LOS MOTORES DE FLUJO AXIAL PODRÍAN MEJORAR LA EFICIENCIA EN LA INDUSTRIA DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
Summary
TLDREl script del video introduce a los motores de flujo axial como una tecnología innovadora en la industria de la movilidad eléctrica. Estos motores, que convierten energía motriz en mecánica, se caracterizan por su diseño compacto y alto rendimiento, con aplicaciones en motocicletas, vehículos eléctricos y más. La tecnología de flujo axial presenta desafíos en la fabricación y diseño, pero ofrece ventajas como una mayor densidad de potencia y eficiencia. El video también destaca a YASA, una empresa pionera en la fabricación de estos motores, y cómo la tecnología sin yugo puede optimizar la producción en masa.
Takeaways
- 🔧 Un motor de flujo axial es un dispositivo que convierte energía motriz en energía mecánica, basándose en la interacción electromagnética entre bobinados e imanes.
- 🔄 La diferencia clave entre motores de flujo axial y radial es la dirección del flujo magnético en relación con el eje de rotación: paralelo en el axial y radial en el radial.
- 🏭 Los motores de flujo axial tienen aplicaciones históricas en la industria, incluyendo ascensores y maquinaria agrícola, y recientemente han sido adaptados para motocicletas eléctricas, vehículos de aeropuerto y aviones.
- 🚀 Los motores de flujo axial ofrecen una mayor densidad de potencia y eficiencia, con rendimientos que pueden superar el 96%, gracias a trayectorias de flujo más cortas y un diseño más compacto.
- 🌀 Existen dos tecnologías principales de motores de flujo axial: con doble rotor y estator, y con rotor simple y estator doble, siendo esta última una alternativa eficiente al motor de flujo radial tradicional.
- ⚙️ El uso de acero eléctrico de grano orientado en motores de flujo axial mejora la eficacia de diseño, desarrollo y producción, permitiendo una mayor eficiencia y menor pérdida de energía.
- 🛠️ Los motores de flujo axial presentan desafíos en diseño y fabricación, como mantener una entre hierro uniforme y disipación del calor, lo que los hace más caros que los motores radiales.
- 🇬🇧 YASA, una compañía fundada en 2009 por el Dr. Tim Woolmerton, se especializa en la fabricación de motores eléctricos de flujo axial y fue adquirida por Mercedes-Benz en 2021.
- 🔌 El uso de motores de flujo axial sin yugo puede mejorar la eficiencia y permitir un diseño más simple, como en el caso de la integración con la batería en motocicletas eléctricas.
- 🔄 La transición de diseños de corriente continua a diseños de corriente alterna en motores de flujo axial ha permitido una mayor eficiencia y flexibilidad en la producción en serie.
- 🚗 Los motores de flujo axial son una opción cada vez más popular para vehículos eléctricos debido a su mayor densidad de potencia, lo que abre nuevas posibilidades en el diseño de plataformas de vehículos.
Q & A
¿Qué es un motor de flujo axial?
-Un motor de flujo axial es un mecanismo que convierte energía motriz en energía mecánica, basándose en la interacción electromagnética del campo magnético creado por bobinados e imanes en su estructura. Su característica principal es que la separación entre el rotor y el estator es paralela al eje de rotación.
¿Cómo se diferencian los motores de flujo axial de los motores de flujo radial?
-Los motores de flujo axial difieren de los de flujo radial en la dirección del flujo magnético entre el rotor y el estator, que en el caso del motor axial es paralelo al eje de rotación, mientras que en los motores radiales es radial.
¿En qué aplicaciones se han utilizado tradicionalmente los motores de flujo axial?
-Los motores de flujo axial se han utilizado tradicionalmente en aplicaciones fijas como ascensores y maquinaria agrícola.
¿Qué es una de las razones por las que los motores de flujo axial son importantes en la industria de la movilidad eléctrica?
-Los motores de flujo axial son importantes en la industria de la movilidad eléctrica debido a su capacidad para ser más compactos, tener una mayor densidad de potencia y par, y ser más eficientes que los motores radiales, lo que los hace ideales para aplicaciones como vehículos eléctricos.
