A medida que aumenta la demanda de accionamientos eléctricos compactos y de alta eficiencia, especialmente en vehículos eléctricos (VE), la industria aeroespacial, la robótica y la movilidad eléctrica, los motores de flujo axial (AFM) han cobrado protagonismo por su superior potencia y densidad de par. Sin embargo, un alto rendimiento conlleva el reto de la disipación térmica. La refrigeración se convierte en un factor crucial para mantener el rendimiento, la fiabilidad y la longevidad.

Por qué es importante la refrigeración en los motores de flujo axial

A diferencia de los motores de flujo radial, los AFM tienen una estructura plana, similar a un disco, con un recorrido más corto para el flujo magnético y una mayor relación superficie-volumen. Esto los hace térmicamente ventajosos, pero también sensibles al calentamiento localizado, especialmente en aplicaciones de alta velocidad o alto par.

Las principales preocupaciones térmicas incluyen:

• Sobrecalentamiento de bobinados e imanes permanentes
• Disminución de la eficiencia debido al aumento de la resistencia
• Degradación del aislamiento o de los materiales
• Reducción de la vida útil o fuga térmica

Fuentes de calor en motores de flujo axial

Fuente	Descripción
Pérdidas de cobre (I²R)	Calentamiento por resistencia en los devanados del estator
Pérdidas de hierro (pérdidas en el núcleo)	Histéresis y corrientes parásitas en los núcleos magnéticos
Corrientes parásitas en los imanes	Especialmente con altas frecuencias de conmutación
Pérdidas por fricción y mecánicas	Pérdidas en rodamientos y arrastre de aire, aunque mínimas en el diseño

 

Por lo tanto, un sistema de refrigeración adecuado no es solo una función de apoyo, sino que es esencial para aprovechar al máximo la potencia de los motores de flujo axial.

Refrigeración por aire: Simplicidad y rentabilidad

Cómo funciona

La refrigeración por aire utiliza convección natural o forzada (ventiladores o canales de flujo de aire) para disipar el calor de las superficies del estator y el rotor.

Refrigeración por aire natural: Disipación pasiva mediante el flujo de aire ambiental.

Refrigeración por aire forzado: Sopladores o ventiladores axiales impulsan el aire a través de los canales del motor o sobre aletas.

Pros	Contras
√ Diseño simple	× Capacidad térmica limitada (~1–3 W/cm²)
√ Menor costo	× Menos eficaz en espacios compactos y cerrados
√ Sin mantenimiento de refrigerante	× Sensible a la temperatura ambiente
√ Ligero

Mejores casos de uso

• Aplicaciones de densidad de potencia baja a media
• Bicicletas eléctricas, patinetes, drones pequeños
• Entornos con buena circulación de aire

Tabla de rendimiento de refrigeración por aire

Parámetro	Valor típico
Potencia continua máxima	< 10–15 kW
Capacidad de flujo de calor	1–3 W/cm²
Rango de temperatura	30–90 °C
Penalización de peso	Mínima
Necesidad de mantenimiento	Baja

 

Refrigeración líquida: gestión térmica de alta potencia

Cómo funciona

La refrigeración líquida implica la circulación de un fluido (normalmente agua, glicol o un fluido dieléctrico) a través de canales integrados en el estator o alrededor de él, y a veces en el rotor. El líquido absorbe y transfiere calor a un intercambiador de calor o radiador.

Existen varias configuraciones:

• Refrigeración de la camisa del estator: Canales de fluido alrededor del estator exterior.
• Refrigeración de canal integrado: Contacto directo del líquido con los devanados o el núcleo de cobre.
• Refrigeración por inmersión: Sumergir el motor en fluido dieléctrico.

