EnduroTemp™ 260+ mejora el coeficiente de transferencia de calor

10 de octubre de 2019

Cuando el MagForceX™ Innovation Center de Essex se propuso desarrollar EnduroTemp™ 260+ fue para resolver el problema de las descargas parciales (conocidas como efecto corona), así como para aumentar la temperatura a la que puede funcionar un motor de tracción.

Ambos se resolvieron; sin embargo, al hacerlo, el coeficiente de transferencia de calor también puede haber sido mejorado.

Matt Leach, director del MagForceX® Innovation Center, explica que aunque la mejora del coeficiente de transferencia de calor puede haber sido un éxito inesperado, aporta un valor adicional al producto pero, más importante aún, un valor exponencial para los diseñadores de motores.

"A medida que se aumenta la densidad de potencia o la potencia en ese motor, va a aumentar el calor para la resistencia, pero si se puede transferir el calor más rápido, el motor se vuelve más eficiente", dijo. "El sistema de aislamiento soportará una temperatura de operación más alta, por lo que incluso cuando está funcionando un poco más caliente, el aislamiento en sí mismo disipará el calor más rápidamente que los aislamientos convencionales. Literalmente le permitirá funcionar a mayor temperatura, por más tiempo y con menor riesgo de dañar el cable".

EnduroTemp ™ 260+ es un producto que brinda oportunidades a los diseñadores para maximizar la densidad de potencia o aplicar cables magnéticos en nuevas aplicaciones exigentes y de alta temperatura, incluidos los variadores de velocidad.

Es un aislamiento para alambre magneto que extenderá la vida útil de los motores de tracción en aplicaciones críticas de transporte, que ha sido diseñado de forma específica para soportar temperaturas de operación más altas con la mejor resistencia térmica de la industria de 265℃. El producto también proporcionará protección al motor contra el deterioro creado por la moderna electrónica de potencia que controla el motor. Tiene una superficie de película de esmalte que elimina las crestas presentes con cualquier producto de cinta, ya que se eliminan las superposiciones o los huecos. El coeficiente de fricción también es mucho mejor que el de un producto de envoltura con cinta, lo que permitirá fabricar bobinas en menos tiempo.

EnduroTemp™ 260+ se utiliza sobre todo en el transporte, pero no solo en vehículos tradicionales, ya que puede ser de gran ayuda en operaciones todo terreno, equipos pesados de minería, vehículos comerciales eléctricos, y también ha demostrado ser una solución perfecta para aplicaciones aeroespaciales exigentes. Otros bobinados de alta temperatura estarán sujetos a una gran variedad de ambientes, como la eliminación del calor dentro de los túneles en los mercados europeos o los humos tóxicos en los lugares de trabajo subterráneos.

"Puedo ver cómo se utilizará para aplicaciones de alta temperatura, como motores, alternadores, arrancadores que funcionan en cualquier tipo de condiciones climáticas de alta temperatura y calor", dijo Leach. "En el pasado, algunas de estas aplicaciones han utilizado poliamida, pero este es un buen sustituto, incluso mejor, de la poliamida.

"Otro mercado clave sería el de los motores accionados por inversores, que podrían estar en un motor industrial que se encuentre en una zona de alta temperatura o en bombas de fondo para exploraciones de petróleo y gas".

Allan Knerr, químico de I+D de Essex Magnet Wire, fue el principal inventor del producto.

Dijo que la combinación de los tres beneficios principales trabajando en conjunto debería hacer de este un producto revolucionario.

Es algo que podría cambiar la forma en que la gente piensa en el diseño de motores, permitiéndoles superar lo que hoy en día se cree que son las limitaciones.

"Por supuesto que, con la resistencia térmica de 265℃, el esmalte para alambre magneto es algo muy emocionante y es uno de los materiales mejor valorados, si no es que el mejor valorado. El hecho de que sobreviva al efecto corona y tenga una transferencia de calor tan buena; estoy seguro de que el coeficiente de transferencia de calor juega un papel en la resistencia térmica y debería mejorar la vida en general para los fabricantes de motores eléctricos", dijo. "Eso parece ser un ganador".

