El uso de motores eléctricos en aviación ya no está restringido a drones pequeños y ligeros. Los motores eléctricos permiten un mejor control autónomo debido a su corto tiempo de respuesta en comparación con los motores de combustión utilizados en aeronaves más grandes (aviación comercial, etc.). Además, la eficiencia de los motores eléctricos es muy superior a la de los de combustión (90% frente a valores cercanos al 30%). También tienen una relación potencia-peso más alta, algo muy importante a tener en cuenta en las aplicaciones eVTOL.
La instalación de motores eléctricos brushless tiene asociados componentes electrónicos específicos, siendo las baterías y los controladores de motor (ESC) los principales. Su correcto diseño es fundamental para el adecuado funcionamiento de las aeronaves eVTOL, con el fin de garantizar la máxima eficiencia durante el vuelo y la robustez requerida en operaciones de Urban Air Mobility (UAM).
Controlador de motor
Un controlador de velocidad electrónico (ESC), también conocido como controlador de motor, es un componente electrónico capaz de regular y controlar la velocidad de rotación de un motor eléctrico. Además, también puede actuar como freno dinámico, así como invertir el sentido de rotación. La configuración del ESC más adecuada para cada aplicación viene determinada por el tipo de motor eléctrico que se pretende controlar. En este sentido, se distinguen dos variantes principales:
Motores con escobillas (brushed)
En este caso, la velocidad se controla variando el voltaje de la armadura. Son baratos pero menos eficientes.
Motores sin escobillas (brushless)
El principio de funcionamiento es diferente, la variación de velocidad se logra ajustando el tiempo entre pulsos de corriente que se entrega a los diferentes devanados del motor. Este tipo de sistemas crean corriente CA trifásica. Este tipo de controladores es el más popular en drones debido a su gran eficiencia, potencia y ligereza en comparación con los variadores (ESC) para motores con escobillas. Es por ello que Embention se ha centrado en el desarrollo de controladores de motor para este tipo de motores para el control de vehículos eVTOL, desarrollando dos variantes de alta potencia.
MC 280
Este controlador está diseñado para todo tipo de aplicaciones eVTOL donde se requiere alta potencia con un voltaje reducido (12-75V), ya que es capaz de soportar una corriente continua real de hasta 280A. También cuenta con freno regenerativo, y está optimizado tanto en tamaño como en peso, siendo este de tan solo 680 gramos. Además, ofrece la posibilidad de refrigeración por aire forzado si la situación lo requiere. Ha sido diseñado para funcionar en entornos hostiles contando para ello con un grado de protección IP 68.
MC 25 KW
Este modelo de controlador de motor para eVTOL destaca principalmente por el alto nivel de potencia que es capaz de manejar. El voltaje de funcionamiento cubre un amplio rango que se sitúa entre los 100 y los 500V. Con una corriente continua de entrada de 200A es capaz de ofrecer más de 25 KW de potencia. Como su hermano pequeño, el MC 280, es apto para operar en ambientes húmedos (IP68) y también tiene la opción de refrigeración por aire forzado. El diseño destaca por tener una relación potencia / tamaño reducida, siendo su dimensión máxima de solo 185 mm.
Ambos modelos están optimizados para su integración en eVTOL, debido a su reducido peso y tamaño, el control redundante, la telemetría avanzada y el cumplimiento de los estándares de aeronaves DO178C y DO254 requeridos para la certificación eVTOL. Sin embargo, su uso se extrapola a cualquier sistema impulsado por motores eléctricos que requieran alta potencia como aviones ligeros o drones profesionales.