Pros	Contras
√ Alta eficiencia de refrigeración (10–100 W/cm²)	× Mayor complejidad y costo del sistema
√ Diseño compacto y modular	× Riesgo de fugas
√ Operación estable a ciclos de trabajo altos	× Requiere bombas de refrigerante y radiadores

 

Mejores casos de uso

• Vehículos eléctricos de alto rendimiento
• Aviación y aeroespacial
• Robótica industrial de alta velocidad

Rendimiento de refrigeración líquida

Parámetro	Valor típico
Potencia continua máxima	Hasta 300 kW
Capacidad de flujo de calor	10–100 W/cm²
Rango de temperatura	30–130 °C
Penalización de peso	Moderada
Necesidad de mantenimiento	Media a alta

 

Tecnologías de refrigeración avanzadas: Más allá de los sistemas tradicionales

A medida que evolucionan los motores de flujo axial, también lo hacen sus necesidades de refrigeración. A continuación, se presentan técnicas de refrigeración de última generación que se están explorando o implementando en prototipos y fabricación avanzada:

Tubos de calor y cámaras de vapor

Utilizan fluidos de cambio de fase para transportar rápidamente el calor desde el estator hasta un disipador de calor.

• Sistema pasivo, no requiere bomba.
• Excelente para puntos calientes localizados.
• Utilizado en sistemas aeroespaciales y de micromotores.

Refrigeración por inmersión dieléctrica

En lugar de circular agua o glicol, el motor se sumerge completamente en un fluido dieléctrico no conductor (como 3M Novec o aceite mineral).

• Refrigeración por contacto directo del estator y el rotor
• Sin riesgo de cortocircuito
• Alto rendimiento térmico

Materiales de Cambio de Fase (PCM)

Los PCM absorben grandes cantidades de calor durante la transición de fase (de sólido a líquido), lo que permite un amortiguamiento térmico en ráfagas cortas de alta carga.

• Ideal para ciclos de trabajo intermitentes.
• Común en defensa y aeroespacial.

Estructuras de Refrigeración Integradas

La fabricación aditiva (impresión 3D) permite la creación de canales de refrigeración internos dentro de las laminaciones o carcasas del estator, lo que mejora la transferencia de calor sin necesidad de tuberías tradicionales.

Resumen comparativo: Métodos de refrigeración para motores de flujo axial

Tipo de refrigeración	Tasa de eliminación de calor	Complejidad	Costo	Fiabilidad	Mejor para
Aire (natural)	Baja (1–2 W/cm²)	Muy baja	Bajo	Alta	Motores de baja potencia, sistemas abiertos
Aire (forzado)	Media (2–5)	Baja	Bajo	Alta	Movilidad eléctrica de consumo, ventiladores de baja velocidad
Camisa líquida	Alta (10–50)	Media	Media	Alta	Vehículos eléctricos, robótica, motores compactos de alta potencia
Inmersión líquida directa	Muy alta (hasta 100)	Alta	Alta	Media	Aeroespacial, deportes de motor, robótica
Inmersión en dieléctrico	Muy alta	Alta	Alta	Media	Aplicaciones selladas de alto rendimiento
Cámaras de vapor/tubos de calor	Media-alta	Media	Media	Media	Aeroespacial, drones, refrigeración en espacios reducidos
PCM	Baja (amortiguada)	Media	Media	Baja	Sistemas de operación de corta duración o en ráfagas

 

Consideraciones de Diseño desde la Perspectiva del Fabricante

Al diseñar y fabricar motores de flujo axial, la elección del método de refrigeración debe abordarse desde el principio de la fase de desarrollo. Nos centramos en los siguientes factores:

Diseño del Núcleo y el Devanado

Los conjuntos compactos de estator y rotor requieren factores de relleno de cobre optimizados y pilas de laminación que faciliten el flujo de aire o el contacto con el refrigerante.

Para la refrigeración líquida, las ranuras o canales empotrados deben mecanizarse o fundirse con precisión.

Carcasa y Envolvente

Debe alojar bombas, puertos o aletas, según el sistema de refrigeración.

La fundición a presión o el mecanizado CNC ayudan a optimizar la forma de los disipadores de calor externos.

Selección de Materiales

La conductividad térmica, la resistencia a la corrosión y las propiedades dieléctricas son fundamentales.

Uso de aleaciones de aluminio, polímeros de alto rendimiento y recubrimientos.

Seguridad y Pruebas

Las pruebas de fugas, la validación de ciclos térmicos y los sellos redundantes son obligatorios para la refrigeración líquida.

Los sistemas de inmersión dieléctrica requieren comprobaciones completas del aislamiento eléctrico.

