(Noticias de Nanowerk) El sector del transporte está cambiando hacia unidades respetuosas con el clima con CO2 significativamente reducido2 emisiones La electrificación del tren motriz sigue siendo un desafío importante no solo para camiones, autobuses, trenes y barcos, sino también para aviones. Debido a los requisitos energéticos, estas aplicaciones ya no podrán implementarse con baterías en el futuro. Para estas aplicaciones, la celda de combustible es una fuente de energía extremadamente prometedora, ya que suministra energía eléctrica a partir del hidrógeno almacenado y el aire ambiente.
Los Institutos Fraunhofer LBF, IFAM, IISB y SCAI se han unido para desarrollar componentes avanzados y altamente eficientes para pilas de combustible. El proyecto HABIHT tiene como objetivo diseñar y desarrollar un motor de alta velocidad para un compresor de pila de combustible para permitir innovaciones en vehículos comerciales y aeronáutica. Mediante el uso de materiales innovadores para la refrigeración directa del estator y la maximización de la capacidad de alta velocidad del rotor (< 150 000 rpm), la máquina eléctrica debería alcanzar una densidad de potencia de al menos 30 kW/kg. En el diseño del rotor, los imanes se unen y moldean en un nuevo proceso de fabricación para hacerlos aptos para altas velocidades periféricas.
Estado actual – primer borrador basado en cálculos analíticos y numéricos
Con base en la definición rápida de las especificaciones, se desarrolló un concepto viable para el diseño electromagnético con soporte analítico y numérico. El trabajo se llevó a cabo junto con investigaciones estructural-mecánicas sobre la estabilidad de la velocidad de los imanes permanentes e investigaciones térmicas sobre la capacidad de refrigeración necesaria, que está garantizada por la combinación de camisa de refrigeración, eje de rotor hueco y conexión térmica del devanado final con un dieléctrico Dentro de HABIHT, Fraunhofer SCAI es responsable del modelado multifísico y de la construcción de un entorno de diseño inteligente para motores eléctricos.
Trabajo futuro: optimización y evaluación comparativa
El trabajo futuro se centrará en optimizar el diseño y la ejecución del trabajo actual de una manera lista para la producción. Para ello, antes de la construcción de todo el sistema se deben utilizar soportes de prueba reducidos para el devanado del estator, el aislamiento eléctrico, el flejado, el corte de chapa, la unión y la formación de imanes, entre otras cosas. La formación de los canales de enfriamiento que se producen durante el proceso de fundición debe resolverse en términos de tecnología de proceso y material sobre la base de los estudios de literatura que ya se han realizado.
La adaptación de la máquina HABICHT a un turbocompresor existente debe realizarse con una tecnología de ejes y cojinetes adecuada pero al mismo tiempo convencional, por lo que la dinámica dependiente de la frecuencia de las piezas mecánicas en movimiento debe determinarse de antemano.
El proyecto HABIHT cuenta con el apoyo de consultores externos de aviación, movilidad eléctrica, proveedores y ciencia. Prof. Dr.-Ing. Jürgen Ulm, de la Universidad de Heilbronn, ve un excelente potencial para futuros requisitos y aplicaciones de la industria en los resultados del proyecto: «El proyecto incluye el desarrollo de nuevas tecnologías en el campo de los accionamientos eléctricos de alta velocidad en la aplicación de pilas de combustible y agrega nuevos estándares, que a su vez señalar el camino para desarrollos futuros. De gran importancia es el rotor de alta velocidad, que supone un reto en cuanto a su diseño mecánico, térmico y electromagnético. Este proyecto es un excelente ejemplo de desarrollo de productos de alta tecnología orientado al futuro combinado con el desarrollo simultáneo de materiales y medidas y la tecnología de simulación».
