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

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

Quando cada quilo conta - como na aviação - a densidade de potência deixa de ser um número “bonito” e passa a ser o fator decisivo. É exatamente aí que entra o novo motor elétrico do Instituto Fraunhofer de Sistemas Integrados e Tecnologias de Dispositivos (Fraunhofer IISB): entrega 1000 cv com apenas 94 kg e ocupa um volume comparável ao de uma botija de gás de 12,5 kg. Com isto, atinge 8 kW/kg, um valor muito acima do habitual em motores de veículos elétricos (2–4 kW/kg) e até superior ao de soluções aeronáuticas avançadas (5–6 kW/kg).

Para chegar a estes números, os engenheiros apostaram numa arquitetura pouco comum: quatro enrolamentos trifásicos do tipo hairpin. Em vez do fio redondo flexível, usam-se barras rígidas de cobre, dobradas em forma de “gancho” (U). Assim, cabe mais cobre no mesmo espaço - o que permite aumentar a corrente e a potência - enquanto se melhora o arrefecimento e a robustez mecânica.

O arrefecimento direto por pulverização de óleo remove calor de forma muito eficiente, permitindo ao motor trabalhar com mais potência sem entrar em sobreaquecimento. E, por ser compacto, adapta-se particularmente bem a aplicações aeronáuticas, onde espaço e peso são críticos.

Para ter uma referência prática, um Tesla Model S Plaid precisa de três motores para chegar a cerca de 1020 cv, enquanto este motor aproxima-se desse resultado sozinho.

Outra inovação importante é o uso de aço NO15 com apenas 0,15 mm de espessura - aproximadamente metade do que se encontra na maioria dos motores elétricos. A laminação mais fina reduz as correntes parasitas, diminui o aquecimento e melhora a eficiência, sobretudo a altas rotações. Este novo motor consegue operar por volta das 21 000 rpm.

O motor é composto por 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 funcionar - algo especialmente relevante na aviação.

O desenvolvimento aconteceu no âmbito do projeto AMBER, integrado no programa Clean Aviation da União Europeia, que procura criar sistemas elétricos híbridos com células de combustível a hidrogénio para aviões regionais. O objetivo do projeto é reduzir as emissões de CO₂ na aviação em, no mínimo, 30% face aos níveis de 2020. Participam também a Avio Aero, com o motor turbo-hélice Catalyst, e a GE Aerospace, mas foi o Fraunhofer IISB que desenvolveu este motor de ponta a ponta - do conceito à validação - de acordo com normas aeronáuticas.

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

Ainda assim, num setor onde o progresso costuma ser medido em décadas, este motor representa um avanço de engenharia claramente significativo.