Como fabricante a medida, ofrecemos:

• Laminaciones personalizadas de la pila de estator y rotor, optimizadas para refrigeración.
• Carcasas moldeadas o mecanizadas con canales integrados.
• Análisis térmico completo y simulaciones de refrigeración durante la fase de diseño.

Aplicaciones del mundo real y estudios de casos

Motor de tracción EV con refrigeración líquida

• Potencia del motor: 150 kW
• Refrigeración: Camisa de líquido integrada
• Resultado: Se mantiene por debajo de 85 °C durante la carga continua, con un volumen un 30 % menor que el equivalente radial

Motor de propulsión de drones con aire forzado

• Potencia del motor: 5 kW
• Refrigeración: Ventilador axial integrado en el cubo del rotor
• Resultado: Sistema ligero y simplificado de menos de 4 kg, rendimiento constante con un flujo de aire mínimo

Articulación robótica industrial con refrigeración por inmersión

• Potencia del motor: 20 kW
• Refrigeración: Inmersión dieléctrica basada en fluorinert
• Resultado: Aumento del 40 % en el ciclo de trabajo; reducción de la temperatura máxima localizada en 18 °C

El futuro de la refrigeración de motores de flujo axial

Con la expansión de la electrificación en todos los sectores, la necesidad de una refrigeración más inteligente e integrada seguirá en aumento. Las tendencias incluyen:

• Simulaciones de gemelos digitales para optimización térmica
• Nanorrecubrimientos para reducir la resistencia superficial a la transferencia de calor
• Bombas de líquido controladas por IA que modulan el caudal en función de la carga
• Bombas multifásicas compactas y miniintercambiadores de calor para sistemas integrados

La industria está evolucionando hacia la refrigeración como sistema, donde el control del motor, la retroalimentación de los sensores y la monitorización dinámica de la carga ayudan a optimizar el rendimiento en tiempo real.

Conclusión

La refrigeración no es solo un accesorio para los motores de flujo axial; es un factor clave en el rendimiento, la fiabilidad y la vida útil. Ya sea mediante convección de aire simple o inmersión dieléctrica de vanguardia, elegir la solución de refrigeración adecuada requiere un equilibrio entre rendimiento, coste, complejidad y viabilidad de integración.

Como fabricante, nos comprometemos a ofrecer motores de flujo axial y núcleos de motor diseñados para un rendimiento térmico óptimo. Desde el prototipado hasta la producción, nuestro equipo colabora con usted para implementar el mejor método de refrigeración para su aplicación.

En el mundo de los motores eléctricos, la arquitectura de diseño desempeña un papel crucial a la hora de determinar el rendimiento, la eficiencia y la idoneidad para diferentes aplicaciones. Dos categorías principales han recibido una atención considerable: los motores de flujo axial y los motores de flujo radial.

Estos motores difieren en la forma en que el flujo magnético fluye a través del estator y el rotor, lo que resulta en características únicas que los ingenieros deben considerar al seleccionar un motor para un caso de uso determinado.

¿Qué es un motor de flujo radial?

Un motor de flujo radial (RFM) es la arquitectura de motor eléctrico tradicional y más utilizada. En este diseño, el flujo magnético fluye radialmente, desde el centro hacia afuera (o viceversa), perpendicular al eje de rotación. El estator rodea el rotor, que gira sobre un eje central.

Componentes clave

• Rotor: Cilíndrico y ubicado dentro del estator.
• Estator: Alberga los devanados y rodea el rotor.
• Dirección del flujo: Radial (del centro al borde o viceversa).

Aplicaciones típicas

 

• Vehículos eléctricos (VE)
• Electrodomésticos
• Bombas y compresores
• Automatización industrial

¿Qué es un motor de flujo axial?

Un motor de flujo axial (AFM), también conocido como motor de disco o de placa, presenta una geometría diferente. En esta configuración, el flujo magnético fluye paralelo al eje de rotación, de un lado del motor al otro. El rotor y el estator están dispuestos uno frente al otro, en lugar de concéntricos.

Componentes clave

• Rotor: Forma de disco plano, colocado entre o junto a los discos del estator.
• Estator: También con forma de disco, a menudo colocado a ambos lados del rotor.
• Dirección del flujo: Axial (paralelo al eje).

