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Economiza peso, energia e espaço

O coração de qualquer motor elétrico consiste em um rotor que gira em torno de uma parte estacionária, chamada estator. O estator, tradicionalmente feito de ferro, tende a ser pesado. O ferro do estator representa cerca de dois terços do peso de um motor convencional. Para tornar o estator mais leve, algumas pessoas propuseram fazê-lo a partir de uma placa de circuito impresso.

Embora a ideia de substituir um pedaço de ferro por um PCB leve, ultrafino, fácil de fabricar e duradouro fosse atraente desde o início, ela não obteve ampla adoção em suas primeiras aplicações em equipamentos de gramado e turbinas eólicas. há mais de uma década. Agora, porém, o estator PCB está recebendo uma nova vida. Espere economizar peso e, portanto, energia em quase tudo que usa eletricidade para transmitir força motriz.

Os componentes em camadas de um motor de fluxo axial Infinitum Electric são mostrados aqui, em forma explodida.INFINITUM ELECTRIC

Essa economia de energia é extremamente importante: o software pode estar comendo o mundo, mas a eletricidade é cada vez mais o que faz o mundo girar. Os motores elétricos consomem um pouco mais da metade da eletricidade mundial hoje. Cerca de 800 milhões de motores são vendidos anualmente em todo o mundo, de acordo com o grupo de pesquisa de mercado Imarc, um número que vem aumentando 10% a cada ano. Os motores elétricos estão fazendo incursões sérias em carros, trens e aeronaves, bem como em equipamentos industriais e sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado. Juntos, transporte, construção e HVAC respondem por cerca de 60% de todas as emissões de gases do efeito estufa nos Estados Unidos; motores elétricos mais eficientes ajudarão a reduzir as emissões nesses setores.

Apesar dos benefícios do estator PCB, as pessoas demoraram a adotar o projeto por causa de alguns equívocos.

Primeiro, havia a crença equivocada de que os PCBs eram bons apenas para aplicações delicadas. Mas em 2011, a CORE Outdoor Power desenvolveu um soprador de folhas e um aparador de ervas daninhas, ambos usando um estator PCB e ainda assim robustos e silenciosos.

Em segundo lugar, havia uma sensação de que os estatores de PCB poderiam ser usados ​​apenas para máquinas de baixa potência. Mas, em 2012, a Boulder Wind Power colocou um estator PCB em um gerador de acionamento direto de 12 metros de diâmetro para uma turbina eólica que produz 3 megawatts de potência e pouco mais de 2 milhões de newton metros de torque. Foi um dos geradores de alta potência com funcionamento mais suave já construído.

Nenhuma das empresas resistiu. A Boulder Wind Power ficou sem financiamento antes que pudesse garantir contratos comerciais. O CORE Outdoor Power não podia competir em um mercado lotado onde havia opções mais baratas. Ainda assim, suas conquistas pioneiras demonstraram a viabilidade dos estatores PCB.

Os motores de fluxo axial se encaixam facilmente no eixo de um carro [acima] e no acionamento do ventilador de um sistema HVAC [abaixo].INFINITUM ELECTRIC

Avanço rápido para hoje. Minha empresa, Infinitum Electric, de Austin, Texas, desenvolveu um motor de estator PCB que atende a uma ampla variedade de propósitos. Nosso motor gera tanta potência quanto um motor de indução de corrente alternada tradicional, mas tem metade do peso e tamanho, faz uma fração do ruído e emite pelo menos 25% menos carbono. Agora está encontrando aplicações em HVAC, manufatura, indústria pesada e veículos elétricos. Veja como funciona.

O Infinito Elétrico O motor é o que é conhecido como motor de fluxo axial, um projeto no qual a fiação eletromagnética do estator fica paralela a um rotor em forma de disco contendo ímãs permanentes. Quando a corrente alternada flui, ela faz o rotor girar. O motor também tem um núcleo de ar - ou seja, não há ferro para mediar o fluxo magnético e nada entre as partes magnéticas do motor, exceto ar rarefeito. Junte todas essas coisas e o resultado é um motor de ímã permanente de fluxo axial de núcleo de ar.

No passado, as tentativas de construir tal motor enfrentaram sérios obstáculos práticos. Um processo de fabricação complexo foi necessário para construir o estator, os enrolamentos de cobre eram volumosos e a estrutura de suporte da bobina era complexa. Como resultado, o entreferro era tão grande que apenas uma massa magnética substancial poderia criar o fluxo magnético necessário.