Tipos de bandas de acero eléctricas en la e-movilidad Imagen de cabecera

Movilidad eléctrica eficiente con calidades de chapa magnética finas

Aunque su diseño básico es clásico, la sofisticación de los motores eléctricos actuales reside en muchos detalles técnicos, como la chapa magnética utilizada. Es la que determina de manera significativa su rendimiento y eficiencia. Se demandan en especial calidades finales y de alto rendimiento. Desde el punto de vista de la aplicación eficiente en el estator del accionamiento eléctrico de un automóvil de batería, la calidad NO 20 ha demostrado ser una variante ventajosa para la electromovilidad.

Hay muchos argumentos a favor  del uso de calidades de chapa magnética especialmente finas en los accionamientos de los automóviles electrificados: por ejemplo, el logro de un diseño compacto. Por lo general, solo hay un espacio limitado disponible para el motor eléctrico. Sobre todo en los vehículos híbridos, en los que el motor eléctrico está situado entre el motor de combustión y la transmisión o está integrado en el accionamiento por correa en lugar del motor de arranque.

No obstante, al mismo tiempo, el fleje fino debe ser muy resistente para soportar las fuerzas centrífugas a velocidades de hasta 20.000 rpm. Norbert Brachthäuser, responsable de chapa magnética en Tecnología de Materiales de Waelzholz, explica: «Incluso nuestra chapa magnética final NO 20, con un grosor nominal de 0,20 milímetros, se produce en una versión de alta resistencia con un límite elástico Rp 0,20 de 500 MPa manteniendo las buenas propiedades electromagnéticas. De este modo, ofrecemos a nuestros clientes la certeza de que el material resistirá de forma fiable las fuerzas que se producen incluso en zonas que sufren mucha carga, como barras delgadas o los dientes del rotor».

Es especialmente importante que el grosor de la chapa magnética determina de forma significativa la potencia y la eficiencia del motor eléctrico. Esto se relaciona principalmente con las pérdidas específicas magnéticas. Durante el funcionamiento del motor eléctrico, la polaridad de la chapa magnética del rotor cambia a una frecuencia muy alta. Para el especialista en chapa magnética Brachthäuser, «en el curso de la remagnetización, parte de la energía suministrada se pierde en forma de calor. Estas pérdidas se potencian con el aumento del espesor de la chapa magnética. Por tanto, cada centésima de milímetro de material para que sea más fino cuenta». Las calidades finas como el NO 20 consumen menos energía y, por tanto, aumentan la autonomía de los vehículos eléctricos de batería.

Ilustración 1: Influencia del espesor de la chapa magnética en las pérdidas específicas

Otro factor que influye en el rendimiento del motor eléctrico es la densidad de flujo magnético de la chapa magnética utilizada. También en este caso, las calidades-NO de Waelzholz ofrecen un alto rendimiento, medible en forma de polarización a distintas intensidades de campo.

 

Competencia en chapa magnética fina

Gracias a su especial conocimiento técnico, Waelzholz es capaz de producir de forma fiable calidades finas incluso hasta el NO 10, es decir, hasta un espesor de chapa de 0,10 milímetros. Según explica Brachthäuser, «suministramos estas calidades de chapa magnética extremadamente finas principalmente para aplicaciones especiales de alta gama como marcapasos, drones u otros accionamientos especiales». En el sector de la automoción, los espesores de fleje de 0,20 a 0,30 milímetros (calidades NO 20 - NO 30) se han impuesto desde el punto de vista técnico y comercial. Fabricar NO 20 es un reto para los laminadores en frío que solo unas pocas empresas pueden dominar con fiabilidad. «Los trenes de laminación clásicos de cinco soportes solo están diseñados para chapa magnética de hasta 0,30 milímetros. Para la chapa más fina, se necesitan soportes de inversión especiales con diámetros de rodillo de trabajo pequeños. Además, el horno de recocido continuo tiene que estar especialmente diseñado para la chapa fina, porque el material en el horno es muy blando. En este caso, las calidades finas corren el riesgo de agrietarse o deformarse rápidamente. A lo largo de muchos años hemos adquirido una experiencia especial en este ámbito», explica Brachthäuser. De este modo, Waelzholz garantiza la precisión dimensional de los materiales con apenas milésimas de milímetro. Esto, a su vez, garantiza un alto grado de precisión de la forma de los paquetes del rotor y del estátor. La razón de que esto sea muy importante se aclara rápidamente cuando se piensa en las altas velocidades del motor eléctrico: incluso a altas frecuencias, los componentes del motor deben funcionar con absoluta suavidad y uniformidad.

 

Unión eficaz de paquetes de chapa magnética con barniz de adherencia

Por lo general, los paquetes de láminas fabricados con chapa magnética se ensamblan mediante estampación, soldadura o remachado. Sin embargo, esto tiene un impacto significativo en el rendimiento del motor, porque estos métodos de unión provocan daños mecánicos en el material, lo que impide el flujo magnético y afecta al rendimiento. Esto se puede remediar con el proceso del barniz de adherencia de Waelzholz (ilustración 2). En este caso, la chapa magnética se suministra con un revestimiento especial que sigue siendo adhesivo. 

Durante el procesamiento posterior, las láminas perforadas por el cliente se cuecen junto con el barniz de adherencia para formar un paquete compacto. El proceso proporciona una conexión laminar homogénea sin influir de forma negativa en las características del material.

 

Ilustración 2: Proceso de barnizado y pegado de las láminas de chapa magnética

Pero se dan otras ventajas. Se crean envases compactos y estancos a los líquidos. Se elimina el zumbido del paquete, que puede producirse con otros procesos de unión. Además, el barniz de adherencia mejora la capacidad de perforación y permite también la realización de geometrías complejas. De este modo, Waelzholz ofrece las mejores condiciones para conseguir accionamientos eléctricos eficientes y de alto rendimiento con la chapa magnética fina de grano no orientado y la tecnología del barniz de adherencia.

Quiere saber más sobre nuestro producto especial chapa magnética? Puede descargarse nuestro folleto.