¿Cuál es una ventaja del motor de flujo axial en términos de eficiencia?
-Los motores de flujo axial pueden ser muy eficientes, con rendimientos que superan el 96%, gracias a trayectorias de flujo unidimensionales más cortas que en las máquinas de flujo radial.
¿Qué son las dos tecnologías principales de motores de flujo axial mencionadas en el guion?
-Las dos tecnologías principales de motores de flujo axial son la de doble rotor y estator simple, a veces denominada máquina de tipo toroide, y la de rotor simple y estator doble.
¿Por qué los motores de flujo axial pueden ser más caros que los motores de flujo radial?
-Los motores de flujo axial pueden ser más caros debido a los desafíos de diseño y fabricación, como mantener una entre hierro uniforme y los problemas térmicos, que dificultan la disipación del calor y aumentan los costos de producción.
¿Quién es YASA y qué relación tiene con Mercedes Benz?
-YASA es un fabricante británico de motores eléctricos y controles de motor, fundada en 2009 por el Dr. Tim Woolmer. Se convirtió en una filial de Mercedes Benz en 2021 y suministra motores eléctricos para AMG a Mercedes Benz.
¿Cómo se puede mejorar la eficiencia de un motor de flujo axial?
-La eficiencia de un motor de flujo axial puede mejorarse utilizando acero orientado al grano, que permite utilizar un material más eficiente para el núcleo, reduciendo las pérdidas en el paquete del estator en un 85%.
¿En qué tipo de vehículos se han desarrollado diseños de motores de corriente alterna de flujo axial?
-Se han desarrollado diseños de motores de corriente alterna de flujo axial para motocicletas y cuatriciclos eléctricos, evolucionando desde diseños anteriores basados en escobillas de corriente continua.
¿Cómo los motores de flujo axial pueden facilitar el mantenimiento y la sustitución de componentes en motocicletas eléctricas?
-Los motores de flujo axial pueden integrarse con la batería en el basculante de una motocicleta, lo que permite atornillarlo al cuadro de la moto, facilitando su mantenimiento y sustitución en el futuro.
Outlines
🔧 Funcionamiento y Aplicaciones de Motores de Flujo Axial
Este primer párrafo introduce el concepto de motores de flujo axial, una tecnología cada vez más prevalente en la industria de la movilidad. Se describe cómo estos motores convierten energía motriz en energía mecánica y se diferencian de los motores de flujo radial. Los motores de flujo axial son caracterizados por una separación entre el rotor y el stator que es paralela al eje de rotación, lo que los hace más compactos y eficientes. Se mencionan aplicaciones históricas y emergentes, incluyendo motocicletas eléctricas, vehículos de transporte, y aviones. La tecnología de flujo axial ha mejorado significativamente en la última década, con fabricantes y proveedores que se centran en mejorar la densidad de potencia y eficiencia de estos motores, que a menudo superan el 96%. Además, se discuten las dos tecnologías principales de motores de flujo axial: los de doble rotor y estator simple, y los de rotor simple y estator doble, y cómo estos diseños afectan la eficiencia y la producción de los motores.
🛠 Desafíos y Soluciones en la Fabricación de Motores de Flujo Axial
El segundo párrafo se enfoca en los desafíos de diseño y fabricación que enfrentan los motores de flujo axial, que a menudo son más caros que sus contrapartes de flujo radial. A pesar de las ventajas tecnológicas, los motores de flujo axial presentan dificultades en la producción debido a las fuerzas magnéticas más grandes y la necesidad de una distribución uniforme del hierro entre el rotor y el stator. Los motores de doble rotor también enfrentan problemas térmicos y de fabricación. Se discuten soluciones como el uso de acero eléctrico de grano orientado en la fabricación de motores de flujo axial, que mejora la eficacia del diseño y reduce las pérdidas en el núcleo. Además, se explora la idea de apilar varios motores en un contenedor refrigerado por agua para mejorar el rendimiento y la flexibilidad en el diseño de aplicaciones. Se menciona a YASA, una empresa que fabrica motores de flujo axial para aplicaciones industriales y de automoción, y su reciente adquisición por Mercedes Benz, lo que indica un fuerte interés en esta tecnología por parte de fabricantes de automóviles importantes.
