Classes de aço elétrico em e-mobilidade

MOBILIDADE ELÉTRICA EFICIENTE COM AÇOS ELÉTRICOS DE BAIXA ESPESSURA

Embora sua construção básica seja clássica, a complexidade dos atuais motores elétricos está nos inúmeros detalhes técnicos e no aço elétrico utilizado, que determina decisivamente sua capacidade de desempenho e a eficiência. Para isso, a demanda é por qualidades de espessura mínima e alta performance. Visando o aspecto de uma aplicação eficiente no estator de uma motorização elétrica de um automóvel, a qualidade GNO 20 comprovou ser uma variante vantajosa.

 

Existem muitos argumentos em favor da utilização de qualidades de aço elétrico de espessuras extremamente baixas em propulsões de carros elétricos. Por exemplo, o de uma construção compacta, como no caso dos veículos híbridos. Neles o espaço disponível para essa transmissão é limitado, pois o motor elétrico está instalado entre o motor à combustão e a transmissão ou é integrado à transmissão por correia no local do motor de arranque.

Todavia, ao mesmo tempo, essa tira finíssima de aço elétrico precisa ser altamente resistente para ser capaz de suportar as forças centrífugas geradas com torques de até 20.000 rpm. Norbert Brachthäuser, responsável pelo produto especial Aço Elétrico no departamento de Assistência Técnica e Desenvolvimento da Waelzholz, explica: “Fabricamos até mesmo nosso aço elétrico de baixa espessura GNO 20 ‒ espessura nominal de 0,20 mm ‒ numa variante de alta resistência com um limite de escoamento de Rp 0,20 de 500 Mpa, mantendo suas boas propriedades magnéticas. Dessa maneira, oferecemos aos nossos clientes a segurança de que o material resistirá mesmo em componentes submetidos a uma alta carga mecânica como perfis finos ou dentes de rotores”.

E, muito importante é que a espessura do aço elétrico determina decisivamente a potência e a eficiência do motor elétrico. Tratam-se aqui, em primeira linha, das chamadas perdas por histerese ou perdas magnéticas. Durante o funcionamento do motor elétrico, a polaridade do aço elétrico alterna com uma frequência extremamente alta no rotor. Brachthäuser, o especialista em aço elétrico, comenta: “Durante o processo de histerese, uma parte da energia fornecida se dissipa em forma de calor. Essas perdas vão se potencializando em função do aumento da espessura do aço elétrico. Por isso, cada milésimo de milímetro a menos na espessura do material conta”. Nesse sentido, as qualidades de baixa espessura como o aço GNO 20 consomem menos energia aumentando, assim, o alcance dos veículos com propulsão elétrica à bateria.

Imagem 1: Influência da espessura da chapa de aço elétrico sobre a perda magnética

Outro fator que influencia a potência do motor elétrico é a densidade do fluxo magnético do aço elétrico empregado. Também nesse caso, as qualidades GNO (Grão Não Orientado) da Waelzholz fornecem uma elevada capacidade de desempenho, mensurável como polarização em diversas intensidades de campo magnético.

 

COMPETÊNCIA PARA AÇO ELÉTRICO DE BAIXA ESPESSURA

Graças ao seu know-how especial, a Waelzholz é capaz de fabricar qualidades até GNO 10, ou seja, até 0,1 mm de espessura. Brachthäuser explicita: “Fornecemos essas qualidades de aço elétrico, sobretudo para aplicações específicas high end, como marca-passos, drones e outros dispositivos com acionamentos especiais. No setor automotivo, considerando aspectos técnicos e comerciais, as espessuras de 0,20 até 0,30 mm (qualidades GNO 20 – GNO 30) predominaram. A produção de aço GNO 20 é um desafio para muitas companhias de relaminação que só é vencido de forma confiável por poucas empresas. As clássicas linhas de laminação com cinco cadeiras foram concebidas apenas o para aço elétrico de até 0,3 mm. Para tiras de aço com espessura inferior são necessários laminadores reversíveis especiais com cilindros de trabalho com diâmetros menores. E, da mesma forma, o forno contínuo de recozimento precisa ser especialmente projetado para as tiras de baixa espessura, pois no forno o material amolece como manteiga. Nesse caso, há o risco iminente de que as qualidades de baixa espessura se rompam ou deformem. Para isso, desenvolvemos, ao longo de muitos anos, uma competência de processamento especial”. Assim, a Waelzholz assegura a estabilidade dimensional dos materiais na escala de poucos milésimos de milímetro. Isso, por sua vez, garante uma elevada precisão de forma dos pacotes de lamelas de rotores e estatores. A razão pela qual esse fator é tão importante logo fica clara quando se pensa nas rotações do motor elétrico. Pois, mesmo no caso de altas frequências, os componentes do motor precisam funcionar de maneira suave e uniforme.

 

LAMELAS DE AÇO ELÉTRICO ADERIDAS EFICIENTEMENTE COM REVESTIMENTO DE AUTOCURA E ADESÃO

Tradicionalmente, os pacotes de lamelas de aço elétrico são unidos por meio de formação de pacotes por estampagem, soldagem ou rebitamento. Esses processos de junção exercem uma influência considerável sobre a potência do motor, pois eles acarretam danos mecânicos no material, interferindo no fluxo magnético e prejudicando o desempenho. O processo do revestimento de autocura e adesão (imagem 2) da Waelzholz oferece a solução. Nele, o aço elétrico é fornecido com um revestimento especial, permitindo a aderência.

No processamento posterior, por meio do revestimento de cura adesiva, as lamelas estampadas pelo cliente, são aglutinadas dentro do forno, formando um só pacote compacto. Esse processo oferece uma aderência homogênea das lamelas sem interferir negativamente nas propriedades do material.

Imagem 2: Processo de revestimento e aglutinação de lamelas de aço elétrico.

Outras vantagens: Com isso, surgem pacotes compactos e impermeáveis a líquidos, ficando excluída a ocorrência de ruídos de frequência, que são observáveis em outros processos de junção. Além disso, o revestimento de autocura e adesão melhora a estampabilidade e também possibilita a realização de geometrias complexas. Assim, com o aço elétrico GNO de baixa espessura e o revestimento de autocura e adesão, a Waelzholz oferece as melhores condições para motorizações elétricas eficientes e de alto desempenho.

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