Tornar os carros elétricos mais
leves pode diminuir o consumo das baterias e aumentar
sua autonomia. Uma abordagem para isso envolve
reduzir o peso do motor. E, por sua vez, uma maneira fabricar motores mais
leves envolve construí-los não de metal, mas de materiais plásticos devidamente
reforçados com fibra. É claro que fabricar motores de
alta potência totalmente de plástico envolve desafios nada desprezíveis.
Isso não desanimou os pesquisadores do Instituto Fraunhofer e do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha, que acabam de desenvolver um novo conceito de resfriamento que permitirá usar polímeros para fabricar virtualmente toda a estrutura do motor, incluindo sua carcaça. E a redução do peso não é a única vantagem do novo conceito de resfriamento: Ele também aumenta significativamente a densidade de potência e a eficiência do motor em comparação com o estado da arte.
A grande inovação está no núcleo
do motor de plástico, um estator composto por doze dentes individuais, que são
enrolados na vertical usando não um fio redondo tradicional, mas um fio de
seção retangular ou quadrada. "Um motor elétrico consiste
de um rotor giratório e um estator fixo. O estator contém os enrolamentos de
cobre pelos quais a eletricidade flui - e é aí que a maioria das perdas
elétricas ocorre. Os novos aspectos do nosso novo conceito estão no
estator," confirmou o professor Robert Maertens, coordenador do projeto.
Os motores elétricos têm uma
eficiência alta - mais de 90% -, o que significa que uma alta proporção da
energia elétrica é convertida em energia mecânica. Os 10% restantes da energia
elétrica são perdidos na forma de calor. Para evitar o superaquecimento do
motor, o calor no estator é atualmente conduzido através de um invólucro de
metal para uma manga de resfriamento. A equipe alemã substituiu o fio
redondo por um fio plano retangular que pode ser enrolado mais apertado em
volta do estator. Isso cria mais espaço para o canal de refrigeração.
"Neste designotimizado, as perdas de calor podem ser dissipadas através do canal de
resfriamento dentro do estator, eliminando a necessidade de transportar o calor
através do invólucro metálico para uma manga de resfriamento externa. Na
verdade, você não precisa mais de uma luva de resfriamento neste conceito. Ele
também oferece outros benefícios, incluindo menor inércia térmica e maior saída
contínua do motor," disse Maertens. Além disso, o novo design
incorpora uma solução de resfriamento do rotor que também permite que a perda
de calor do rotor seja dissipada diretamente dentro do motor.
Ao dissipar o calor perto
de onde ele é gerado, a equipe conseguiu construir todo o motor, incluindo sua
carcaça, usando materiais poliméricos. O metal atualmente necessário como
condutor de calor também pode ser substituído por materiais poliméricos, que
têm uma condutividade térmica mais baixa do que os metais. "As carcaças de
polímero são mais leves e mais fáceis de produzir do que as caixas de alumínio.
Elas também se prestam a geometrias complexas sem exigir pós-processamento, por
isso fizemos algumas economias reais no peso e no custo geral," disse
Maertens.
A equipe optou por usar
plásticos termofixos reforçados com fibra, que oferecem resistência a altas
temperaturas e alta resistência a refrigerantes agressivos. Ao contrário dos
termoplásticos, os termofixos não incham quando entram em contato com produtos
químicos.
"Usamos uma corrente
elétrica para introduzir a quantidade de calor nos enrolamentos de cobre que
seriam gerados em operação real de acordo com a simulação. Descobrimos
que já
podemos dissipar mais de 80% das perdas de calor esperadas. E já temos algumas
abordagens para lidar com as perdas de calor remanescentes de pouco menos de 20
por cento - por exemplo, otimizando o fluxo de refrigerante. Estamos agora na
fase de montagem dos rotores e em breve poderemos operar o motor no banco de
testes e validá-lo em operação real," disse Maertens.
VerdeSobreRodas, o ponto de encontro com a
mobilidade sustentável
Postagem: Veículo elétrico ficará mais eficiente com motor de plástico
Publicado no
Verdesobrerodas
Por Inovação Tecnológica conteúdo
Ótimo post sobre veículos elétricos
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