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    El revolucionario motor para coches eléctricos que dobla la potencia, eleva la autonomía y también es más barato

    El revolucionario motor para coches eléctricos que dobla la potencia, eleva la autonomía y también es más barato
    Los motores eléctricos de automoción tienen aún margen de mejora.
    David Plaza
    David Plaza8 min. lectura

    Un equipo de ingenieros de la UNSW ha presentado un nuevo motor eléctrico que es capaz de llegar a las 100.000 rpm, doblando la potencia de los motores actuales, incrementando la autonomía y abaratando sus costes de producción. Te contamos cómo.

    La UniversIdad de Nueva Gales del Sur acaba de presentar un motor para coches eléctricos que promete revolucionar la industria, ya que según sus creadores es capaz de mejorar ostensiblemente las prestaciones.

    Este motor eléctrico de tipo IPMSM, es decir, síncrono de imanes permanentes, está inspirado además en el puente ferroviario de Gyopo, el más largo de Corea del Sur. Concretamente, en su estructura de arco de doble amarre, así como en una técnica de distribución de tensión mecánica basada en curvas compuestas.

    «El programa de optimización asistida por inteligencia artificial comenzó con 90 diseños potenciales hasta lograr el óptimo»

    Motor IPMSM mejorado para coches eléctricos

    Esta nueva máquina impulsada magnéticamente reduce significativamente el uso de materiales de tierras raras y es capaz de llegar a las 100.000 revoluciones por minuto.

    La potencia y la velocidad máximas alcanzadas por este novedoso motor 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.

    El motor eléctrico de la UNSW promete más potencia, autonomía y reducción de costes.

    La nueva tecnología ha sido desarrollada por un equipo encabezado por el profesor asociado Rukmi Dutta y el Dr. Guoyu Chu de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Telecomunicaciones de la UNSW.

    Entre sus cualidades, 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.

    Densidad de potencia incomparable

    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 vehículo eléctrico, en realidad 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 como, por ejemplo, Tesla.

    «Tenemos nuestro propio paquete de software de diseño de máquinas donde podemos ingresar 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», complementa.

    Un concepto de desarrollo exhaustivo

    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».

    Este motor no sólo es aplicable en vehículos eléctricos, afirman sus creadores. También puede utilizarse en sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado que requieren compresores de alta velocidad.

    Igualmente, es viable en máquinas CNC de alta precisión o como generador de accionamiento integrado en motores de aeronave.

    Los motores eléctricos actuales son muy costosos porque utilizan una cantidad importante de tierras raras.

    El nuevo motor también ofrece una ventaja de coste significativa sobre la tecnología existente y utiliza menos materiales de tierras raras como el neodimio.

    «La mayoría de los motores de alta velocidad usan un manguito para fortalecer los rotores y ese manguito generalmente está hecho de un material de alto coste como el titanio o la fibra de carbono. El manguito en sí mismo es muy costoso y también debe ajustarse con precisión, lo que aumenta el coste de fabricación del motor», dice el Dr. Chu.

    «Nuestros rotores tienen muy buena robustez mecánica, por lo que no tenemos esa necesidad, lo que reduce el coste de fabricación. Y sólo usamos alrededor del 30 % de materiales de tierras raras, lo que incluye una gran reducción en el coste del material, lo que hace que nuestros motores de alto rendimiento sean más ecológicos y asequibles».

    Fuente: UNSW