p A Universidade de Tecnologia Lappeenranta, na Finlândia, construiu o primeiro protótipo de motor elétrico do mundo usando fio de nanotubo de carbono nos enrolamentos do motor. A nova tecnologia pode melhorar significativamente o desempenho. p Os engenheiros da LUT construíram o primeiro motor elétrico do mundo aplicando um material têxtil; fios de nanotubos de carbono. O fio de nanotubo de carbono atualmente mais eletricamente condutor substitui os fios de cobre usuais nos enrolamentos. O protótipo do motor é construído pelo grupo de Engenharia Elétrica LUT como um ponto de partida para o peso leve, acionamentos elétricos eficientes.

p A potência de saída do motor de teste é de 40 W, ele gira a 15.000 rpm, e tem uma eficiência de quase 70%. No futuro próximo, as fibras de nanotubos de carbono têm potencial para melhorar significativamente o desempenho e a eficiência energética de máquinas elétricas. A nova tecnologia pode revolucionar toda a indústria.

p Os pesquisadores estão constantemente em busca de oportunidades para atualizar o desempenho de máquinas elétricas; para este fim, um dos objetivos é encontrar fios de maior condutividade para os enrolamentos. Os melhores nanotubos de carbono (CNTs) têm demonstrado condutividades muito além das dos melhores metais. Assim, futuros enrolamentos feitos de CNTs podem ter uma condutividade dupla em comparação com os atuais enrolamentos de cobre. Para tornar os CNTs fáceis de manipular, eles são fiados para formar fios multifibras.

p "Se mantivermos os parâmetros do projeto da máquina elétrica inalterados e apenas substituirmos o cobre por futuros fios de nanotubos de carbono, é possível reduzir as perdas de Joule nos enrolamentos à metade das perdas atuais da máquina. Os fios de nanotubos de carbono são significativamente mais leves do que o cobre e também mais ecológicos. Portanto, substituir cobre por fios de nanotubos deve reduzir significativamente as emissões de CO2 relacionadas à fabricação e operação de máquinas elétricas. Além disso, as dimensões e massas da máquina podem ser reduzidas. Os motores também podem ser operados em temperaturas significativamente mais altas do que as atuais, "diz o professor Juha Pyrhönen, que liderou o design do protótipo na LUT.

p Sem limite superior definido para a condutividade

p Tradicionalmente, os enrolamentos das máquinas elétricas são feitos de cobre, que tem a segunda melhor condutividade de metais à temperatura ambiente. Apesar da alta condutividade do cobre, uma grande proporção das perdas da máquina elétrica ocorre nos enrolamentos de cobre. Por esta razão, as perdas de Joule são freqüentemente chamadas de perdas de cobre. O fio de nanotubo de carbono não tem um limite superior definido para condutividade (por exemplo, valores de 100 MS / m já foram medidos).

p De acordo com Pyrhönen, as máquinas elétricas são tão onipresentes na vida cotidiana que muitas vezes nos esquecemos de sua presença. Em uma casa unifamiliar, pode haver dezenas de máquinas elétricas em vários eletrodomésticos, como geladeiras, máquinas de lavar roupas, secadores de cabelo, e ventiladores.

p "Na indústria, o número de motores elétricos é enorme:pode haver até dezenas de milhares de motores em uma única unidade da indústria de processo. Todos eles usam cobre nos enrolamentos. Consequentemente, encontrar um material mais eficiente para substituir os condutores de cobre levaria a grandes mudanças na indústria, "diz o professor Pyrhönen.

p Inovação importante para a indústria

p O protótipo do motor usa fios de nanotubos de carbono fiados e convertidos em uma fita isolada por uma empresa nipo-holandesa Teijin Aramid, que desenvolveu a tecnologia de fiação em colaboração com a Rice University, os Estados Unidos. As aplicações industriais do novo material ainda estão em sua infância; aumentar a capacidade de produção junto com a melhoria do desempenho do fio facilitará etapas importantes no futuro, acredita que o gerente de desenvolvimento de negócios, Dr. Marcin Otto de Teijin Aramid, concordando com o professor Pyrhönen.

p “Há um potencial de melhoria significativo nas máquinas elétricas, mas agora estamos enfrentando os limites da física material definidos por materiais de enrolamento tradicionais. A supercondutividade parece não se desenvolver a um nível que pudesse, em geral, ser aplicado a máquinas elétricas. Materiais carbônicos, Contudo, parecem ter uma pole position:Esperamos que, no futuro, a condutividade dos fios de nanotubos de carbono pode ser até três vezes a condutividade prática do cobre em máquinas elétricas. Além disso, o carbono é abundante, enquanto o cobre precisa ser extraído ou reciclado por processos industriais pesados. "