Los 4 tipos principales de motores eléctricos utilizados en los VE: Mi guía sencilla

Los vehículos eléctricos son muy silenciosos y rápidos. También me parecieron muy sencillos. El tipo de motor de un vehículo eléctrico es como el corazón del coche. Influye en su conducción, en la distancia que puede recorrer e incluso en su precio. He pasado muchas horas estudiando estos motores. Ahora quiero contarte lo que he aprendido. Este artículo le explicará los cuatro tipos principales de motores eléctricos de los vehículos eléctricos. Descubrirá las particularidades de cada uno de ellos. Después de leerlo, entenderá mucho mejor su vehículo eléctrico.

¿Qué es un motor eléctrico y por qué es importante en un vehículo?

Empecemos por los hechos sencillos. Un motor eléctrico es un dispositivo. Utiliza la electricidad para crear movimiento. En un vehículo eléctrico, este movimiento es lo que hace girar las ruedas. Sustituye al motor de combustión interna de los coches de gasolina. Un motor eléctrico es diferente de un motor de gasolina. Te proporciona un par motor instantáneo. Esto significa que en cuanto pisas el pedal, el coche acelera de inmediato.

El tipo de motor de un vehículo eléctrico es muy importante. El diseño del motor modifica la eficiencia del vehículo. También cambia su potencia y su peso. Algunos motores son muy buenos para dar mucha potencia. Otros motores están hechos para ser muy eficientes. Esto ayuda a que el coche recorra una distancia mayor con una sola carga de batería. El tipo de motor que elijas influye en la sensación de conducir el coche. Cuando conozcas los distintos tipos de motores eléctricos, sabrás por qué un vehículo puede parecer tan diferente de otro. El motor es la parte principal del sistema que hace avanzar el coche.

¿Se siguen utilizando los motores de corriente continua con escobillas en los vehículos eléctricos?

Hace mucho tiempo, solía jugar con la electrónica. Fue entonces cuando conocí el sencillo motor de corriente continua con escobillas. Se trata de un tipo de motor eléctrico muy antiguo. Funciona con una pieza llamada escobilla. La escobilla envía energía al rotor, y el rotor es la parte que gira. El rotor tiene unas bobinas de alambre llamadas devanados. Cuando la electricidad pasa por estas bobinas, crea un campo magnético. Este campo empuja al estator, que es la parte que no se mueve. Este empuje hace girar al rotor. Una pieza llamada conmutador ayuda al rotor a seguir girando.

Los motores de corriente continua con escobillas son sencillos y es fácil controlar su velocidad. Pero tienen un gran problema. La escobilla se desgasta con el tiempo. Esto significa que hay que repararla o sustituirla. Por eso, no verá este motor de CC en los nuevos vehículos eléctricos de las grandes compañías automovilísticas. A veces se utilizan en proyectos de VE más pequeños, hechos en casa, o en vehículos eléctricos muy ligeros, porque no son caros. Pero para un coche de tamaño normal, su velocidad limitada y su necesidad de reparación los convierten en una mala elección.

¿Por qué es una buena elección el motor de corriente continua sin escobillas?

El motor de corriente continua sin escobillas (o motor BLDC) es mucho mejor que el que tiene escobillas. Como su nombre indica, este motor no tiene escobillas. Utiliza electrónica inteligente para cambiar la dirección del campo magnético en el estator. Esto hace que el motor dure más y consuma menos energía. He notado que estos motores son una muy buena opción. Necesitan menos reparaciones porque no tienen piezas que se desgasten con facilidad. Este diseño sin escobillas es una característica importante.

Los motores BLDC tienen una buena densidad de potencia. Esto significa que pueden generar mucha potencia pero siguen siendo pequeños y ligeros. Proporcionan una buena potencia de giro (par) y no gastan mucha energía. Puede encontrar este motor DC sin escobillas en vehículos eléctricos más pequeños como scooters, e-bikes y algunos coches pequeños. Sus características los convierten en una buena opción para muchos usos. Estos motores bldc son conocidos por funcionar bien y son un tipo de motor popular para muchas cosas.

¿Cómo funciona el motor de inducción de CA?

El motor de inducción de CA es muy potente y fiable. Me sorprendió saber que Nikola Tesla inventó este tipo de motor hace más de un siglo. Un motor de inducción es especial. No tiene un imán permanente en el rotor. En su lugar, utiliza un campo magnético giratorio en el estator. Este campo crea una corriente eléctrica en el rotor. Esta corriente crea un segundo campo magnético. Cuando los dos campos magnéticos trabajan juntos, hacen girar el rotor.

