Arrefecimento de motores eléctricos

[RNM]

Ora boas.

Para falarmos um pouco de arrefecimento de motores eléctricos, decidi iniciar este tópico.

Como provavelmente já sabem, a potência em continuo de um motor eléctrico é limitada pela sua capacidade de rejeitar calor para o exterior e a sua eficiência.
Por ex: um motor que consegue rejeitar 500W de calor e 90% de eficiência (ou 10% de perdas em calor) será um motor de 5000W em continuo (500/0,1 = 5000). Outro motor igual mas com 95% de eficiência seria 10000W (500/0.05)
Obviamente, se pegarmos num motor de 90% mas conseguirmos melhor a transferência de calor de 500 para 1000W, esse motor passaria de 5000W em continuo para 10000W.

Uma solução muito interessante para motor hub, mota ou bicicleta, é a adição de óleo dentro do motor. Óleo é isolante electrico (3 a 5x superior ao ar), por isso não há qualquer problema para isolamentos dentro do motor (motores sem escovas).
Embora o ideal fosse ter um circuito com bomba e radiador externo, a verdade é que simplesmente pondo óleo dentro do motor já faz maravilhas.

Alguns links e aplicações comerciais:
1- Bicicleta http://endless-sphere.com/forums/viewto ... 50#p542744
2- Scooter http://www.zelectricvehicle.com/4.html
3- Aditivos interessantes para juntar ao óleo http://rnmsolutions.wordpress.com/2014/ ... anofluids/
4- Bicicleta http://endless-sphere.com/forums/viewto ... 75#p587761

A titulo de curiosidade, aqui alguns testes de hubs com buracos para ventilação http://endless-sphere.com/forums/viewto ... 00#p726173

[jmal]

Não querendo prolongar esta conversa off topic, óleo dentro de motores eléctricos é comum em motores submersíveis e outras aplicações. Aconselho leitura do fórum endless sphere procurando por oil cooling hub.

Ribolhos, põe mais umas fotos da bela máquina para o pessoal apreciar

Sim, mas são motores onde o estator está isolado, não é este o caso, passar óleo ou agua por tubos dentro do motor, isso sim é serviço, agora meter óleo que é condutor em contacto com electricidade só o vai fazer aquecer mais.

Jmal.
O óleo não é condutor. Pelo contrário é isolante.
Toda a bobinagem dos transformadores de alta tensão estão absolutamente submersas em óleo exactamente para evitar a propagação eléctrica para a carcaça ou cuba dos transformadores. As galetes do enrolamento primário propagariam alta tensão para a carcaça metálica exterior e óleo (desumidificado) serve exactamente para evitar a condução/propagação de arcos de tensão.
Podemos discutir a eficácia de introdução de óleo em motores hub. Provávelmente seriam mais os contras do que os prós.
Mas do ponto de vista da condução eléctrica, não há dúvidas.
A ideia é aparentemente interessante, mas depois de ponderados todos os contras seguramente não resultaria.
O óleo aquece mais lentamente que o ar, mas também arrefece mais lentamente.
O óleo quando quente pode fritar a bobinagem, o ar não frita.
O processo de aqueciemnto/arrefecimento do óleo endurece e destrói os vedantes rapidamente, o ar tem efeitos a mais longo prazo.
Esqueçam a ideia.

Sim, tem razão, são os chamados óleos isoladores, próprios para transformadores, só esse não é condutor, existe também sistemas de refrigeração com água deionizada que também não é condutora, nomeadamente os lasers de corte e marcação.

Também acho que que num motor hub, é para esquecer, além de que tem de haver um respirador e tem de ser estanque, algo complicado num motor hub.

[Afreitas]

Ok. Jmal, estamos de acordo. Tudo fica bem bem quando acaba bem e este tema é mesmo para acabar a bem da boa informação para a comunidade.
Fica contudo a vantagem de se levantar a questão pois permitiu a discussão e chegar a pelo menos uma conclusão: Esquecer, já ficamos a saber.

[sergiomms]

Bom tópico,
passou-me pela cabeça trocar o motor ao saxo, e, optar por um arrefecido a liquido para poder aquecer o habitáculo (tipo chauffage)
Só não sei se a quantidade de calor arrefecido pelo motor será suficiente para aquecer o habitáculo no inverno (como os CIs).

há por aqui quem tenha essa noção?

[MVS]

Com o carro em movimento deverá ser mais do que suficiente no contexto do N/ clima e se o circuito de arrefecimento líquido no motor for de boa qualidade.

