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Mar 09, 2023

Montagem de motores de veículos elétricos

A mudança do motor de combustão interna para baterias e motores elétricos

A mudança do motor de combustão interna para baterias e motores elétricos é, em termos automotivos, monumental. Mas não há como negar que é um desafio que fabricantes e fornecedores estão encarando de frente.

Diante de novos regulamentos para ajudar a reduzir as emissões globais de carbono, os fabricantes de equipamentos originais (OEMs) não tiveram escolha a não ser mudar o foco do diesel e da gasolina para as baterias. Quase todos os OEMs já divulgaram seus planos para veículos elétricos. Essa mudança de paradigma despertou o interesse dos fabricantes de motores tradicionais e de um punhado de startups que desenvolvem novas tecnologias.

Seja um carro elétrico, caminhão ou trator, os motores de tração são vitais para fazer as rodas girarem. É por isso que muitas montadoras, como BMW, Ford, General Motors e Volkswagen planejam montar motores internamente.

Por exemplo, a Ford está gastando US$ 150 milhões para reformar seu carro de 53 anos.Usina de Transmissão de Van Dyke em Sterling Heights, MI, para produzir motores eletrônicos em massa. A General Motors também está adotando uma abordagem verticalmente integrada com sua família modular de trem de força Ultium Drive, que consiste em três motores intercambiáveis.

"Tal como acontece com outros sistemas de propulsão que são complexos, intensivos em capital e contêm uma grande quantidade de propriedade intelectual, é sempre melhor fazê-los nós mesmos", diz Adam Kwiatkowski, engenheiro-chefe executivo de propulsão elétrica global da GM.

"A maioria dos componentes do Ultium Drive, incluindo peças fundidas, engrenagens e montagens, serão construídas com peças de origem global em [nossas] instalações de propulsão globais existentes em linhas de montagem flexíveis e compartilhadas", explica Kwiatkowski. "[Isso nos permitirá] aumentar mais rapidamente a produção de veículos elétricos, obter economias de escala e ajustar [nosso] mix de produção para atender à demanda do mercado."

"Assumindo o papel do motor de combustão interna na engenharia automotiva, os motores elétricos são um bloco de construção fundamental dos carros elétricos, juntamente com a bateria e a eletrônica de potência", acrescenta Henrik Green, diretor de tecnologia da Volvo Cars, que se comprometeu a montando motores elétricos em sua fábrica de trem de força em Skövde, Suécia.

"Trazer o desenvolvimento de motores elétricos internamente permitirá que [nossos] engenheiros otimizem ainda mais toda a transmissão elétrica", explica Green. "Esta abordagem [nos permitirá] obter ganhos adicionais em termos de eficiência energética e desempenho geral."

Embora existam muitos tipos diferentes de projetos de e-motores, cada dispositivo possui quatro componentes básicos: um rotor, estator, conjunto do corpo e módulo de controle da bateria. E, em geral, há menos peças do que com um motor de combustão interna (ICE). Um e-motor normalmente tem apenas cerca de 20 partes móveis contra 200 ou mais em um ICE.

À medida que OEMs e fornecedores aumentam a produção de veículos elétricos, mais robôs serão usados ​​para montar peças e subconjuntos menores, além do próprio motor inteiro. Uma área que é uma candidata ideal para automação é a montagem do rotor, onde tolerâncias estreitas apresentam inúmeros desafios.

As aplicações de montagem de rotor e estator usam robôs para pegar, enrolar e moldar bobinas ou enrolamentos. Os robôs também podem ser usados ​​para fazer conexões, prensar o eixo do rotor, soldar e colar, além de aparafusar o corpo.

"A injeção precisa e automatizada de cola nas carcaças dos ímãs é essencial para garantir a retenção dos ímãs, mesmo em velocidades rotacionais muito altas de 15.000 rpm ou mais", diz Patrick Matthews, gerente global do grupo de trem de força da ABB Robotics. "O teste e a inspeção também são uma atividade contínua em toda a produção de motores eletrônicos, com robôs monitorando constantemente a qualidade e a montagem correta dentro de tolerâncias muito rígidas."

Fornecedores como a ABB viram um aumento nos negócios devido à recente mudança da indústria automotiva para a eletrificação. Em particular, eles estão produzindo sistemas mais automatizados para a montagem de motores elétricos. De acordo com Matthews, dois temas no mercado de motores elétricos são mudanças constantes e melhorias contínuas do produto.