🚀 Innovaciones y Perspectivas Futuras para Motores de Flujo Axial
El último párrafo aborda las innovaciones recientes y las perspectivas futuras para los motores de flujo axial, destacando su potencial en el mercado creciente de vehículos eléctricos. Se menciona la transición de diseños de corriente continua a diseños de corriente alterna y sin escobillas, lo que permite una integración más eficiente con sistemas de control de motor trifásico estándar. Se discuten las ventajas de los motores de flujo axial en términos de diseño, mantenimiento y flexibilidad, especialmente en aplicaciones de motocicletas eléctricas y vehículos híbridos. Los motores de flujo axial sin yugo se presentan como una opción más robusta y económica en comparación con los motores de flujo radial tradicionales. La sección concluye con una mención a la empresa Traction, que está trabajando en la promoción y producción masiva de esta tecnología, lo que sugiere un futuro brillante para los motores de flujo axial en la industria de la movilidad.
Mindmap
Keywords
💡Motor de flujo axial
💡Eficiencia
💡Motores de flujo radial
💡Industria
💡Densidad de potencia
💡Motores eléctricos
💡Yasa
💡Motores sin yugo
💡Acoplamiento de ruedas
💡Control de motor trifásico
Highlights
Un motor de flujo axial es un mecanismo que convierte energía motriz en energía mecánica.
Los motores de flujo axial se diferencian de los de flujo radial por la dirección del campo magnético.
Los motores de flujo axial se han utilizado en aplicaciones fijas como ascensores y maquinaria agrícola.
En la última década, se ha trabajado en mejorar la tecnología de motores de flujo axial para su uso en motocicletas eléctricas y otros vehículos.
Los motores de flujo axial con imanes permanentes suelen tener una mayor densidad de potencia que los motores radiales.
Los motores de flujo axial pueden ser muy eficientes, con rendimientos que superan el 96%.
Existen dos tecnologías principales de motores de flujo axial: de doble rotor y estator simple, y de rotor simple y estator doble.
El uso de acero eléctrico de grano orientado puede aumentar la eficacia en el diseño y producción de motores de flujo axial.
Los motores de flujo axial presentan desafíos de diseño y fabricación que pueden hacerlos más caros que los motores radiales.
YASA, un fabricante de motores eléctricos, se especializa en motores de flujo axial y se convirtió en una filial de Mercedes Benz en 2021.
Los motores de flujo axial sin yugo mejoran la eficiencia al utilizar eléctrico de grano más eficiente y disminuir las pérdidas en el estator.
Apilar varios motores de flujo axial en un contenedor refrigerado por agua ofrece flexibilidad en el diseño y estandariza técnicas de producción.
El motor de flujo axial sin engranajes reduce la complejidad y los requisitos de mantenimiento en aplicaciones de inmovilidad.
Los motores de flujo axial se integran directamente en las ruedas del vehículo, aumentando la eficiencia del motor y reduciendo la complejidad del sistema.
Los motores de corriente alterna de flujo axial evitan la necesidad de un desplazamiento mecánico y utilizan control de motor trifásico estándar.
Los motores de flujo axial pueden integrarse con la batería en el basculante de motocicletas eléctricas, facilitando el mantenimiento y la sustitución.
Traction, una empresa, trabaja para demostrar las ventajas tecnológicas de los motores de flujo axial y prepararlos para la producción en masa.