Este tipo de motor es famoso por ser muy resistente y duradero. También es barato de fabricar. Como no utiliza imanes, la empresa no tiene que preocuparse por el elevado precio de los materiales especiales. El conocido Tesla Model S utilizó un motor de inducción cuando salió al mercado. Estos motores de inducción de CA son muy fuertes y pueden generar mucho par. Pero, pueden gastar un poco más de energía a bajas velocidades cuando los comparas con otros tipos de motores. El diseño simple del rotor y el estator significa que están hechos para durar mucho tiempo.

¿Por qué son tan populares los motores síncronos de imanes permanentes?

Hoy en día, la mayoría de los nuevos vehículos eléctricos tienen motores síncronos de imanes permanentes (PMSM). Creo que es la mejor tecnología para hacer avanzar un VE en estos momentos. Este motor síncrono tiene potentes imanes permanentes en el rotor. El estator genera un campo magnético giratorio. El imán permanente del rotor sigue este campo. Gira exactamente a la misma velocidad. Por eso lo llamamos motor síncrono.

La razón principal por la que los PMSM son tan populares es que son muy eficientes y tienen una alta densidad de potencia. El rotor ya tiene un campo magnético gracias a su imán permanente. Por tanto, el motor no necesita utilizar más electricidad para crear uno. Esto hace que el motor ahorre mucha energía. Esto significa que el vehículo puede recorrer una distancia más larga. Los motores pmsm también tienen una densidad de par asombrosa. Esto le da al vehículo muy buen rendimiento. Muchos vehículos eléctricos populares de marcas como Chevrolet, Hyundai e incluso los nuevos modelos de Tesla utilizan motores síncronos de imanes permanentes.

¿Es el motor de reluctancia conmutada una opción de futuro?

El motor de reluctancia conmutada (SRM) es una opción muy interesante. Me parece una opción menos conocida para los vehículos eléctricos. Al igual que un motor de inducción, un motor de reluctancia conmutada no tiene imanes permanentes. El rotor es una simple pieza de acero que tiene protuberancias, como dientes. El estator tiene bobinados. Un ordenador envía pequeñas ráfagas de electricidad a determinados bobinados en el momento perfecto. Esto tira de los dientes del rotor hacia la parte alimentada del estator. Esta acción hace girar el rotor.

Lo mejor de un SRM es que es muy barato y de construcción robusta. El rotor no tiene bobinados ni imanes permanentes, lo que lo hace barato y resistente. Pero tienen algunos problemas. Los SRM pueden tener problemas de par desigual. Esto puede hacer que tiemblen o hagan mucho ruido. Para que funcionen sin problemas, se necesita una electrónica de potencia muy inteligente y compleja. Algunas empresas están estudiando el motor de reluctancia conmutada para coches, pero hoy en día no es habitual en vehículos eléctricos por el ruido y la dificultad de los controles. El diseño del srm es sencillo, pero no su control.

¿Cómo se comparan los distintos tipos de motores utilizados en los vehículos eléctricos?

Resulta útil observar los distintos tipos de motores que se utilizan unos junto a otros. Cada tipo de motor tiene sus ventajas y sus inconvenientes. Una empresa automovilística tiene que pensar en el coste, el rendimiento y la eficiencia. Deben encontrar un buen equilibrio cuando eligen un motor para un nuevo vehículo eléctrico. La elección del tipo de motor es muy importante para el vehículo.

He aquí una sencilla tabla para comparar los cuatro principales motores eléctricos utilizados en los vehículos eléctricos:

Como puede ver, el motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) es el que mejores resultados da en cuanto a ahorro de energía y potencia. Pero tiene un coste más elevado debido a los materiales caros del imán permanente. El motor de inducción de CA ofrece una buena combinación de rendimiento sólido y precio más bajo.

¿Qué tipo de motor utilizan los famosos vehículos eléctricos?

Siempre es interesante ver lo que hacen las grandes empresas automovilísticas. Mirar qué motores utilizan en sus vehículos eléctricos nos dice mucho sobre la tecnología.

