La aviación eléctrica destinada a transportar personas en el interior de las ciudades se centra en aviones tipo eVTOL, de despegue y aterrizaje vertical. Para propulsarse cuentan con rotores eléctricos que pueden o no girar sobre su eje para cambiar del vuelo vertical de despegue o aterrizaje al vuelo horizontal de crucero. Las baterías avanzadas y los motores ligeros y fiables son una tecnología clave para estos aviones.
La mayoría de las propuestas se basan en rotores grandes y horizontales que tienen el inconveniente de generar mucho ruido a las velocidades a las que se mueven, lo que complica su uso en aeródromos urbanos. Además, sus dimensiones limitan la posibilidad de escalar el tamaño de la cabina para albergar más pasajeros. Una segunda opción son los rotores pequeños, que son menos eficientes y demandan más energía que los grandes. En este caso el ruido es inferior y ofrecen mayor potencial para escalar su número y transportar más pasajeros (más carga) sin que la cabina aumente excesivamente de tamaño.
Además, para aumentar la eficiencia y poder transportar más personas lo más lejos posible se desarrollan nuevas baterías especialmente diseñadas para ellos y se configuran los motores eléctricos para sacar de ellos la mayor eficiencia con el mínimo peso.
Los motores con engranajes magnéticos son una tecnología que ha sido identificada por la NASA como ideal para la movilidad aérea. El Magnomatics Pseudo Direct Drive (PDD), desarrollado por la empresa Magnomatics es un ejemplo de esta tecnología innovadora. Es la combinación de un engranaje magnético y un motor de imanes permanentes. El engranaje se compone de rotores cilíndricos internos y externos hechos de una matriz de imanes con diferentes números de polos. Entre estos dos rotores se inserta un rotor polarizado (pole piece rotor - PPR), el componente novedoso de un engranaje magnético. Este elemento enruta el flujo de aire a los rotores interior y exterior, de manera que giran sincrónicamente pero a diferentes velocidades. El engranaje magnético se comporta como un engranaje planetario, con los imanes externos como el engranaje anular, el PPR como el planeta y el conjunto de imanes internos como el engranaje solar.
Paralelismo mecánico entre un engranaje planetario y un motor con engranajes magnéticos.
Un PDD consta de un engranaje magnético que se coloca dentro de un estátor bobinado. El flujo generado por él se utiliza para impulsar el rotor interior del engranaje magnético. La matriz exterior de imanes está montada en el orificio interior del estator siendo el PPR el eje de salida.
El PDD tiene todos los beneficios de un motor con engranajes mecánicos, siendo el más importante la densidad de par, un parámetro fundamental, y elimina los problemas de fiabilidad y mantenimiento asociados con una caja de cambios mecánica. En otros sectores, Magnomatics ha desplegado engranajes magnéticos en entornos hostiles, como en aplicaciones de petróleo y gas, donde han funcionado de forma continua durante más de dos años.
Magnomatics ha estudiado los motores de la competencia que se emplean en este sector y todos ellos utilizan estructuras metálicas tradicionales. El ejemplo principal es el Rolls-Royce P200 cuya densidad de par de 30 Nm/kg. Esta máquina está refrigerada por líquido, lo que incrementa el peso y la complejidad y los potenciales fallos.
Motor de engranajes magnéticos Pseudo Direct Drive (PDD) de Magnomatics.
La empresa ha realizado un diseño conceptual inicial que alcanza los 32,9 Nm/kg, refrigerada por aire, lo que significa que el sistema general también será más ligero. Magnomatics desarrollará una gama completa de motores de propulsión con esta tecnología destinada a satisfacer la amplia gama de aviones que se están desarrollando para este nuevo mercado.