Transcripts
un nuevo tipo de motores cada vez más
importante en la industria de la he
movilidad el del flujo axial en este
video vamos a hablar de todo lo
relacionado con este motor por ejemplo
cómo funciona cuáles son sus
aplicaciones quien fabrica estos motores
y mucho más tienes curiosidad por
saberlo Entonces quédate viendo este
video empecemos con esta pregunta qué es
un motor de flujo axial un motor es un
mecanismo que convierte la energía
motriz en energía mecánica su
funcionamiento se basa en la interacción
electromagnética del campo magnético
creado por bobinados e imanes de la
estructura se divide en dos categorías
en función de la dirección del campo
magnético
motores de flujo axial y motores de
flujo radial este video se centra en los
motores axiales y en qué se diferencian
de los radiales pero también hay una
breve descripción de su aplicación
la separación entre el rotor y el
estator y por tanto la dirección del
flujo magnético entre ambos es paralela
al eje de rotación en los motores de
flujo axial y no radial como en los
motores de hendidura radial más comunes
los motores de flujo axial son un
resultado importante del uso de equipos
industriales los motores de flujo axial
están disponibles en una gran variedad
de proveedores y empresas así como de
fabricantes y distribuidores
se han utilizado en aplicaciones fijas
Como ascensores y maquinaria agrícola
durante muchos años
pero en la última década varios
desarrolladores han trabajado para
mejorar la tecnología y hacer la apta
para aplicaciones como motocicletas
eléctricas vagones de aeropuerto
furgonetas coches eléctricos e incluso
aviones los motores de flujo radial
convencionales que utilizan imanes
permanentes o motores de inducción en un
campo eléctrico están siendo objeto de
un amplio desarrollo para optimizar su
peso y coste sin embargo esto Solo puede
llegar hasta cierto punto por lo que
pasar a un tipo de máquina completamente
diferente como la de flujo axial podría
ser una buena alternativa las máquinas
de imán es permanentes de flujo axial
suelen producir más par por Potencia de
motor que los motores radiales ya que la
superficie del imán activo es la
superficie de rotor del motor no el
diámetro exterior Esto hace que el rotor
axial sea mucho más compacto la longitud
axial del motor es mucho menor que la
del motor radial un factor que suele ser
importante para su uso como motor con
ruedas acopladas la estructura delgada y
ligera proporciona un motor con mayor
densidad de potencia y par que las
máquinas radiales comparables sin tener
que recurrir a velocidades
extremadamente altas los motores de
flujo axial también pueden ser muy
eficientes con rendimientos que suelen
superar el 96%, el resultado son
trayectorias de flujo unidimensionales
más cortas que son comparables o mejores
que las mejores máquinas de flujo radial
2D del mercado los motores son más
cortos normalmente de 5 a 8 veces y
pueden ser de 2 a 5 veces más ligeros
estos dos factores cambian las opciones
para los diseñadores de plataformas de
vehículos eléctricos ahora hablemos de
la tecnología de flujo axial Existen dos
tecnologías principales de motores de
flujo axial las de doble rotor y estator
simple a veces denominadas máquinas de
tipo toroide y las de rotor simple y
estator doble la mayoría de los motores
de imanes permanentes actuales utilizan
una topología de flujo radial el
circuito de flujo magnético parte del
imán permanente del rotor viaja a través
del primer diente del estator y luego
fluye radialmente a lo largo del estator
a continuación pasa por el segundo
diente para llegar al segundo imán del
rotor en una topología de flujo axial
con dos rotores el circuito de flujo
comienza en el primer imán viaja
axialmente a través del diente del
estator y llega inmediatamente al
segundo imán como resultado el recorrido
del flujo es significativamente más
corto que en un motor de flujo radial lo
que significa que se pueden construir
motores más pequeños con la misma
potencia y una mayor densidad de
potencia y eficiencia por el contrario
en un motor radial la corriente fluye a
través del primer diente y luego a
través del estator vuelve al siguiente
diente hasta el imán también hay que
seguir caminos bidimensionales durante
la misma el acero eléctrico de grano
orientado puede utilizarse en máquinas
de flujo axial porque la trayectoria del