Aplicaciones típicas

• Sistemas de propulsión aeroespacial
• Movilidad eléctrica (bicicletas eléctricas, patinetes eléctricos)
• Robótica y drones
• Transmisiones industriales compactas

Comparación de diseños

Característica	Motor de flujo axial	Motor de flujo radial
Dirección del flujo	Axial (paralela al eje)	Radial (perpendicular al eje)
Forma	Disco o tipo “pancake”	Cilíndrica
Densidad de potencia	Mayor (hasta un 30 % más)	Moderada
Densidad de par	Alta debido al gran diámetro del rotor	Menor que en el MFA
Eficiencia de refrigeración	Mejor (trayectoria térmica más corta)	Estándar
Eficiencia de tamaño	Compacto y plano	Longitud axial más larga
Complejidad de fabricación	Mayor (requiere ensamblaje de precisión)	Más fácil de fabricar
Costo	Generalmente más alto	Generalmente más bajo
Madurez en producción en serie	Tecnología emergente	Altamente madura
Más adecuado para	Sistemas compactos con alto par	Uso general e industrial

 

Métricas de rendimiento: par, potencia y eficiencia

Par

Los motores de flujo axial suelen ofrecer un mayor par por unidad de volumen que los motores de flujo radial debido a su mayor diámetro efectivo de rotor. Esto resulta especialmente útil en aplicaciones de accionamiento directo.

Por ejemplo:

• Un motor de flujo axial de alto rendimiento puede entregar 15 Nm/kg.
• Un motor de flujo radial comparable entrega alrededor de 10-12 Nm/kg.

Densidad de potencia

La geometría plana de los motores de flujo axial permite una densidad de potencia hasta un 30-50 % mayor, lo cual es crucial en aplicaciones como drones, motocicletas eléctricas o propulsión de aeronaves.

Eficiencia

Los motores de flujo axial pueden alcanzar eficiencias del 96 % o superiores, especialmente en diseños optimizados de baja velocidad y alto par. Los motores de flujo radial suelen alcanzar un máximo de alrededor del 92-94 %, aunque los diseños modernos con imanes permanentes están alcanzando este nivel.

Gestión térmica y refrigeración

La gestión térmica es un factor clave en el diseño de motores. Los motores de flujo axial tienen una trayectoria térmica inherentemente más corta, lo que significa que el calor generado en los devanados se puede disipar con mayor eficacia, especialmente cuando se utilizan estatores dobles. Esto permite:

• Mayor potencia de salida continua
• Mejor integración con sistemas de refrigeración por agua o aceite

Sin embargo, los motores de flujo radial son más fáciles de refrigerar con diseños de flujo de aire gracias a su carcasa cilíndrica, lo que los hace más adecuados para la refrigeración por ventilador en entornos industriales.

Criterios de selección para ingenieros

Al elegir entre motores de flujo axial y radial, tenga en cuenta lo siguiente:

Criterio	Opción recomendada
Alto par en espacio reducido	Motor de flujo axial (MFA)
Producción en masa sensible al costo	Motor de flujo radial (MFR)
Tecnología probada y cadena de suministro	MFR
Diseño innovador o crítico en peso	MFA
Facilidad de integración en sistemas estándar	MFR

 

Una motocicleta eléctrica de alto rendimiento requiere un motor de menos de 10 kg que ofrezca un par superior a 200 Nm en un formato compacto. Un motor de flujo axial sería ideal debido a su alta relación par-peso. Por el contrario, una línea de transporte industrial, donde el coste y el tiempo de funcionamiento son cruciales, podría optar por un motor de inducción de flujo radial.

Fabricación y escalabilidad

Si bien los motores de flujo axial ofrecen numerosas ventajas técnicas, su complejidad de fabricación es mayor:

• La alineación de las caras del rotor y del estator doble debe ser precisa.
• Los entrehierros deben controlarse rigurosamente.
• La posición del imán es más crítica.

Los motores de flujo radial se benefician de décadas de experiencia en fabricación, lo que conduce a:

• Menores costos de producción
• Alta confiabilidad
• Integración más sencilla en la cadena de suministro

Los fabricantes que buscan una rápida expansión podrían preferir los RFM por ahora, mientras que los AFM son más adecuados para aplicaciones premium, con espacio limitado o de alto rendimiento.

