A BorgWarner, líder global em soluções de mobilidade inovadoras e sustentáveis, ganhou o prêmio R&D 100 em parceria com o Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia dos EUA, pelo seu trabalho em um sistema de excitação sem fio baseado em transformador rotativo para motores síncronos de excitação elétrica (EESM).
O projeto de desenvolvimento avançado da BorgWarner e do ORNL utiliza um rotor baseado em eletroímãs, eliminando a necessidade de ímãs de terras raras e reduzindo os riscos na cadeia de suprimentos.
A abordagem baseada em transformador também elimina escovas e anéis coletores, que tendem a se desgastar com o tempo, aumentando a confiabilidade geral em aplicações para veículos de passageiros e comerciais e reduzindo o tamanho do motor em 15%.
A primeira geração do motor EESM com escovas (Gen1 Brush EESM) exige que as escovas e os anéis coletores sejam completamente isolados do spray de óleo, o que aumenta a complexidade e o volume do conjunto.
Já a segunda geração, o EESM sem escovas (Gen2 Brushless EESM), utiliza um transformador rotativo e um retificador que ocupam menos espaço do que as escovas tradicionais. Esses componentes podem operar diretamente na área com spray de óleo, permitindo uma redução do tamanho total do motor elétrico e gerando uma economia de cerca de 15% em espaço. Além disso, essa arquitetura diminui as perdas por arrasto associadas às vedações do eixo, resultando em maior eficiência.
Projeto consegue eliminar o uso de metais considerados de Terras Raras
A parceria iniciou em 2021 e focou no desenvolvimento de uma solução que oferecesse maior eficiência, custos reduzidos, robustez aprimorada e facilidade de integração aos objetivos alcançados. Além disso, enquanto os conceitos concorrentes são restritos a determinados sistemas de transmissão devido aos seus projetos, este transformador rotativo é altamente compatível com todos os tipos de sistemas de transmissão e caixas de engrenagens compactas.
“Essa parceria proporcionou uma forte colaboração e avanços tecnológicos significativos, incluindo nove pedidos de patente”, diz Harry L. Husted, Diretor de Tecnologia da BorgWarner Inc.
“Ao combinar a experiência da BorgWarner em motores de tração com os recursos de transferência de energia sem fio do Laboratório Nacional de Oak Ridge, desenvolvemos uma tecnologia que iguala o desempenho e supera a densidade de potência dos motores baseados em terras raras – sem usar materiais de terras raras. Esta é uma conquista substancial”.
O sistema de transformador rotativo transmite energia sem fio para o rotor com eficiência de 92 a 95%, podendo girar a mais de 20.000 rotações por minuto. A alta densidade de potência em alta velocidade do motor EESM sem escovas pode ser 25% maior do que a de motores com ímãs de terras raras.
O prêmio anual R&D 100 é uma competição global de ciência e inovação promovida pela revista R&D World desde 1963. A competição é julgada por profissionais da indústria de todo o mundo, que avaliam as indicações com base no impacto, na originalidade e na aplicação prática em diversas áreas e categorias. A BorgWarner e o ORNL foram premiados na categoria TI/Elétrica.