flujo es unidimensional el acero
facilita el paso del fundente lo que se
traduce en un aumento de la eficacia
de diseño desarrollo y producción los
motores de flujo radial han utilizado
tradicionalmente devanados distribuidos
con hasta la mitad de los devanados
inactivos debido al voladizo del imán
los diseños han mejorado los métodos de
bobinado Porque el voladizo de la bobina
añade peso costo resistencia eléctrica y
desperdicia calor las máquinas de flujo
axial tienen muchos menos voladizos en
las bobinas y en algunos diseños
utilizan devanados concentrados o
segmentados totalmente activos debido a
la ruptura de la trayectoria del flujo
del estator las máquinas radiales de
estator segmentado introducen pérdidas
adicionales mientras que las máquinas
axiales no lo hacen el diseño de las
bobinas es un aspecto importante en el
que los proveedores pueden diferenciarse
sin embargo los motores de flujo axial
presentan algunos problemas serios de
diseño y fabricación que los hacen
significativamente más caros que sus
homólogos radiales a pesar de las
ventajas tecnológicas los motores
radiales son bien conocidos y los
métodos de producción y las máquinas
están fácilmente disponibles el
principal reto de los motores axiales es
mantener una entre hierro uniforme entre
el rotor y el estator ya que las fuerzas
magnéticas son significativamente
mayores En comparación con los motores
radiales los motores axiales de doble
rotor También tienen problemas térmicos
porque los devanados se encuentran en la
profundidad del estator y entre los dos
discos del rotor esto dificulta la
disipación del calor los motores de
flujo axial también son difíciles de
fabricar por varias razones un motor de
doble rotor con una topología sin yugo
es decir donde se elimina el hierro del
estator pero se mantienen los dientes de
hierro supera varios problemas al evitar
la necesidad de medir el diámetro y el
magnetismo de la máquina sin embargo la
eliminación del yugo supuso nuevos retos
como el ajuste y la colocación de cada
diente sin conexión mecánica con la
aguja eliminar el calor también es un
reto mayor la fabricación del rotor y el
mantenimiento de las tolerancias
requeridas en el entre hierro también
pueden ser difíciles porque los discos
del rotor ejercen fuerzas de tracción
sobre el mismo
sin embargo los discos están conectados
directamente entre sí a través de los
Anillos del eje por lo que las fuerzas
se compensan entre sí esto significa que
el pedalier No soporta esta fuerza y
solo mantiene el estator centrado entre
los dos discos del rotor aunque los
motores de doble estator de un solo
rotor no se enfrentan a los retos de los
motores toroidales los diseños de los
estatores son mucho más complejos y
difíciles de automatizar A diferencia de
los motores de flujo radial
tradicionales los métodos de fabricación
y las máquinas estaban completamente
ausentes hasta la fecha además aceptar
los espacios de aire en el diseño de las
máquinas es difícil ya que requiere un
control estricto de las tolerancias de
fabricación de los principales
componentes esto da lugar a un diseño de
estator mucho más complejo dificulta la
producción automatizada y volumétrica y
mantiene Los Altos costes del motor
Quién fabrica los motores de flujo axial
Y qué pasa con la eficiencia del flujo
ya está fabrica los motores de flujo
axial ya sea es un fabricante británico
de motores eléctricos y controles de
motor para su uso en industriales y de
automoción la empresa fue fundada en el
año 2009 por el doctor Team Walmart
director de tecnología que también es
titular de varias patentes de
tecnologías de propulsión relacionadas
yasa se convirtió en una filial de
Mercedes Benz en el año 2021 y
suministra motores eléctricos para AMG a
Mercedes Benz la única plataforma de
energía de ia funciona también como un
socio innovador y es pionera en nuevas
tecnologías de propulsión eléctrica para
un grupo más amplio
Mercedes Benz anunció en el 2021 que
construiría un motor eléctrico de flujo
axial de muy alto rendimiento en su sede
de Berlín ya que la empresa se prepara
para ser totalmente eléctrica en el 2030
ahora bien si hablamos de la eficiencia
del flujo el acero orientado al grano No
puede utilizarse con motores de flujo
radial porque las trayectorias del flujo
en estas máquinas siguen una trayectoria
no lineal en 2D en una topología de
