Los motores de flujo axial serán un gran avance para los vehículos eléctricos y ofrecerán un gran beneficio adicional

Los fabricantes de automóviles están poniendo el énfasis principal en las baterías cuando buscan mejorar los autos eléctricos, enfocándose en aumentar su densidad de energía y reducir los tiempos de carga. Sin embargo, no se debe pasar por alto la importancia de los motores eléctricos en este desarrollo.

Los fabricantes parecen favorecer el uso de motores de flujo axial, ya que tienen un impacto beneficioso en el diseño general del automóvil y la batería.

Los motores de flujo radial y axial se distinguen por la dirección de movimiento del flujo electromagnético. En los motores de flujo axial, el flujo se mueve a lo largo del eje de rotación del motor, mientras que en los motores de flujo radial, el flujo se mueve perpendicularmente al eje de rotación.

De forma simplificada, podemos considerar el motor axial como una inversión del motor radial. En un motor radial, es el rotor el que se asienta dentro de las bobinas y gira, mientras que en un motor axial, son los dos discos exteriores los que giran alrededor del disco central fijo (estator) junto con el devanado.

¿Qué ventajas ofrece el motor de flujo axial?

Según el Dr. Tim Woolmer, Fundador y CTO de YASA, fabricante líder de motores de flujo axial adquirido recientemente por Mercedes-Benz, la principal diferencia es el tamaño y peso reducidos del motor de flujo axial en comparación con una potencia equivalente. En este video explicativo, señala que los ahorros en peso y tamaño tienen un impacto en cascada en la eficiencia general de los autos eléctricos.

Actualmente, los coches eléctricos se suelen considerar con sobrepeso, hasta el punto de ser potencialmente peligrosos, según algunas fuentes en Estados Unidos. En Europa incluso se baraja la idea de un impuesto basado en el peso. Es cierto que los motores eléctricos no son la parte más pesada de un coche eléctrico, ya que es la batería la que generalmente asume este papel. Por ejemplo, una batería de 80 kWh puede pesar cerca de 500 kg. Sin embargo, si se reduce el peso del motor, se reduce proporcionalmente el peso de otros componentes, desde la batería hasta el chasis y el sistema de refrigeración.

Un motor de flujo axial de 400 Nm ocupa aproximadamente el mismo diámetro y tiene solo una sexta parte del tamaño de un motor de flujo radial. Por lo tanto, tiene una densidad de par seis veces mayor que el motor de flujo radial, lo que significa que un motor de flujo axial de tamaño similar puede generar un par seis veces mayor. Por ejemplo, un motor axial YASA produce 800 Nm de par y casi 500 CV de potencia, con un peso de solo 25 kg.

Este diseño tiene varias ventajas en términos de peso y reducción de costes. Un motor más ligero requiere menos materiales para su fabricación (por ejemplo, un motor de flujo radial de 50 kg contiene alrededor de 25-30 kg de hierro). Reducir la cantidad de materiales utilizados también reduce el consumo de energía necesario para producirlo, lo que ayuda a reducir la huella de carbono del proceso.

Motor de flujo axial a la izquierda y motor de flujo radial a la derecha.

Por el contrario, YASA afirma que sus motores son entre un 5 % y un 10 % más eficientes que un motor de flujo radial equivalente. Así, para mantener la misma autonomía que un modelo equivalente, el tamaño de la batería podría reducirse proporcionalmente.

Al mismo tiempo, se podría reducir el peso de otros sistemas, como el sistema de refrigeración o los frenos, que ya no necesitarían ser tan voluminosos, porque el motor es más ligero, la batería es más ligera, el chasis es más ligero, etc. .

Así, según los cálculos de YASA, se podrían ahorrar hasta 200 kg en un coche eléctrico, lo que se traduciría en un menor consumo energético y una mayor autonomía.

¿Por qué no se han fabricado motores de flujo axial hasta ahora?

Bien que le concept de moteur à flux axial soit connu depuis le 19e siècle, la difficulté d'industrialiser ce type de moteur, comparée à la facilité relative de fabrication d'un moteur à flux radial, a empêché jusqu'à présent son arrivée sur el mercado.

Además, a diferencia de los motores de flujo radial, los motores de flujo axial suelen tener un diámetro mucho mayor. Sin embargo, YASA ha logrado reducir el diámetro de sus motores de flujo axial mediante un proceso único. En lugar de tener un estator (el "disco central" del motor) como un solo bloque, YASA lo dividió en subelementos más pequeños, reduciendo su peso en un 80 %. Este enfoque resultó en un marco considerablemente más ligero.

Por otro lado, el enfriamiento es crucial para los motores de flujo axial, pero esto ha sido un desafío hasta ahora. Las bobinas internas tienden a calentarse, lo que aumenta la resistencia a la rotación y, en última instancia, reduce la potencia. YASA resolvió este problema utilizando un sistema de refrigeración líquida a base de aceite.

Para evitar estos inconvenientes, YASA ha optado por centrarse en la producción de series muy limitadas. Inicialmente, fue para los prototipos, que se utilizaron en particular durante la carrera de Pikes Peak. Luego se amplió la producción a modelos con una distribución muy limitada, como el Koenigsegg Regera o el McLaren P1, y ahora YASA acelera para equipar coches como el Ferrari SF90 y el McLaren Artura.

Aunque YASA ahora es propiedad de Mercedes-Benz, el fabricante alemán permite que YASA fabrique motores para otras marcas. Sin embargo, la prioridad de YASA es servir a los futuros Mercedes-AMG.