Como Sino, fabricante líder de núcleos de motor con sede en China, comprendemos la búsqueda incansable de eficacia, densidad de potencia y fiabilidad en el sector del vehículo eléctrico (EV). Nuestro objetivo es dotar a los fabricantes de motores eléctricos para EV, a los OEM, a los proveedores de automoción de nivel 1 y a los grupos de I+D de opciones de laminación innovadoras que definan la próxima generación de propulsión eléctrica.
Los motores eléctricos de los automóviles eléctricos son el corazón de una movilidad duradera, y en su núcleo hay laminaciones fabricadas con exactitud. Estas finas láminas de acero eléctrico, apiladas con cuidado para formar los núcleos de estator y rotor, son esenciales para la eficiencia del motor eléctrico. Su función principal es doble: dirigir con éxito el flujo magnético para producir par y reducir las pérdidas por corrientes de Foucault que generan los campos magnéticos giratorios. Al segmentar el núcleo en capas protegidas, las laminaciones limitan el recorrido de estas corrientes generadas, lo que reduce sustancialmente las pérdidas I 2 R y la generación de calor asociada.
La elección del grado de acero eléctrico es fundamental para aprovechar al máximo el rendimiento y la autonomía de un vehículo eléctrico. Sus motores, especialmente los motores de tracción de alto rendimiento, giran a velocidades muy elevadas, a veces muy por encima de 10 000 o incluso 20 000 r/min. Esto significa que los campos magnéticos cambian de dirección a frecuencias muy altas. Las pérdidas por corrientes parásitas aumentan con el cuadrado de la frecuencia y con el cuadrado del espesor de las laminaciones. Por eso, un menor espesor suele ser ventajoso.
A continuación, una visión simplificada de cómo pueden influir en el rendimiento las distintas propiedades de los materiales, a partir de datos como los que publican los principales productores de acero, como ArcelorMittal (con su serie iCARe® para electromovilidad) o POSCO (con sus calidades Hyper NO):
Grado de acero eléctrico (guía ilustrativa de Sino) | Espesor típico (mm) | Pérdida en el núcleo (W/kg a 1,5 T, 400 Hz)* | Contenido de silicio (aprox. %) | La opinión de Sino: escenario ideal |
Calidad estándar (p. ej., equivalente a M350-50A) | 0.50 | ~35-45 | ~1.0-2.5 | Aplicaciones sensibles al coste, motores de menor velocidad/frecuencia en los que la eficiencia máxima no es el factor principal. |
Acero NO de gama media (p. ej., equivalente a M270-35A) | 0.35 | ~25-30 | ~2.5-3.5 | Un buen equilibrio para muchos motores de EV convencionales; una eficiencia decente sin dispararse de precio. |
Acero NO de alta gama (p. ej., equivalente a NO20-1200) | 0.20 | ~10-15 | ~3.0-3.5 | Unidades de núcleo de motor de tracción para EV de alto rendimiento, funcionamiento a alta frecuencia; donde la eficiencia y la densidad de potencia son clave. |
Acero avanzado de espesor fino / alto contenido en Si | 0.10 – 0.15 | <10 | ~3.5-6.5 | Necesidades de máxima eficiencia, Formula E, aeroespacial o EV de nicho en los que cada vatio cuenta. Puede ser más difícil de procesar. |
Los valores de pérdida en el núcleo dependen en gran medida de la calidad específica, la frecuencia y la densidad de flujo magnético. Esta tabla es meramente ilustrativa y comparativa. Fuente: elaborado a partir de la experiencia interna de Sino, las mejores prácticas del sector y los rangos de datos típicos que aparecen en publicaciones de IEEE Transactions on Magnetics y en las fichas técnicas de los fabricantes de acero.
