Una de las tecnologías más prometedoras para elevar la eficiencia de los vehículos eléctricos son los motores de flujo axial (AFSM). Esta topología proporciona un diseño más compacto, lo que se traduce en un peso total más bajo. Además, ofrecen una mayor densidad de potencia y par y un factor de forma ideal para la integración en diferentes escenarios. Sin embargo, solo cubren un nicho de mercado dentro de los coches eléctricos de alto precio, como el de los deportivos.
El desarrollo de motores AFSM asequibles para el mercado de coches eléctricos de los fabricantes generalistas, junto con la elaboración del proceso de fabricación asociado, son los objetivos del nuevo proyecto de investigación MAXIMA (Modular AXIal flux Motor for Automotive), financiado con fondos europeos.
Dos tecnologías diferentes
Los motores eléctricos actuales responden a la clásica topología de flujo radial en la que el campo magnético del estator fluye radialmente hacia el eje de rotación. En los de flujo axial el campo magnético del estator fluye paralelo al eje de rotación, lo que aumenta la densidad de potencia y garantiza un alto par.
Un motor eléctrico de este tipo aprovecha mejor el bobinado y reduce el tamaño y el peso, por lo que es capaz de enviar hasta cuatro veces más par generando menos calor. Este se transmite directamente desde la bobina hacia la carcasa exterior del motor. Además, permite reducir el coste derivado del uso de metales valiosos. En pocas palabras, hace más con menos y también es más eficiente. La única área en la que no sobresale es en la velocidad máxima final del vehículo, un aspecto poco importante para la gran mayoría de los automovilistas.
¿Quién los utiliza?
A pesar de sus excepcionales características, todavía pueden considerarse una tecnología utilizada de forma muy marginal y su mercado hoy en día es muy pequeño. Hasta ahora, debido a su elevado coste, estos motores solo se han encontrado en coches deportivos caros como en el sistema híbrido del LaFerrari. Pero en los últimos tiempos ha evolucionado hasta despertar un interés significativo en la industria.
Así, por ejemplo, dentro del plan de Mercedes-Benz para convertirse en una marca totalmente eléctrica en 2030 "cuando las condiciones del mercado lo permitan", juega un papel muy importante la adquisición de la empresa británica de motores eléctricos de flujo axial YASA. Por su parte, Renault se ha asociado con WHYLOT para usar estos motores en sus híbridos a partir de 2025.
Abaratar la tecnología para estandarizarla
En el proyecto MAXIMA, once equipos de investigación y varias empresas de seis países europeos están trabajando para hacer que estos motores puedan ser más asequibles. Un análisis en profundidad de la tecnología ha revelado "un gran potencial para aumentar el rendimiento de los accionamientos eléctricos", según los investigadores. Sus dimensiones compactas y su alta eficiencia es adecuada para su empleo en aplicaciones móviles, como es el caso de los coches eléctricos.
Uno de los puntos en el que es posible reducir los costes es el diseño modular de los accionamientos. Los motores de flujo axial deben poder adaptarse a los diferentes requisitos de rendimiento mediante el apilamiento de rotores y estatores idénticos. A medida que disminuye el número de componentes diferentes y, al mismo tiempo, aumenta el número de componentes restantes, el escalado debería conducir a menores costes de fabricación y un mantenimiento más sencillo, además de facilitar el reciclaje.
También se utilizarán gemelos digitales, "para desarrollar un control óptimo y probar el motor hasta sus límites", indican en su comunicado los investigadores. El consorcio afirma que tendrán que “superar desafíos tecnológicos y científicos en los campos electromagnético, mecánico y térmico” para promover la integración en el mercado de esta tecnología.
Los integrantes del proyecto MAXIMA son el Campus de Ciencias y Tecnología de Arts et Métiers en Lille, Francia, que actúa como coordinador; Stellantis y Nidec PSA Emotors, la empresa conjunta de propulsión eléctrica de Stellantis y Nidec, e Institutos de investigación como la Universidad Técnica de Cluj-Napoca, la Universitat Politècnica de Catalunya y la Vrije Universiteit Brussel.
