Ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) dicen que han construido un motor de alta velocidad que podría ampliar el alcance de los vehículos eléctricos (EV) al ofrecer una mejor relación potencia-peso que la tecnología existente.

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, dijo que la nueva tecnología mejora los motores síncronos de imanes permanentes (IPMSM) interiores existentes, que se utilizan predominantemente en unidades de tracción para vehículos eléctricos.

La máxima potencia y velocidad alcanzada por el motor ha duplicado el récord existente de alta velocidad de los IPMSM laminados, alcanzando velocidades de 100 000 revoluciones por minuto, lo que lo convierte en el IPMSM más rápido del mundo construido hasta ahora con materiales de laminación comercializados.

Los ingenieros dijeron más significativamente que el motor puede producir una densidad de potencia muy alta, lo que es beneficioso para los vehículos eléctricos al reducir el peso total y, por lo tanto, aumentar el alcance para cualquier carga dada.

“Una de las tendencias de los vehículos eléctricos es que tengan motores que giren a velocidades más altas”, dijo 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. Y con una máquina más pequeña, pesa menos y consume menos energía y, por lo tanto, le da al vehículo un mayor alcance”.

Los ingenieros dijeron que el diseño del nuevo motor, inspirado en el puente ferroviario de Gyopo en Corea del Sur, también supera una falla común con los IPMSM tradicionales. Un motor tipo IPMSM tiene imanes incrustados dentro de sus rotores para crear un par fuerte para un rango de velocidad extendido. Sin embargo, los IPMSM existentes sufren de baja resistencia mecánica debido a los delgados puentes de hierro en sus rotores, lo que limita su velocidad máxima.

El equipo de UNSW Sydney utilizó una estructura de arco de doble enlace para diseñar una nueva topología de rotor y crear una versión más fuerte de la tecnología existente, brindando una mejor relación potencia-peso.

“Con este proyecto de investigación, hemos tratado de lograr la velocidad máxima absoluta, y hemos registrado más de 100 000 revoluciones por minuto y la densidad de potencia máxima es de alrededor de 7 kW por kilogramo”, dijo Chu.

“Para el motor de un vehículo eléctrico, en realidad reduciríamos un poco la velocidad, pero eso también aumenta su potencia. 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 EV”.

El equipo de UNSW dijo que el nuevo motor también ofrece una ventaja de costo significativa sobre la tecnología existente y utiliza menos materiales de tierras raras por unidad.

“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 costo como el titanio o la fibra de carbono”, dijo Chu. “Nuestros rotores tienen muy buena robustez mecánica, por lo que no necesitamos esa manga, lo que reduce el costo de fabricación. Y solo usamos alrededor del 30 % de materiales de tierras raras, lo que incluye una gran reducción en el costo del material”.

Si bien el motor aún es un prototipo, Chu dijo que podría adaptarse fácilmente para satisfacer las demandas de un fabricante de EV individual.

“Si un fabricante de vehículos eléctricos, como Tesla, quisiera usar este motor, creo que solo tomaría entre seis y 12 meses modificarlo según sus especificaciones”, dijo.