Tabla 1: Características físicas y de pérdidas de las calidades de acero
| Grado de acero eléctrico (guía ilustrativa de Sino) | Espesor típico (mm) | Pérdida en el núcleo (W/kg a 1,5 T, 400 Hz)* |
|---|---|---|
| Calidad estándar (p. ej., equivalente a M350-50A) | 0.50 | ~35-45 |
| Acero NO de gama media (p. ej., equivalente a M270-35A) | 0.35 | ~25-30 |
| Acero NO de alta gama (p. ej., equivalente a NO20-1200) | 0.20 | ~10-15 |
| Acero avanzado de espesor fino / alto contenido en Si | 0.10 – 0.15 | <10 |
Tabla 2: Composición de las calidades de acero y escenario de aplicación
| Grado de acero eléctrico (guía ilustrativa de Sino) | Contenido de silicio (aprox. %) | La opinión de Sino: escenario ideal |
|---|---|---|
| Calidad estándar (p. ej., equivalente a M350-50A) | ~1.0-2.5 | Aplicaciones sensibles al coste, motores de menor velocidad/frecuencia en los que la eficiencia máxima no es el factor principal. |
| Acero NO de gama media (p. ej., equivalente a M270-35A) | ~2.5-3.5 | Un buen equilibrio para muchos motores de EV convencionales; una eficiencia decente sin dispararse de precio. |
| Acero NO de alta gama (p. ej., equivalente a NO20-1200) | ~3.0-3.5 | Unidades de núcleo de motor de tracción para EV de alto rendimiento, funcionamiento a alta frecuencia; donde la eficiencia y la densidad de potencia son clave. |
| Acero avanzado de espesor fino / alto contenido en Si | ~3.5-6.5 | Necesidades de máxima eficiencia, Formula E, aeroespacial o EV de nicho en los que cada vatio cuenta. Puede ser más difícil de procesar. |
La elección del acero eléctrico es decisiva para el rendimiento de los núcleos de los motores eléctricos de vehículos eléctricos. Sino utiliza una amplia gama de productos, cada uno con características magnéticas, mecánicas y térmicas propias, adaptadas a aplicaciones específicas de VE. Nos centramos principalmente en aceros al silicio de grano no orientado (NGO), a la vez que investigamos y desarrollamos opciones con aleaciones amorfas y materiales nanocristalinos para futuras exigencias de alto rendimiento.
Los aceros al silicio NGO, como las calidades de alto silicio NO20 y NO35, son el caballo de batalla del mercado de VE. Se caracterizan por:
Los principales fabricantes de VE, como Tesla, BYD y Toyota, utilizan sobre todo aceros NGO de primera calidad (por ejemplo, M250-35A, M400-50A) para sus rotores y núcleos de estator, equilibrando coste, eficiencia y fabricabilidad. Sino se centra en ofrecer aceros NGO ultrafinos y con alto contenido de silicio (hasta 0,15 mm) que ofrecen menores pérdidas por histéresis y por corrientes de Foucault, especialmente a las altas frecuencias de conmutación habituales en los motores eléctricos de VE actuales controlados por inversor.
Las aleaciones amorfas, como Metglas 2605SA1, suponen un gran salto en la reducción de las pérdidas en el núcleo, sobre todo a altas frecuencias. Sus principales propiedades magnéticas son:
Aunque el coste y la fragilidad siguen siendo obstáculos para su adopción generalizada en los VE convencionales, las aleaciones amorfas se están probando en aplicaciones seleccionadas de alta velocidad o alta eficiencia. Sino participa activamente en I+D para superar estos retos de fabricación y explorar diseños de núcleo híbridos que integran acero NGO y capas amorfas para equilibrar coste y rendimiento.
Las aleaciones nanocristalinas, como Finemet de Hitachi y Vitroperm de VAC, representan la cúspide de los materiales magnéticos de bajas pérdidas, sobre todo a frecuencias muy altas.
Actualmente, los productos nanocristalinos se limitan a aplicaciones de VE premium o de nicho, como los transformadores de alta frecuencia en inversores basados en SiC/GaN (por ejemplo, Tesla Design S Plaid, Lucid Air Fantasize Edition). Sino sigue muy de cerca los avances en síntesis y en métodos de reducción de costes, incluidos la fabricación aditiva y la pulvimetalurgia, que podrían permitir una adopción más amplia en motores de tracción de VE convencionales hacia 2028–2030, sobre todo a medida que los inversores SiC/GaN elevan las frecuencias de conmutación.