Perspectiva de fabricación: Nuestra oferta

Como fabricantes, nos especializamos en núcleos de motores de flujo radial y axial. Nuestras avanzadas tecnologías de estampado y laminación permiten ensamblajes de núcleos precisos para:

• Motores de flujo axial con topologías de doble rotor o doble estator que garantizan una alta densidad de par.
• Motores de flujo radial para tracción de vehículos eléctricos, aplicaciones industriales y servo, que equilibran rendimiento y coste.

Utilizamos acero eléctrico de alta calidad (espesor de laminación de 0,2 a 0,35 mm), bobinado de estator automatizado e integración de imanes a medida para optimizar el rendimiento.

Ventajas y desventajas del diseño

Ventajas de los motores de flujo axial

• Alta densidad de par para aplicaciones compactas
• Menor peso y menor longitud
• Disipación térmica superior
• Ideal para aplicaciones en ruedas o bujes en vehículos eléctricos y drones

Limitaciones

• Mayor dificultad de fabricación
• Mayores costos unitarios en volúmenes pequeños
• Menos proveedores y socios

Ventajas de los motores de flujo radial

• Tecnología probada con una amplia base de proveedores
• Rentable y escalable
• Fácil de mantener y reemplazar

Limitaciones

• Menor densidad de par por unidad de volumen.
• Menos compacto en dirección axial.

Aplicaciones por industria

Industria	Tipo de motor preferido	Razón
Vehículos eléctricos	Radial (convencional) / Axial (premium)	Radial por costo; axial por rendimiento, ej. motores en rueda
Aeroespacial	Axial	Ligero, compacto, alto par
Automatización industrial	Radial	Fiabilidad probada, integración más sencilla
Robótica/Drones	Axial	Ahorro de peso y diseño compacto
Bicicletas eléctricas/Patinetes	Axial	Diseño compacto, par a bajas RPM
Bombas/Ventiladores	Radial	Forma cilíndrica estándar bien adaptada

 

Casos de uso del mundo real

Ejemplo de Flujo Axial: YASA Motors

YASA, empresa británica, desarrolló motores de flujo axial utilizados en deportivos de alto rendimiento como el Koenigsegg Regera y el Ferrari SF90. Estos motores son ultrafinos, ligeros y altamente eficientes, ofreciendo densidades de par superiores a 20 Nm/kg.

Ejemplo de Flujo Radial: Tesla Model 3

El Tesla Model 3 utiliza motores de imanes permanentes de flujo radial, optimizados para la fabricación a escala y que buscan un equilibrio entre eficiencia y coste. La arquitectura está probada y se integra a la perfección con los sistemas tradicionales de refrigeración y control.

A medida que evoluciona la industria de la movilidad eléctrica, se espera que los motores de flujo axial desempeñen un papel más importante en aplicaciones donde predominan las limitaciones de espacio y peso, como:

• Aeronaves eVTOL
• Vehículos eléctricos compactos
• Robótica de alta velocidad

Dicho esto, los motores de flujo radial seguirán siendo el estándar en aplicaciones industriales debido a su bajo costo, simplicidad y disponibilidad. Las principales empresas también están desarrollando diseños híbridos que incorporan lo mejor de ambas arquitecturas.

Las innovaciones incluyen:

• Estatores de estado sólido
• Piezas de motor impresas en 3D
• Materiales compuestos avanzados para reducir el peso
• Plataformas modulares de flujo axial para una fácil integración

Los motores de flujo axial y radial tienen su lugar en el universo en expansión de aplicaciones de motores eléctricos.

• Elija el flujo axial cuando el espacio, el peso y la densidad de par sean cruciales.
  Opte por el flujo radial cuando el costo, la disponibilidad y la confiabilidad sean prioritarios.

Como fabricantes, seguimos innovando en ambos ámbitos, ofreciendo soluciones de motor a medida para clientes de los sectores automotriz, aeroespacial, robótico y de automatización industrial. Ya sea que esté construyendo la próxima generación de autos eléctricos o sistemas de automatización compactos, seleccionar la arquitectura de motor adecuada es el primer paso hacia el rendimiento y el éxito.