MIT apresenta motor elétrico de classe megawatt para aviões

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/06/2023

O motor megawatt (mostrado em corte transversal no canto superior direito e escala completa no canto inferior direito) engloba várias tecnologias, que ainda não foram testadas em conjunto.
[Imagem: Zoltan Spakovszky Lab/MIT]

Motor elétrico para aviões

Engenheiros do MIT, nos EUA, apresentaram o protótipo de um motor elétrico aeronáutico que tem a potência suficiente para a eletrificação de aviões de passageiros.

Até o momento, saíram das pranchetas - e do chão - apenas pequenos aviões totalmente elétricos, equipados com motores com capacidade na faixa das centenas de quilowatts (kW) de energia.

O novo motor deverá alcançar 1 megawatt (MW), mas ainda não está pronto: A equipe apresentou apenas suas peças individuais e o esquema de como ele será quando totalmente montado.

A ideia é que o motor possa ser emparelhado com uma fonte de eletricidade, como um banco de baterias ou uma célula de combustível, transformando a energia elétrica em trabalho mecânico para girar as hélices de um avião.

Mas o motor elétrico também poderá ser combinado com um motor a jato turbofan tradicional, para funcionar como um sistema de propulsão híbrido, fornecendo propulsão elétrica durante certas fases do voo.

"Não importa o que usarmos como transportador de energia - baterias, hidrogênio, amônia ou combustível de aviação sustentável - independentemente de tudo isso, os motores da classe megawatt serão um facilitador essencial para tornar a aviação mais ecológica," disse o professor Zoltan Spakovszky, coordenador do projeto.

A equipe realizou vários experimentos para mostrar que cada componente pode operar conforme projetado e em condições que excedem as demandas operacionais normais, incluindo o estator (a, b e f), o rotor magnético (c), o trocador de calor (d), e as placas de eletrônica de potência (e).
[Imagem: Zoltan Spakovszky Lab/MIT]

Aviação elétrica

Todas as grandes empresas aeronáuticas estão focadas na eletrificação da propulsão dos aviões e no projeto de motores elétricos na escala de megawatts, que deverão ser potentes e leves o suficiente para impulsionar aeronaves de passageiros de maior porte, a começar pela aviação regional.

Mas projetar é mais fácil do que realizar. Apesar de termos motores elétricos por todos os lados, quanto maior o próprio motor ou o equipamento que ele deve acionar, maiores devem ser as bobinas de cobre e o rotor magnético, assim como o calor gerado, que exige uma série de componentes que não existem nos motores do seu liquidificador, por exemplo.

"Não existe bala de prata para fazer isso acontecer, e o diabo está nos detalhes," disse Spakovszky. "Isso é engenharia pesada, em termos de co-otimização de componentes individuais e torná-los compatíveis uns com os outros, maximizando o desempenho geral. Para fazer isso, temos que fazer avançar os limites dos materiais, fabricação, gerenciamento térmico, estruturas e dinâmica de rotor e eletrônica de potência."

E, no caso de um motor aeronáutico, o peso deve ser mantido no mínimo possível. Pelo projeto, o motor elétrico do MIT e a eletrônica de potência têm aproximadamente o tamanho de uma mala, pesando menos do que um passageiro adulto.

Existem também projetos de motores a jato elétricos.
[Imagem: Airbus]

Separado funcionou bem

Os principais componentes do motor são: Um rotor de alta velocidade, revestido com uma matriz de ímãs com orientação de polaridade variável; um estator compacto de baixa perda, que se encaixa dentro do rotor e contém uma intrincada matriz de enrolamentos de cobre; um trocador de calor, que mantém os componentes resfriados enquanto transmite o torque da máquina; e um sistema eletrônico de potência distribuído, feito de 30 placas de circuito personalizadas, que alteram com precisão as correntes que passam por cada um dos enrolamentos de cobre do estator, em alta frequência.

"Acredito que este é o primeiro projeto integrado verdadeiramente co-otimizado," disse Spakovszky. "O que significa que fizemos uma exploração muito extensa do espaço de design, onde todas as considerações, desde o gerenciamento térmico até a dinâmica do rotor, a eletrônica de potência e a arquitetura do motor elétrico foram avaliadas de forma integrada para descobrir qual é a melhor combinação possível para obter a potência específica necessária em um megawatt."

Todos os componentes já foram testados individualmente e atenderam às especificações do projeto. O próximo passo será fazer a engenharia pesada, colocando tudo para funcionar em conjunto.

Mais tópicos