[RNM]

Começando pelo principio:

A vasta maioria dos óleos é isolante, não preciso nada de especial como óleo de transformadores para os níveis de tensão que estamos a falar. Basta ver os óleos usados nos links que dei como exemplo (óleo de caixa de velocidades por ex.) ou PC's dentro de aquários de óleo Jonhson (sim, aquele para bebés).

A ideia é aparentemente interessante, mas depois de ponderados todos os contras seguramente não resultaria.

"Seguramente" que não abriu nunca dos links que postei. Há, pelo menos, 5 casos documentados aí, todos com o mesmo resultado: melhor comportamento térmico e muito pequenas fugas de óleo depois de alguma experimentação.

O óleo quando quente pode fritar a bobinagem, o ar não frita.

A fonte de calor é o motor, não o óleo. Para o óleo chegar aos 120ºC (p.ex.), os enrolamentos de cobre já passaram os 150ºC e o motor estará a caminho de queimar o verniz.
A questão central aqui é que o óleo dentro do motor facilita a saída do calor para o exterior, tornando mais difícil o sobreaquecimento do motor.

O processo de aquecimento/arrefecimento do óleo endurece e destrói os vedantes rapidamente, o ar tem efeitos a mais longo prazo.

Visto que os retentores de um CI são basicamente iguais aos usados nos motores hub (componentes automóveis = baixo custo), não vejo nenhuma hipótese de rápida destruição. Fugas de óleo em caixas de velocidade costumam demorar uns BONS anos até aparecerem.

Esqueçam a ideia.

O amigo escreveu isto 2 vezes, sem nunca ter testado e, se calhar, nem leu sobre o assunto.
Se não concorda com os argumentos apresentados, terei todo o gosto em facilitar os emails do pessoal que já tentou e deu resultado, mais o americano que vende scooters com óleo no motor, mais a Mission Motors e a Rimac, entre outros. Assim poderá dizer-lhes directamente que a ideia não é boa nem funciona na prática.

[RNM]

Bom tópico,
passou-me pela cabeça trocar o motor ao saxo, e, optar por um arrefecido a liquido para poder aquecer o habitáculo (tipo chauffage)
Só não sei se a quantidade de calor arrefecido pelo motor será suficiente para aquecer o habitáculo no inverno (como os CIs).

há por aqui quem tenha essa noção?

Sabendo a potência eléctrica que está a entrar no motor e a sua eficiência consegue saber o calor possível nesse radiador.
Pode dar mais dados sobre esse motor?

[Fidel]

Hmmm, gosto da ideia... vou investigar mais isto... usar um sistema de bombagem do oleo a passar por um pequeno radiador (tipo de watercooling de PC) nao é soluçao pois o oleo arrefece muito lentamente?

[RNM]

Grande Fidel, sempre com ideias!

No teu motor, eu diria que precisarias de "alisar" o rotor, enchendo os sulcos (ou vales) com epoxy para ficar um cilindro perfeito, para minimizar o atrito no óleo.
Depois aconselharia um radiador com um "core" bem espesso como este, para minimizar as perdas de carga (o óleo é mais viscoso que a água).
A escolha da bomba de "água" seria aquela que permitisse maior pressão.

Deve ser uma maneira divertida de gastar uns 120€ e acho que serias o primeiro no mundo a fazer refrigeração liquida num Cyclone.

[RNM]

Por curiosidade, este gerador são 600 kW (a escala em baixo são cm!!!)

Segredo? Hidrogénio liquido...
http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD ... n%20false;

[Fidel]

Eu já estou a pensar no próximo motor (que já deve vir a caminho), este cyclone tem de ser muito bem tratadinho de inicio, este meu só vai servir para peças ou coisa parecida.

[RNM]

Mais um exemplo de que óleo dentro dum hub, desta vez um motor de scooter, resulta:

http://endless-sphere.com/forums/viewto ... 00#p868050

[Flamingo]

Daquilo que li e vi por aqui surgiu-me uma pergunta:
Em termos de travagem esta não sai prejudicada?

[RNM]

Se está a falar de travagem regenerativa, não. Aliás, estando o motor mais frio (= eficiente), o resultado é provável de ser melhor.

Se sair óleo para cima do travão é capaz de afectar...

[Jorge Rocha]

Um pensamento muito mais evoluído será pensar na forma de não produzir o calor, pois esse é o sintoma de uma má eficiência energética. Nos VE´s, onde todas as migalhinhas contam, é bem valorizada a boa eficiência eléctrica assim como a boa aerodinâmica e o baixo peso.

[RNM]

300% de acordo JR!

