Motor elétrico de 94 kg produz 1000 cv e bate Novo recorde de densidade de potência

Разработка Fraunhofer IISB в рамках программы Clean Aviation нацелена на авиацию и гибридные системы с водородными топливными элементами

Num setor em que cada quilo conta e cada centímetro faz diferença, a Fraunhofer IISB (Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados e Tecnologia de Dispositivos) apresentou um motor elétrico que chama a atenção pelos números. O novo protótipo consegue debitar 1000 cv com apenas 94 kg e dimensões comparáveis às de uma botija de gás de 12,5 kg.

O salto está na densidade de potência: 8 kW por quilograma - muito acima do que se vê em motores típicos de veículos elétricos (2–4 kW/kg) e até superior a motores aeronáuticos avançados (5–6 kW/kg).

Para chegar a estes valores, foi adotada uma arquitetura inovadora com quatro enrolamentos trifásicos do tipo hairpin: em vez de fio redondo flexível, usam-se condutores rígidos de cobre (barras) dobrados em forma de “gancho” (U). Assim, cabe mais cobre no mesmo volume, o que aumenta a corrente e a potência, ao mesmo tempo que melhora a refrigeração e a resistência mecânica.

A dissipação térmica é feita por arrefecimento direto com pulverização de óleo, que retira calor de forma eficiente e permite operar a potências mais elevadas sem sobreaquecimento. A construção compacta torna-o especialmente interessante para a aviação, onde espaço e massa são críticos.

Para comparação, o Tesla Model S Plaid recorre a três motores para atingir cerca de 1020 cv, enquanto este motor chega a um resultado quase equivalente sozinho.

Outra inovação relevante é o uso de aço NO15 com apenas 0,15 mm de espessura, aproximadamente metade do que é comum na maioria dos motores elétricos. A lâmina mais fina reduz correntes parasitas, diminuindo o aquecimento e melhorando a eficiência, sobretudo a altas rotações. O novo motor consegue trabalhar por volta das 21 000 rpm.

O motor está dividido em quatro secções independentes, cada uma com o seu próprio enrolamento, inversor e sistema de controlo. Isto aumenta a fiabilidade: se uma secção falhar, as restantes continuam a operar - um ponto particularmente importante em aplicações aeronáuticas.

O desenvolvimento decorreu no âmbito do projeto AMBER, integrado no programa Clean Aviation da União Europeia, focado em criar sistemas elétricos híbridos com células de combustível a hidrogénio para aviões regionais. O objetivo do projeto é reduzir as emissões de dióxido de carbono na aviação em pelo menos 30% face aos níveis de 2020. Participam também a Avio Aero, com o turboélice Catalyst, e a GE Aerospace, mas a Fraunhofer IISB desenvolveu o motor integralmente, do conceito à validação, seguindo normas aeronáuticas.

Apesar de um motor de 94 kg com 1000 cv ser impressionante, passar de um protótipo de laboratório para equipamento aeronáutico certificado continua a ser um desafio complexo. Além disso, permanece em aberto se as células de combustível a hidrogénio conseguirão garantir operação fiável em rotas regionais.

Ainda assim, numa indústria onde o progresso costuma medir-se em décadas, este motor representa um avanço de engenharia muito significativo.