• Tesla Model S/X (Primeros modelos): Utilizaba sobre todo un motor de inducción de corriente alterna. Me pareció interesante porque demostraba la potencia y fiabilidad del motor.
• Tesla Model 3/Y: Utiliza motores síncronos de imanes permanentes (PMSM). Este cambio demuestra que querían obtener la mayor eficiencia y la mayor distancia de conducción.
• Chevrolet Bolt EV: Este popular vehículo eléctrico utiliza un motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) porque tiene una gran potencia para su tamaño y es muy eficiente.
• Nissan Leaf: También utiliza un motor síncrono.
• Toyota Prius (Híbrido): Utiliza una especie de motor de imanes permanentes para ayudar al motor de gasolina.
• BMW i3: Este vehículo también utiliza un tipo especial de motor síncrono.

El patrón que veo es que cada vez más empresas utilizan motores de imanes permanentes (PMSM). Lo hacen porque estos motores rinden mejor, sobre todo porque las empresas se esfuerzan por obtener la mayor distancia de conducción posible de sus baterías. El alto par de los PMSM proporciona a los coches una gran velocidad desde el principio.

¿Cuál es el mejor tipo de motor para un vehículo eléctrico?

La gente me hace esta pregunta a menudo. Y la respuesta real es la siguiente: no hay un único motor "mejor" para todo. El mejor tipo de motor cambia en función del objetivo principal del coche. Si una empresa quiere hacer un vehículo eléctrico que sea sencillo y no cueste mucho, puede buscar un motor de inducción o quizá un srm más adelante. El menor coste de un motor de inducción puede abaratar la compra de todo el vehículo.

Pero, si el plan es fabricar un coche que pueda recorrer la mayor distancia y acelerar la mayor velocidad, entonces los motores síncronos de imanes permanentes (pmsms) son la mejor opción en estos momentos. La alta densidad de potencia de un pmsm permite obtener más potencia de un motor eléctrico más pequeño y ligero. Esto ayuda a que todo el vehículo sea más ligero y ahorre más energía. Así pues, el "mejor" motor es un equilibrio entre el precio, lo bien que funciona y la cantidad de energía que ahorra para un determinado vehículo eléctrico. Los motores utilizan diferentes tipos de tecnología para hacer que el coche se mueva.

¿Cuál es el futuro de los motores eléctricos?

Cuando pienso en el futuro, veo muchas ideas nuevas y apasionantes para la tecnología de los motores eléctricos. El principal problema de los populares motores de imán permanente es que necesitan materiales especiales llamados metales de tierras raras para el imán permanente. Estos materiales pueden costar mucho dinero. También puede ser difícil conseguirlos. Por esta razón, muchas empresas están creando nuevos diseños de motores. Estos diseños utilizan menos imanes, o ninguno. Pero siguen intentando mantener el alto rendimiento y la alta potencia que tiene un PMSM.

También es posible que veamos versiones mejoradas del motor de reluctancia conmutada (srm). Podrían tener mejores sistemas de control para hacerlos más silenciosos y suaves. También es posible que veamos nuevos tipos de motores síncronos que no necesiten imanes caros para funcionar. El objetivo principal nunca cambia. Consiste en hacer el motor eléctrico más pequeño, menos pesado, más barato y que ahorre más energía. A medida que mejoren las baterías, mejorarán también los motores. Esto hará que los vehículos eléctricos del futuro sean aún mejores que los que conducimos ahora. Los motores son una parte muy importante de este cambio.

Aspectos clave que conviene recordar

• El motor eléctrico es como el corazón de un VE. Utiliza la electricidad para crear movimiento y decide cómo se siente el coche al conducirlo.
• Existen cuatro tipos principales de motores eléctricos: CC sin escobillas (BLDC), inducción de CA, síncrono de imán permanente (PMSM) y reluctancia conmutada (SRM).
• Motores de corriente continua con escobillas son un tipo de tecnología antigua. No se utilizan en los nuevos coches eléctricos que se pueden comprar hoy en día.
• Motores de inducción de CA son resistentes, fiables y no cuestan mucho de fabricar. Tesla era famoso por usarlos.
• Motores síncronos de imanes permanentes (PMSM) son la opción más común en estos momentos. Son los que mejor ahorran energía y dan mucha potencia para su tamaño. Esto proporciona al coche una mayor distancia de conducción y mejores prestaciones.
• El "mejor" motor es diferente para cada coche. Es un equilibrio entre el precio, el rendimiento y el ahorro de energía.