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A menos que tenga el dinero para financiar todo un equipo de ingeniería de evaluación comparativa, es raro observar cada rincón de un automóvil de producción. Afortunadamente, los expertos de Munro & Associates están compartiendo una inmersión profunda pieza por pieza en el Tesla Cybertruck. Hoy, el equipo está explorando los secretos ocultos de la transmisión.
Nuestro guía de desmontaje es Paul Turnbull, ingeniero principal de Munro & Associates, junto con el director general Sandy Munro. Como beneficio adicional, este desmontaje comienza con un bonito montaje de desmontaje. Es genial ver a Munro & Associates fabricar algunas armas de impacto limpias y de bajo kilometraje para desarmar motores Cyberbeast.
Aparte de eso, es un rico viaje de tecnología de motor desde un vehículo eléctrico de última generación. Los fabricantes de automóviles han exprimido mucha eficiencia de los motores modernos, y Tesla está a la altura del grupo.
motores, tres
En la configuración superior de Cyberbeast, el Cybertruck tiene tres motores. Dos forman la unidad de tracción trasera, el tercero impulsa las ruedas delanteras. Tiene la friolera de 845 caballos de fuerza en total, lo que ayudará al Cybertruck a acelerar a 60 mph en 2,6 segundos.
La unidad de tracción delantera se basa en un motor de imán permanente con un mecanismo de engranajes para reducir la potencia a las ruedas delanteras. Tiene un inversor incorporado, cuidadosamente escondido al final del mecanismo de engranajes. Según Turnbull, probablemente se eligió este lugar porque ofrece vistas a zonas delicadas en caso de accidente.
También observamos bien el rotor y el estator del motor de imán permanente. El rotor consta de imanes, mientras que el estator consta de bobinas de cabello cuidadosamente apiladas. Los motores de imanes permanentes son bastante fáciles de entender en abstracto. El inversor envía electricidad a las bobinas del estator, creando un campo magnético cambiante. Este campo magnético está diseñado para interactuar con los imanes del rotor, haciendo que giren.
Hay dos motores en la tracción trasera del Cyberbeast. La configuración es en gran medida simétrica. Hay un motor a cada lado y cada motor impulsa una rueda diferente. Los motores traseros son unidades de inducción y cada uno de los dos motores tiene sus propios inversores integrados en la parte trasera. Según Munro, el coste del motor delantero equivale al de los dos motores traseros. Gran parte de esto se debe al costo de los costosos imanes de tierras raras en el motor de imán permanente utilizado en la parte delantera.
Si necesita un curso intensivo sobre tipos de motores, los motores de inducción funcionan de manera diferente a los motores de imanes permanentes. Las corrientes directas pasan a través de los devanados del estator y luego inducen corrientes en los devanados del rotor. Esta corriente inducida crea campos magnéticos en el rotor, que reaccionan contra el campo magnético del estator, haciendo que el rotor gire. La principal diferencia entre los motores de inducción y los motores de imanes permanentes es la fuente del campo magnético del rotor. Un motor de inducción obtiene un campo de rotor a partir de las corrientes inducidas en los devanados del rotor. Este último simplemente tiene imanes permanentes unidos al rotor.
Los motores de inducción tienen marcha libre con pérdidas mucho menores que los motores de imanes permanentes (PM). Esto se debe a que el rotor de un motor PM siempre tiene un campo magnético fuerte y el campo del rotor de un motor de inducción se reduce considerablemente cuando se corta la corriente del estator. «Es un muy buen arreglo, puedes apagar esos motores», dice Munro. «Puedes apagarlos y, cuando lo haces, tienen muy poca pérdida de giro», dice Turnbull. «En la carretera, realmente sólo se necesitan entre 20 y 30 caballos de fuerza… el motor delantero por sí solo puede hacer el trabajo».
El equipo señala que el uso de motores de inducción traseros por parte de Tesla es bastante diferente del enfoque de Hyundai. El fabricante de automóviles coreano suele utilizar una variedad de motores de imanes permanentes en sus vehículos. Para evitar mayores pérdidas de revoluciones al dejar el motor conectado, Hyundai suele instalar un embrague de desconexión para separar la transmisión del motor de las ruedas.
El motor delantero del Cyberbeast tiene su propio embrague, pero por una razón diferente. Se trata de lograr la capacidad de bloquear el diferencial en el eje delantero. Un electroimán puede desacoplar el embrague, permitiendo que las dos ruedas delanteras giren de forma independiente mediante la acción diferencial. Cuando se desactiva el electroimán, el embrague bloquea los dos ejes delanteros entre sí. «Sigue siendo muy útil», dijo Turnbull.
Historia del imán
Cabe destacar que vemos algunos daños en el rotor del motor delantero, provocados durante el desmontaje. Las laminaciones del rotor son claramente diferentes.
«Una de las funciones de esta placa final de aluminio es ayudar a mantener estas laminaciones», dice Turnbull. «Debido a que la placa final no se extiende hasta todo el diámetro, han expuesto los imanes, lo cual no está mal, pero ahora los laminados no aguantan hasta el diámetro exterior».
