante o processo de fabricação. No processo de fabricação de bobinas, barras de cobre planas são usadas para enrolamentos de alta corrente mais simples, o que permite que o motor reduza significativamente o peso do rotor, enquanto o menor comprimento do caminho magnético reduz a perda de energia e, portanto, melhora a eficiência.
Em termos de design, os motores axiais podem adotar designs diversificados com rotores simples ou duplos, estatores simples ou duplos, tornando-os mais flexíveis em aplicações de alta potência. O projeto de estator duplo e rotor único, embora mais comum, requer um invólucro adicional para evitar perda de ferro. Para um projeto de estator único e rotor duplo, o invólucro pode ser omitido, economizando peso e melhorando ainda mais a eficiência.
O uso de aço elétrico com orientação de vale pode facilmente aumentar o fluxo magnético do motor e melhorar ainda mais a eficiência.
Essa nova configuração de motor não é apenas uma inovação teórica, suas aplicações práticas podem ser diversas. No setor automotivo, a subsidiária da Mercedes-Benz, YASA, é especializada na produção de motores elétricos axiais, que foram usados em carros-conceito, protótipos e carros de corrida, como o Jaguar C-X75 e o Koenigsegg Regera. Na indústria automotiva, o objetivo da YASA é desenvolver motores elétricos que possam atingir 220 kW por quilograma, o que, sem dúvida, será uma importante força motriz para futuros veículos elétricos em meio à tendência de redução de peso.
Na aviação, a aeronave elétrica da Jaguar Land Rover usa três motores axiais. Isso mostra o potencial deste motor sob a demanda por alta densidade de potência e design leve. No futuro, espera-se que o motor da YASA atinja uma meta de 50 kW por quilograma, avançando significativamente o desenvolvimento de aeronaves elétricas.
Embora as escolhas de design resultem em diferentes princípios operacionais, a geometria dos motores axiais os torna excepcionalmente vantajosos para muitas aplicações.
Os motores axiais têm se mostrado eficazes em muitas aplicações diferentes, usando vários princípios operacionais, como motores CC com escovas, motores de indução e motores de passo. Comparados aos motores radiais tradicionais, os motores axiais são geralmente mais curtos e mais largos no espaço, o que os torna excelentes em projetos compactos e podem ser construídos diretamente em placas de circuito impresso, fazendo uso total da fiação do PCB como enrolamento do estator.
Com o uso generalizado de ímãs permanentes potentes, o surgimento de motores axiais sem dúvida melhorou a densidade de potência e a eficiência do trabalho, ao mesmo tempo que reduziu a complexidade estrutural. O desenvolvimento dessas tecnologias abre caminho para transportes de alto desempenho e ecologicamente corretos, como carros e aeronaves elétricos no futuro.
Atualmente, há uma série de motores axiais de alto desempenho no mercado de empresas como Emrax e Siemens, que fornecem densidade de potência extremamente alta. É relatado que a densidade de potência dos motores 228 e 268 da Emrax excede 5,00 kW/ kg.
Por meio da compreensão e da aplicação de motores axiais, poderemos ver mais inovações e avanços no futuro. Esses motores não só podem melhorar o desempenho de potência, mas também promover o desenvolvimento de mais campos. Que tipo de surpresas a tecnologia futura nos trará?