"Nos estamos acercando a los límites del metal. El cobre es bueno para ciertos rangos de temperatura. El aluminio es bueno para ciertos rangos de temperatura y nos estamos acercando a la temperatura de uso de estos materiales, así que no estoy seguro de a dónde irá a partir de ahora, pero cada ganancia incremental que podamos conseguir nos permitirá hacer más".

Leach estuvo de acuerdo y afirmó que el hecho de poder operar a 265℃, por encima de los límites de prueba de 20,000 horas, garantizará que los productos para los que está instalado EnduroTemp™ 260+ puedan durar más allá de los requisitos de vida útil de la aplicación.

"Ayudará a hacer que un motor sea más eficiente, lo que permitirá que el vehículo en general, si se va a utilizar en un automóvil, sea más eficiente". Es posible que se obtenga un tiempo de conducción más largo con la misma batería o que se pueda tener una batería más pequeña debido al motor más eficiente", apuntó. "Primero fallarían otras partes del motor".

Se sometió EnduroTemp™ 260+ a pruebas de voltaje de ruptura dieléctrica en 12 pares trenzados AWG a temperatura ambiente y superó los 11,000 volts. La prueba de resistencia de pulso en pares trenzados de 12 AWG se detuvo después de 72 horas sin fallas, según el método de prueba GB/T 21707-2008 con tiempo de subida de 100 ns. La prueba de resistencia de pulso en pares trenzados de 18 AWG se detuvo después de 20 horas sin fallas, según el método de prueba GB/T 21707-2008 con tiempo de subida de 100 ns. La prueba de la vida útil del inversor en pares trenzados de 18 AWG duró 294 horas, según las mediciones realizadas en el laboratorio de pruebas de cables certificados UL del MagForceX® Innovation Center de Essex. Ese período de tiempo es tres veces mejor que el del competidor más cercano de la industria.

Chris Richardson, diseñador de motores e ingeniero del MagForceX® Innovation Center, dijo que los números que se obtienen son simplemente revolucionarios, sobre todo en lo que se refiere a la conductividad térmica.

"Tenemos evidencia anecdótica de algunos de nuestros clientes que dicen que algunos de estos motores estaban funcionando de 10 a 20 grados más fríos", dijo. “Para algunos de estos casos de alta descarga parcial, las aplicaciones necesitarían una capa de esmalte muy gruesa para poder operar. Al hacer que la ruta térmica sea más conductora, básicamente está sacando el calor más fácilmente con mucho menos esmalte. Esto permite al diseñador mejorar el diseño en varias direcciones, incluida la eficiencia y la densidad de potencia.

"Estos importantes fabricantes de motores van a buscar entrenamiento adicional en conductividad térmica y dieléctrica. Esta es una de esas propiedades de las que todo el mundo sabe que necesitan para ser mejores, así que cuando se dice que hay dos o tres veces la mejora de una poliamida estándar en el esmalte en términos de conductividad térmica, eso es muy significativo".

Debido a que EnduroTemp™ 260+ es mucho mejor que los esmaltes estándar, podría haber aplicaciones que permitan la capacidad de embalar más material conductor en el mismo espacio y aumentar la densidad de potencia. Es posible que existan algunas aplicaciones en las que el diseñador pida una capa más delgada que pueda producir resultados diferentes.

Leach dijo que la lista de aplicaciones para el producto está creciendo y que la mejor manera de lograr los resultados deseados es consultar con su equipo.

"Es difícil hacerle justicia a este producto en una conversación corta, pero tenemos los datos para respaldarlo todo", dijo. "Alguien con experiencia en ingeniería eléctrica o diseño de motores querrá ver lo que se hizo y lo que se puede hacer, y damos la bienvenida a esas discusiones".

"Nuestros expertos en el mercado aportan ideas a diario para nuevas aplicaciones y eso es algo emocionante. Conocemos el lado técnico, pero creo que apenas estamos explorando la superficie de las formas en que se puede utilizar EnduroTemp™ 260+".

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