Parece que los imanes pueden quedar expuestos de esta manera para abrir el enfriador de aceite. «Creo que están teniendo problemas porque los imanes se calientan un poco más de lo que quieren», dice Turnbull. Si los imanes se calientan a la temperatura de Curie, pierden su magnetismo, por lo que la gestión del calor es muy importante en un motor de imán permanente.
Turnbull sospecha que la refrigeración podría ser muy importante ya que el motor delantero del Cybertruck se basa en imanes monobloque. Es una desviación de Tesla, que anteriormente fue pionera en el uso de imanes segmentados en automóviles como el Modelo 3.
Un imán monobloque grande es un conductor grande y experimenta una gran corriente parásita proveniente de los campos magnéticos en movimiento dentro del motor. Esta corriente media es básicamente energía perdida que se convierte en calor. Sin embargo, una pila de pequeños imanes aislados individualmente puede producir el mismo campo magnético mientras se observan corrientes parásitas más pequeñas.
Todo se reduce al tamaño. Un gran imán observa una gran corriente parásita. Mientras tanto, en una pila laminada, los imanes individuales tienen sus propias corrientes parásitas, que son mucho más pequeñas. Debido a que los imanes individuales están aislados entre sí, la corriente no puede fluir fácilmente entre ellos. Estas pequeñas corrientes parásitas suman mucho menos que la corriente parásita total que fluiría a través de un solo imán grande. Así, las llamadas «pérdidas magnéticas» son mucho menores en un motor que utiliza un imán segmentado. Esto crea un motor más eficiente para una mejor autonomía de vehículos eléctricos y que también requiere menos refrigeración.
«Esta es una característica que nos gustaría que Tesla recuperara: los imanes segmentados», dice Turnbull. Señala que, si bien los imanes segmentados son más caros de forma aislada, a veces pueden resultar más baratos. Esto se debe a que un motor más eficiente puede ayudar a que un vehículo eléctrico alcance el mismo alcance con una batería más pequeña, reduciendo costos en otros lugares. Munro dice que Tesla fue pionera en los imanes segmentados en el Modelo 3, pero aparentemente los ha descontinuado para algunos de sus vehículos posteriores.
Hablando de eficiencia, Munro explica que las pequeñas diferencias pueden acumularse a lo largo de la vida útil de un automóvil. «Este coche probablemente recorrerá medio millón o tres cuartos de millón de millas», dice Munro. «Al final del día, este pequeño cambio (a los imanes monobloque)… después de tres cuartos de millón de millas, marcará una gran diferencia en su billetera». «No estamos aquí para besarte todo el tiempo», dice Munro. «Al final del día, qué podría ser mejor… volver a (los imanes segmentados) sería una de las cosas que recomendaría».
Vale la pena señalar que Munro almacena los imanes sueltos en un bloque de espuma después del desmontaje. Esto se debe a que los imanes de tierras raras utilizados en los motores de vehículos eléctricos son increíblemente fuertes. Al estar tirados, pueden volar a gran velocidad hacia otros imanes o superficies ferromagnéticas. Cuando esto sucede, suelen romperse, provocando lesiones o pueden atrapar dedos o extremidades dependiendo de su tamaño.
Otros aspectos destacados
Turnbull dice que también hay algunas decisiones de diseño inteligentes en la sección del engranaje de transmisión delantera. Tesla utiliza una pequeña muesca en algunos rodamientos grandes. Esta muesca se acopla con un pasador en la carcasa de fundición para evitar que gire la pista exterior. Esto permite que los rodamientos se monten fácilmente ya que no se requiere interferencia para sujetar la pista exterior.
Los motores de inducción también son impresionantes obras de ingeniería. El eje del motor se fabrica con la técnica de «cabeza fría». Aquí es donde se forma el metal a bajas temperaturas, sin añadir calor, utilizando punzones y matrices para darle al material la forma deseada. Es un proceso que produce piezas con muy buenas cualidades de resistencia y mínimo desperdicio de material. El raro acabado de la superficie se atribuye a este método de producción. Las piezas de cabeza fría se pueden fabricar con tolerancias estrictas, lo que significa que la pieza final debe estar altamente mecanizada.
También hay interesantes canales rectangulares que atraviesan el centro del rotor del motor de inducción. El equipo cree que sirven para enfriar el aceite del propio rotor, aunque se necesitan más estudios para confirmar la teoría.
Está claro que ya no estamos en los primeros días de la revolución de los vehículos eléctricos. El Cybertruck, como muchos otros vehículos eléctricos, ha sido optimizado radicalmente por una empresa con más de una década de experiencia en vehículos eléctricos. Es agradable ver el interior del hardware y ver hasta dónde ha llegado la tecnología de motores en los últimos años.
Créditos de imagen: captura de pantalla de Munro Live YouTube, documento JMAG
