Doce hilos de cobre, cinco metros cada uno y una capa aislante de apenas 0,14 mm. Puede sonar a ciencia ficción pero el equilibrio es delicado en el motor eléctrico de 925 V de Nio, un sistema de propulsión con bobinado continuo que ya circula en varios modelos de la marca y de Onvo.
Sus datos técnicos llaman la atención y es que hablamos de 19,06 kW/kg de densidad de potencia en el motor, 226,92 kW/L en el controlador y hasta 202,78 kW de potencia máxima.
Bobinado continuo: el reto de doblar cobre muchas veces y sin dañarlo
Los bobinados hairpin convencionales se montan con segmentos de cobre independientes que se unen por sus extremos. La arquitectura W-Pin de Nio hace uso de conductores rectangulares continuos que forman el bobinado del estátor y que reducen las uniones eléctricas intermedias, sin tener que ensamblar numerosas piezas a base de doblado y soldadura.
Cada bobinado parte de 12 hilos planos de cobre de cinco metros, que un utillaje de precisión moldea hasta darles 24 dobleces. Al ser tan largos y rígidos, resulta complicado que conserven su geometría y que el aislamiento salga intacto del proceso.
Aunque con el primer intento no obtuvieron buenos resultados, los ingenieros probaron un doblado con giros de 180 grados, pero rotar los conductores una y otra vez los estiraba y ponía en riesgo el aislamiento. Así que lo descartaron y optaron por un conformado plano, que dobla el hilo sin esas rotaciones repetidas. Con este método, la capa aislante se mantiene en 0,14 mm y las tolerancias de montaje del motor no pasan de 0,02 mm.
Las cifras del motor de 925 V
Los 19,06 kW/kg corresponden solo al motor y los 226,92 kW/L, solo al controlador. Son mediciones de componentes por separado, de modo que no sirven para compararse directamente con las de una unidad de propulsión completa, que también puede sumar reductora, diferencial, inversor y carcasa.
Trabajar a 925 V tiene además un precio. Una tensión tan alta exige más al aislamiento del bobinado, y por eso la elección de materiales y la regularidad en la fabricación. A esa presión se añaden las conmutaciones rápidas de la electrónica de potencia de carburo de silicio (SiC).
Calor, frío y altitud: las pruebas de resistencia
Para comprobar que el aislamiento aguanta cualquier entorno, el sistema pasó 1.300 horas seguidas funcionando a alta temperatura. No se registró ningún fallo.
La prueba de altitud acumuló más de 500 horas en condiciones simuladas de 5.500 metros, con alta tensión sostenida, hasta 15.000 conmutaciones por segundo y subidas repentinas de régimen del motor.
El programa se completó con una tanda de vibraciones aleatorias en tres ejes de hasta 5,5 g y más de dos meses de exposición a temperaturas entre -40 °C y +85 °C.
La otra gran baza de este motor tiene que ver con la recarga. En lugar de instalar un convertidor específico, Nio aprovecha el hardware que ya tiene a bordo: los bobinados del motor aportan la inductancia y los semiconductores del inversor se encargan del resto.
¿Qué significa esto para el conductor? Que un cargador de corriente continua de menor tensión puede alimentar la batería de alto voltaje, porque el sistema eleva la tensión de entrada. El pico declarado es de 202,78 kW, aunque la potencia real dependerá del cargador y de las condiciones de funcionamiento del vehículo.