flujo axial sin yugo los granos del
acero están orientados en la misma
dirección que la trayectoria del flujo
lo que permite utilizar eléctrico de
grano más eficiente para el núcleo Las
bajas pérdidas y la alta permeabilidad
del material de grano orientado en la
dirección del bobinado axial reducen las
pérdidas en el paquete del estator en un
85%, y provocan un ligero aumento del
par electromagnético una forma de
mejorar el rendimiento del motor axial
es apilar varios motores en un
contenedor refrigerado por agua esto
proporciona una gran flexibilidad en el
diseño de las aplicaciones y permite
unas técnicas de producción más
estandarizadas algunas aplicaciones de
inmovilidad requieren el concepto de
motor de accionamiento directo el diseño
sin engranajes reduce en gran medida la
complejidad y los requisitos de
mantenimiento esto es comparable a un
motor de flujo axial que ha producido un
par nominal acero revoluciones por
minuto en el diseño de las ruedas la
eficiencia se optimiza para un Rango de
velocidad más bajo normalmente a
velocidades de rueda entre 400 y 2000
revoluciones por minuto solo las partes
activas como el estator y los dos
rotores pueden integrarse en los
conceptos de almacenamiento oim en el
caso de los sistemas de eje electrónico
una menor potencia del motor puede
ofrecer Un diseño compacto de la cadena
cinemática en el mercado oim coches y
bicicletas eléctricas de motor de flujo
axial una de las primeras aplicaciones
de los motores axiales es el eje
electrónico Gracias a su menor anchura
el motor y la transmisión pueden
introducirse en el eje en las
aplicaciones
híbridas la corta longitud axial del
motor mantiene a su vez la longitud
total del accionamiento en el siguiente
paso el motor axial se coloca en Las
ruedas del vehículo esto permite enviar
la potencia directamente del motor a las
ruedas aumentando la eficiencia del
motor la complejidad del sistema también
es menor ya que no hay caja de cambios
diferencial ni eje de transmisión sin
embargo la configuración por defecto no
se muestra cada hoym Busca una
configuración específica ya que los
diferentes tamaños y factores de forma
de los motores axiales cambian el diseño
de los vehículos eléctricos debido a la
mayor densidad de potencia del motor se
pueden utilizar motores axiales más
pequeños que los radiales esto Abre
nuevas opciones de diseño en la
plataforma del vehículo por ejemplo a la
hora de colocar la batería otros diseños
de motores de corriente alterna de flujo
axial se desarrollaron para motocicletas
y cuatriciclos eléctricos evolucionó a
partir de los anteriores diseños de
flujo axial basados en escobillas de
corriente continua pasó a los diseños de
corriente alterna y sin escobillas
totalmente cerrados y se construyó desde
cero para la producción en serie en la
transición de corriente directa a
corriente alterna el diseño presenta
bobinas estacionarias y rotores dobles
con imanes permanentes sin válvulas
giratorias la ventaja de este enfoque es
que evita la necesidad de un
desplazamiento mecánico la versión de
corriente alterna también permite
utilizar el control de motor trifásico
estándar en el motor radial para la
versión axial
esto ayuda a reducir los costes porque
el controlador proporciona la potencia
que controla el par en lugar de la
velocidad el controlador requiere una
frecuencia superior a 12 khz pero esa es
ya la frecuencia básica de este
dispositivo uno de los principales
inconvenientes del mercado de las
motocicletas eléctricas es el reto de
cargar la motocicleta de forma rápida y
sencilla y aquí es donde entra en juego
el motor de flujo axial que puede
integrarse con la batería en el
basculante lo que permite atornillarlo
al cuadro de la moto facilitando su
mantenimiento y sustitución en el futuro
cabe esperar que los motores de flujo
axial y en particular las variantes sin
yugo ocupen una mayor cuota del
creciente mercado de motores eléctricos
empresas como traction trabajan
incansablemente para demostrar las
ventajas tecnológicas de esta tecnología
y prepararla para la producción en masa
gracias a las innegables ventajas de la
tecnología de flujo axial sin yugo su
lógica comercial es más robusta que la
de sus primos tradicionales de flujo
radial espero que hayas disfrutado este
video Y si lo has hecho asegúrate de
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