Los motores eléctricos ya estaban en algunos lugares de los coches convencionales, como los que sirven para mover espejos, elevalunas eléctricos, asientos, etc. Pero ahora han dado un paso más, sustituyendo a los motores de combustión en los vehículos eléctricos. Por eso, merece la pena conocer este tipo de motores más de cerca, así como los tipos existentes.
Como sabrás, en los coches eléctricos no solo existe un motor, sino que hay varios de ellos en la mayoría de los casos. Aunque es cierto que en algunos equipos más económicos y pequeños hay solo uno en uno de sus ejes, para impulsar las ruedas delanteras o traseras, lo normal es que haya más, como los motores duo o dobles, los de tres motores como el Audi e-Tron S, con uno en el eje delantero y dos para el eje trasero, o cuatro, en los de gama alta o deportivos, siendo cada uno para una rueda.
Motores de CC o CA
Los coches eléctricos no utilizan motores de corriente continua (CC) para la propulsión principal. La mayoría de los coches eléctricos modernos funcionan con motores de corriente alterna (CA), principalmente por dos razones:
- Eficiencia: son generalmente más eficientes que los motores de CC, lo que significa que pueden convertir más energía eléctrica en movimiento, y no tanto desperdiciada en forma de calor. Esto se traduce en un mayor alcance y un menor consumo de energía para el vehículo.
- Simplicidad: son más simples en cuanto a su diseño y construcción que los motores de CC. Esto los hace más económicos de fabricar y más confiables en su funcionamiento. Por otro lado, los generadores, como los del KERS, también producen corriente alterna que puede ser inyectada de forma directa a los motores motrices o convertirse en CC para cargar la batería. Tampoco hay que olvidar que el control de velocidad de los motores CA es más sencilla que los de CC, que necesitan de un sistema de control especial.
Sin embargo, la CC sí se utiliza en algunos componentes de los coches eléctricos, como la batería, que almacena energía en forma de CC, pero que luego pasa por un conversor para transformarse en CA, similar al que usas para cargar tu móvil o portátil, pero a mayor escala. Además, la electrónica de control y otros elementos también funcionan con CC directamente. Incluso existen algunos cargadores o estaciones de carga que trabajan en CC, pero tendrán que tener un conversor para pasar a corriente alterna…
La diferencia de eficiencia entre motores CC y CA puede variar entre 5% y 20%, dependiendo del diseño específico del motor y las condiciones de funcionamiento, con eficiencias de unos 80% y 90% respectivamente. Ten en cuenta que la estructura interna de devanados y demás es diferente en ambos, y ahí es donde radica la diferencia…
Motores síncronos vs asíncronos
En el mundo de los motores eléctricos, dos variantes se enfrentan en una lucha por la sincronía: los motores síncronos y los asíncronos. Cada uno tiene sus propias ventajas y desventajas, como era de esperar. Son los fabricantes los encargados de elegir una u otra según sus necesidades.
- Asíncronos: son ágiles que siempre van un paso por delante. El campo magnético gira un poco más rápido que el rotor, creando un desfase que genera par y movimiento. Son más simples, económicos y robustos, ideales para aplicaciones como bombas, ventiladores o lavadoras o coches donde interese más la fiabilidad o robustez. Sin embargo, son menos eficientes y precisos que sus rivales síncronos.
- Síncronos: se mueven al unísono, es decir, el campo magnético y el rotor giran a la misma velocidad, sincronizados como un ballet. Son más eficientes, precisos y controlables, ideales para aplicaciones más exigentes.. Sin embargo, son más caros y complejos que los motores asíncronos.
Ahora bien, independientemente de si son síncronos o asíncronos, dentro de estos podemos hacer otra subdivisión como la que hago en el siguiente apartado…
Tipos de motores según su arquitectura
Los tipos de motores para coches eléctricos que son más comunes son:
- Motor síncrono de reluctancia: es un motor síncrono provisto de un rotor con partes metálicas. La conmutación se consiguen mediante bobinas en este caso, por lo que son ellas quienes crean un campo magnético para producir el giro, lo que hace que los polos del rotor se atraigan y generen par motor y velocidad de giro. Este tipo de motores se caracteriza por ofrecer altos niveles de par y potencia, especialmente a altas velocidades, pero también son robustos y económicos. Eso sí, son más ineficientes a bajas revoluciones, además de algo más ruidosos, y necesidad de elementos adicionales para la corrección en las ondulaciones.
- Motor síncrono de imanes permanentes: puede ser de flujo radial (perpendicular al eje de giro del rotor) o axial (integrado en el mismo eje), algo que dependerá de la posición del campo magnético de inducción. Al contar con imanes permanentes, no necesitará de una inducción para el campo magnético, por lo que no sufre pérdidas de energía en el rotor y puede ser más pequeño y compacto. Además, es ligero, silencioso y muy eficiente a bajas revoluciones. Es el que utiliza el Tesla Model 3, por poner un ejemplo. Pero ojo, porque no todo son ventajas, como contrapartida, es bastante caro y para obtener las tierras raras para los imanes permanentes, se destruye más el medio ambiente, además de que se pueden desmagnetizar con el tiempo y necesitarían un cambio. Por otro lado, necesitan mecanismos adicionales como sensor de posición, mecanismo de arranque y controlares electrónicos adicionales para funcionar. Dentro de estos los podemos encontrar tanto en la variante brushless o sin escobillas, como las versiones con escobillas, que son menos fiables, ya que las escobillas se desgastan con el roce y se deben sustituir… si recuerdas los coches del Scalextric, también tenían unas escobillas en los bajos para hacer contacto con los rieles que llevaban la corriente en la pista, y se desgastaban, por lo que había que cambiarlas… pues algo parecido.
- Motor de inducción: es un tipo de motor asíncrono, a diferencia de los dos anteriores. Y es aquel en el que la corriente eléctrica que atraviesa el bobinado del estator es la que genera el campo magnético. Funciona con CA monofásica con un campo magnético alterno, o con corriente trifásica con un campo magnético rotativo denominado RMF. Este motor es utilizado porque es simple, barato y genera poco ruido y vibraciones, además de ser fiable. No obstante, no es ligero, puede ser más grande, y genera pérdidas en forma de calor, lo cual lo hace más ineficiente.
Antes de finalizar el artículo, hay que decir que en la actualidad se están investigando nuevas variantes que mejoran a las ya existentes, como algunos que usan superconductores, etc.
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