Elegir un socio experto como Sino para sus laminaciones de núcleo de motor de VE no es solo una decisión de compra, sino una decisión estratégica.
No solo estampamos metal. Entendemos la física, la ciencia de materiales y los sutiles matices de fabricación que determinan el éxito o el fracaso de un núcleo de motor de tracción para EV.
Nos vemos como una extensión de sus equipos de I+D y de producción. Estamos aquí para asesorar, aconsejar y codiseñar soluciones que cumplan sus objetivos específicos de rendimiento, coste y volumen.
Desde aceros eléctricos avanzados hasta procesos de fabricación de precisión y un control de calidad sólido, invertimos en las herramientas y las técnicas que ofrecen las mejores laminaciones de núcleo de motor de VE.
Tanto si necesita unos pocos prototipos para un nuevo concepto de motor como producción en grandes volúmenes para una plataforma de VE ya establecida, Sino tiene la escalabilidad y la flexibilidad necesarias para responder.
Nuestro compromiso con la calidad es inquebrantable, porque sabemos que la fiabilidad y la eficiencia de su motor de VE dependen de la perfección de cada laminación.
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Esta es nuestra principal técnica para la automatización de las laminaciones. Utilizamos troqueles progresivos avanzados y prensas de alta velocidad para lograr tolerancias ajustadas y un alto rendimiento. Nuestro enfoque en el diseño y el mantenimiento de los troqueles minimiza la formación de rebabas y garantiza una uniformidad óptima del material, lo que influye directamente en el factor de apilamiento.
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Para prototipos, fabricación de bajo volumen o geometrías complejas difíciles de estampar, utilizamos innovadoras técnicas de corte por láser. Esto ofrece alta precisión y versatilidad, y permite materializar diseños con rapidez.
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El aislamiento entre laminaciones es crucial. Trabajamos con distintos tipos de recubrimiento, desde orgánicos hasta inorgánicos, asegurando que su aplicación y curado (si es necesario) sean impecables. Nuestros protocolos de manipulación están diseñados para evitar cualquier arañazo o daño que pueda comprometer esta barrera vital.
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La forma de apilar y unir las laminaciones para obtener las laminaciones de núcleo de motor de VE (núcleo de estator o de rotor) finales también es clave.
Mejorar la geometría de las laminaciones, el ranurado y los factores de apilamiento es esencial para alcanzar objetivos de eficiencia como el rendimiento, la densidad de potencia y la gestión térmica en distintas topologías de motor (por ejemplo, flujo radial, flujo axial, motores síncronos de imanes permanentes, motores de reluctancia). En Sino utilizamos conceptos de diseño avanzados y herramientas de simulación sofisticadas para ofrecer soluciones de laminación sobresalientes.
El factor de apilamiento, definido como la proporción entre la densidad del material base y la densidad del núcleo apilado completo, es un parámetro esencial para calcular con exactitud la densidad de flujo magnético y las pérdidas en el núcleo. Los valores típicos de las laminaciones de acero eléctrico en núcleos de motor de VE oscilan entre 0,92 y 0,97.
La forma de montar los paquetes de laminaciones influye decisivamente en la eficiencia, la fiabilidad y las características NVH (ruido, vibración, aspereza) del núcleo del motor final. Sino ofrece y asesora sobre distintas estrategias avanzadas de apilamiento:
El enclavamiento implica conformar con precisión las laminaciones con elementos como pestañas, muescas o formas de cola de milano que se acoplan mecánicamente durante el apilamiento. Las laminaciones se estampan con elementos concretos (por ejemplo, uniones de arrastre, pestañas de encaje a presión, sistemas de lengüeta y ranura) y después se unen mecánicamente mediante prensas automatizadas.
