Más autonomía, más potencia y más barato. Así es este revolucionario motor para coches eléctricos

La carrera por mejorar las capacidades de los coches eléctricos no se centra exclusivamente en las baterías. Y es que contar con un motor con mayor densidad, capaz de ofrecer más potencia y además reduciendo a la mínima expresión el uso de tierras raras es un objetivo que ayudará a tener sistemas más económicos. Así es este motor eléctrico de síncrono de imanes permanentes que quiere revolucionar la forma en la que se diseñan estos sistemas.

Es un diseño de un equipo de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia, que ha diseñado un motor tipo IPMSM inspirado en el puente ferroviario de Gyopo, el más largo de Corea del Sur, que destaca por contar con una estructura de arco de doble amarre, así como en una técnica de distribución de tensión mecánica basada en curvas compuestas.

Motor de imanes permanentes mejorado

Este nuevo desarrollo reduce significativamente el uso de materiales de tierras raras y es capaz de llegar a las 100.000 revoluciones por minuto. Algo que le han permitido lograr cifras de potencia que han superado y duplicado con éxito el récord existente de alta velocidad de los IPMSM laminados, por lo que se ha convertido en el más rápido del mundo jamás construido con materiales de laminación comercializados.

Además, este nuevo motor puede producir una densidad de potencia muy alta, lo que redunda en un peso inferior y también en una mayor autonomía, dos de los principales puntos débiles de los coches eléctricos actuales.

Este nuevo desarrollo destaca una nueva topología de rotor patentada que mejora significativamente la robustez, al mismo tiempo que reduce la cantidad de materiales de tierras raras por unidad de producción de energía.

Esto es especialmente importante porque los motores convencionales de tipo IPMSM llevan imanes incrustados dentro de sus rotores para crear un par fuerte para un rango de velocidad extendido. Sin embargo, sufren de baja resistencia mecánica debido a los delgados puentes de hierro en sus rotores, lo que limita su velocidad máxima.

Un motor eléctrico con elevada potencia

Uno de los principales méritos del equipo creador de este nuevo motor es la impresionante densidad de potencia que este ofrece, permitiendo un rendimiento mejorado para vehículos eléctricos donde el peso es extremadamente importante.

«Una de las tendencias de los vehículos eléctricos es que tengan motores que giren a mayor velocidad», dice el Dr. Chu.

«Todos los fabricantes de vehículos eléctricos están tratando de desarrollar motores de alta velocidad y la razón es que la naturaleza de la ley de la física permite reducir el tamaño de esa máquina. Una máquina más pequeña, pesa menos y consume menos energía y, por lo tanto, le da al vehículo un mayor alcance», amplía.

«Con este proyecto de investigación hemos intentado alcanzar la velocidad máxima absoluta, hemos registrado más de 100.000 revoluciones por minuto y la densidad de potencia máxima es de unos 7kW por kilogramo», informa Chu.

«Para el motor de un coche eléctrico, reduciríamos un poco la velocidad, pero eso también aumenta su potencia», explica el Doctor Chu, que a continuación señala que «podemos escalar y optimizar para proporcionar potencia y velocidad en un rango determinado; por ejemplo, un motor de 200 kW con una velocidad máxima de alrededor de 18.000 rpm que se adapta perfectamente a las aplicaciones para vehículos eléctricos».

De hecho, Chu afirma que este nuevo motor sólo necesitaría un periodo máximo de un año para adaptarse a los requisitos de un fabricante de vehículos eléctricos y no necesitaría grandes cambios en las líneas de producción.

«Tenemos nuestro propio software de diseño donde podemos añadir los requisitos de velocidad o densidad de potencia. Haríamos funcionar el sistema durante un par de semanas y nos brindaría el diseño óptimo que satisface esas necesidades»

El equipo de ingenieros de la UNSW comparte su método de desarrollo de este nuevo motor: un programa de optimización asistida por inteligencia artificial que comenzó con 90 diseños potenciales.

«El programa evaluó una serie de diseños para una variedad de aspectos físicos diferentes, a saber, eléctricos, magnéticos, mecánicos y térmicos», destaca la nota de prensa.

«Comenzó con 90 diseños potenciales, luego seleccionó el 50 % de las mejores opciones para generar una nueva gama de diseños y así sucesivamente, hasta lograr el óptimo. El motor final es la generación 120 analizada por el programa».

Fuente | Motor.es