Aqui só estamos a discutir arrefecimento de motores, diminuir peso e melhorar a aerodinâmica podemos (e devemos) discutir num novo tópico.

Um exemplo: Imaginemos que alguém quer modificar uma scooter para dar 120 km/h em contínuo (auto-estrada por ex.) mas neste momento o motor só consegue aguenta potência suficiente para dar 100km/h.
Aumentar de 100 para 120 km/h obriga a mais ~73% (20%^3) de potência em contínuo ou diminuir o atrito de rolamento (que depende do peso e interessa "pouco" a altas velocidades) ou melhorar a aerodinâmica (73% de melhoria é OBRA, altera muito o aspecto da scooter e é capaz de dar problemas para andar legal na estrada).

Quem quiser abrir um novo tópico para falar destes assuntos está à vontade. Fica aqui um link para quem quiser abrir esse tópico.

[Flamingo]

Wheel-hub-motor-retrofit-kit.jpg (196.82 KiB) Visto 3702 vezes

Ainda sobre a minha dúvida anterior, neste sistema o óleo não prejudica a travagem? Ou este sistema é diferente do que se tem falado por aqui...?

[RNM]

Bom, a ideia é dentro do motor. Nesse caso, o travão original do carro está no meio do motor, não dentro...
Esse motor é uma excepção, normalmente o travão é de disco

[Jorge Rocha]

...Imaginemos que alguém quer modificar uma scooter para dar 120 km/h em contínuo (auto-estrada por ex.) mas neste momento o motor só consegue aguenta potência suficiente para dar 100km/h.
Aumentar de 100 para 120 km/h obriga a mais ~73% (20%^3) de potência em contínuo ou diminuir o atrito de rolamento (que depende do peso e interessa "pouco" a altas velocidades) ou melhorar a aerodinâmica (73% de melhoria é OBRA, altera muito o aspecto da scooter e é capaz de dar problemas para andar legal na estrada).

Quem quiser abrir um novo tópico para falar destes assuntos está à vontade. Fica aqui um link para quem quiser abrir esse tópico.

Peço desculpa por estar a ser inconveniente neste tópico que se refere ao arrefecimento dos motores eléctricos, quando eu não vejo isso com bons olhos (ultrapassar os limites de trabalho nominais) pelos seguintes motivos:
*Aumento do consumo energético
*Aumento do trabalho no processo
*Aumento dos custos para o processo
*Aumento da manutenção

Para a solução que pretendes, ter uma mota a poder fazer uma viagem a uma velocidade constante de 120Km/h, recomendaria a colocação de um motor potente o suficiente para andar nessas velocidades dentro de sua potencia nominal.
O facto de um motor ser mais potente não significa ser mais gastador, muito pelo contrário. Para a mesma velocidade (principalmente nas altas), o motor mais potente consegue ser mais eficiente.
Como estamos a falar de VE´s, onde o calcanhar de Aquiles é a pouca capacidade de armazenamento de energia, quanto mais eficiente o motor for, para andar a altas velocidades, melhor!
Que adianta ter uma mota que até tem um motor arrefecido o suficiente para aguentar 1 hora a 120Km/h, quando as suas baterias só aguentam 15 minutos a essa velocidade? Não é coerente...

Eu já fico contente por poder andar durante uma hora de mota para percorrer 85Km gastando quase 6KWh, e isso consigo-o facilmente com as motorizações já existentes no mercado, e com umas comuns baterias, numa tradicional mota chinesa.

[RNM]

Nada que pedir desculpa, estás a responder dentro do tema.

Acrescentar óleo a um motor traz algumas desvantagens, como tudo na vida.
O consumo energético aumenta mas não muito. Com a roda no ar (130km/h,ver link scooter acima), o consumo aumentou 600W. MAS isto foi com o óleo frio (muito viscoso) e a alta velocidade (as perdas variam com o cubo da velocidade). A 50km/h com o óleo já quente de andar um bocado, o incremento deve ser mínimo.
Manutenção sim, mas trocar 1L de óleo a cada 5 anos (não deve precisar de mais que isso usando sintético) não me parece nada de especial.

Trocar de motor são 300€ (comprar novo por 600 e vender velho por 300),isso dá para muita troca de óleo.

Um motor maior é, normalmente, mais potente, pesado e eficiente. Se uma mota precisar de 6 kW para andar a 100, iremos precisar de 10,4 para andar a 120 (os tais 73% extra para vencer o atrito aerodinâmico), não conheço motores que façam isso em nominal, para scooters. Se conheceres, põe um link sff.
Com 72V, passariamos de 83 Ah para 120Ah para fazer 100km.