Puede proporcionar un paquete muy robusto, pero el calor puede dañar el aislamiento cerca de la soldadura y provocar cortocircuitos localizados si no se controla con esmero. En Sino, nuestros procesos de soldadura automatizados están afinados al detalle para minimizar la zona afectada térmicamente.
El encolado consiste en aplicar una fina capa de adhesivo especial entre las laminaciones, seguida del apilamiento y el curado. Se utiliza una fina capa de adhesivo epoxi o acrílico (normalmente de 10–30 μm de espesor), se apilan las laminaciones y después se curan (térmico, UV o curado dual).
Nuestras laminaciones ayudan a que los sistemas de tracción de vehículos eléctricos funcionen de forma excelente. Se traducen en:
Menos energía desperdiciada significa que el coche consume menos energía de la batería. Esto le da al VE más autonomía. Nuestras laminaciones ayudan a optimizar las pérdidas en el núcleo y a minimizar las pérdidas en el hierro.
Esto se denomina mejora de la densidad de par. Nuestras laminaciones ayudan al motor a crear un campo magnético intenso (densidad de flujo magnético) antes de alcanzar los límites en los que el magnetismo ya no puede aumentar (límites de flujo de saturación). Podemos comprobarlo mediante un análisis de curvas B-H de la laminación.
Una buena conductividad térmica y la disipación de calor de las laminaciones ayudan a mantener el motor frío. Esto es importante porque los motores pueden calentarse, y mantenerse fríos les ayuda a durar más y funcionar mejor. Diseñamos para lograr buenos canales de refrigeración en las laminaciones.
Los diseños y materiales especiales pueden contribuir a reducir el ruido de las laminaciones y a amortiguar sus vibraciones, disminuyendo los efectos de magnetostricción (un tipo de ruido que produce el acero al magnetizarse). Esto hace que el coche circule de forma más suave y silenciosa.
Nuestras laminaciones ayudan a reducir la ondulación del par (picos de potencia) y la distorsión armónica (formas de potencia desperdiciada).
Nuestras laminaciones de núcleo de motor de VE se utilizan en muchos ámbitos del transporte eléctrico:
El motor principal que impulsa las ruedas en los vehículos eléctricos de batería (BEVs) y los vehículos eléctricos híbridos (HEVs).
Cuando el motor forma parte del eje.
Motores que actúan como generadores al desacelerar para devolver energía a la batería.
En motocicletas eléctricas, autobuses, camiones e incluso en aplicaciones como motores de propulsión de drones o motores para robótica industrial.
El mercado de los VE evoluciona a velocidad de vértigo. Se demandan motores aún más eficientes, con mayor densidad de potencia, más ligeros y más silenciosos. Esto se traduce directamente en retos y oportunidades para laminaciones de núcleo de motor de VE. Estamos viendo tendencias hacia laminaciones aún más finas (¡menos de 0,1 mm en algunas investigaciones!), nuevos materiales amorfos o nanocristalinos para pérdidas en el núcleo ultrabajas y diseños de motor más integrados.
En Sino no solo observamos estas tendencias: nos preparamos activamente para ellas, invirtiendo en I+D para asegurar que podemos ofrecer la próxima generación de laminaciones de núcleo de motor de VE que impulsará los vehículos del mañana. Su camino hacia un núcleo de motor de tracción para EV más eficiente y de altas prestaciones empieza con las laminaciones adecuadas, y ese camino puede empezar con Sino.
Si busca ampliar los límites del rendimiento de los motores de VE, hablemos. Estamos convencidos de que nuestra experiencia en laminaciones de núcleo de motor de VE puede ayudarle a alcanzar sus objetivos e impulsar el futuro de la movilidad eléctrica. Construyamos juntos algo excepcional.
Nota: Para acelerar su proyecto, puede etiquetar los paquetes de laminaciones con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidad y más.
Para acelerar su proyecto, puede etiquetar los paquetes de laminaciones con detalles como tolerancia, material, acabado superficial, si se requiere o no aislamiento oxidado, cantidad, y más.
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