Ferrofluido en un motor de patinete: refrigeración por entrehierro, ventajas y límites

El ferrofluido es un líquido magnético que se deposita en el entrehierro de un motor de cubo, el estrecho espacio entre los imanes y el estator. Retenido en su lugar por los imanes, reemplaza al aire en ese punto y permite que el calor de los bobinados pase hacia la carcasa mucho mejor que este. Es una forma de refrigerar un motor sin perforarlo. Sin embargo, tiene sus límites y no es adecuado para todas las máquinas. A continuación, explicamos cómo funciona y cuándo considerarlo.

El problema: una capa de aire entre dos piezas calientes

En un motor de cubo, el calor se genera principalmente en los bobinados del estator, en el centro. Para salir, debe atravesar el entrehierro, luego la carcasa y la llanta, antes de llegar al aire exterior. Sin embargo, el aire es un mal conductor del calor: esta fina capa, aunque sea muy delgada, actúa como aislante. El calor se acumula entonces en el estator y el motor aumenta su temperatura durante los esfuerzos repetidos.

Los orígenes de este calor, pérdidas en el cobre y en el hierro, se detallan en nuestra guía por qué se calienta un motor eléctrico. Aquí, nos centramos en el camino que sigue para salir.

¿Qué es un ferrofluido?

Un ferrofluido es un líquido, generalmente un aceite, en el que flotan partículas magnéticas extremadamente finas, a escala nanométrica. Están recubiertas para no aglomerarse y permanecen en suspensión. En reposo, el líquido parece negro y aceitoso; cerca de un imán, es atraído y se concentra donde el campo magnético es más fuerte.

Estos fluidos se utilizaron primero en la industria, por ejemplo, para crear juntas estancas alrededor de ejes giratorios o para refrigerar ciertos altavoces. El mundo de la bicicleta y el patinete eléctrico los ha adoptado para los motores de cubo.

Cómo refrigera el motor

En un motor de cubo, el lugar donde el campo magnético es más fuerte es precisamente el entrehierro, entre los imanes y los dientes del estator. Una pequeña cantidad de ferrofluido depositada en el motor se distribuye por sí misma y permanece allí, incluso cuando la rueda gira.

El líquido crea entonces un puente entre el estator y los imanes pegados en la carcasa. El calor de los bobinados atraviesa este puente mucho más fácilmente que la capa de aire original, y luego pasa a la carcasa, que está en contacto con el aire exterior y la llanta. El motor no produce menos calor, pero lo evacúa mejor: su temperatura aumenta menos rápidamente durante los esfuerzos y los picos de temperatura se reducen.

Punto importante: el ferrofluido solo desplaza el calor hacia la carcasa. Si la carcasa misma ya está caliente, por ejemplo después de un esfuerzo prolongado sin viento o dentro de un carenado cerrado, la ganancia disminuye.

Los límites y los inconvenientes

Un ligero rozamiento a alta velocidad

El líquido se encuentra entre una parte fija y una parte que gira. Por lo tanto, crea un rozamiento viscoso, como un aceite espeso. Este rozamiento aumenta con la velocidad de rotación: es despreciable a baja velocidad y se vuelve más notable a alta velocidad, donde consume una pequeña parte de la potencia.

Un fluido que envejece

Con el calor y el tiempo, el aceite portador puede evaporarse o degradarse, y el fluido perder sus cualidades. Entonces es necesario reponerlo, o limpiar y volver a rellenar. La vida útil depende del producto y del uso; solo su fabricante puede indicarlo.

La limpieza

Abrir un motor que contiene ferrofluido es sucio: el líquido negro se extiende por los imanes, el estator y las manos. Las partículas metálicas o el polvo que entran en el motor quedan atrapados en el fluido. Esto debe tenerse en cuenta si se interviene a menudo en los motores.

La cantidad adecuada

Muy poco fluido deja zonas de aire en el entrehierro; demasiado fluido aumenta el rozamiento y puede terminar extendiéndose fuera del entrehierro. La cantidad depende del motor y del producto: hay que seguir las indicaciones del fabricante del fluido para el tamaño del motor en cuestión. Y el motor debe estar limpio y seco antes del rellenado.

¿Ferrofluido o ventilación?

Ambas soluciones persiguen el mismo objetivo por caminos opuestos. La ventilación, como nuestra ventilación para motores de PETG de seis palas, abre el motor para hacer pasar el aire directamente sobre los bobinados. El ferrofluido mantiene el motor cerrado y mejora la conducción hacia la carcasa.

No vendemos ferrofluido. En nuestros motores MHS, MHT, XHS y XHT, la solución que proponemos es la ventilación, para un uso en seco y en circuito. Para un uso diario en cualquier condición meteorológica, un motor más grande, que se calienta menos con el mismo esfuerzo, suele ser más sencillo: consulte nuestra guía sobre los tamaños de motores y la de ventilación. Todos nuestros motores se presentan en la categoría motores de patinete eléctrico.