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El motor eléctrico que rompe las reglas: funciona sin neodimio y quiere acabar con la dependencia de las tierras raras

  • Janire Manzanas
  • Graduada en Marketing y experta en Marketing Digital. Redactora en OK Diario. Experta en curiosidades, mascotas, consumo y Lotería de Navidad.

Astemo ha desarrollado un nuevo motor eléctrico que optimiza el flujo magnético para que los conjuntos de propulsión sean más ligeros y ocupen menos espacio. El diseño de este motor integra el inversor directamente dentro de su propia carcasa, eliminando los cables de alta tensión y los conectores  que suelen unir ambas unidades. Asimismo, para que el motor funcione a alto rendimiento de forma sostenida, Astemo ha rediseñado completamente el sistema de refrigeración. La nueva unidad de propulsión podría estar disponible en la industria automovilística para 2027.

Utilizando un sistema de motor síncrono de reluctancia, que genera fuerza de rotación al inducir magnetismo en un núcleo de rotor de hierro, se logra una alta potencia al incorporar imanes libres de tierras raras en el motor de accionamiento principal, empleado de forma continua para la propulsión. Esto permite sustituir los motores de imán permanente convencionales, que requieren grandes cantidades de elementos de tierras raras, en los sistemas de accionamiento de vehículos eléctricos de batería (BEV). En conjunto, el sistema proporciona una potencia total de 315 kW.

El nuevo motor eléctrico de Astemo

«La formación de polos magnéticos en el núcleo del rotor requiere un mayor flujo de corriente a través de las bobinas del estator (la parte estacionaria del motor), lo que supone un reto, ya que como consecuencia las bobinas se calientan más»; para solucionarlo, la empresa señala que esta estructura «reduce eficazmente el calor adicional generado en el motor».

Además, dado que los imanes integrados en el accionamiento auxiliar pueden actuar como fuerza de frenado durante las rotaciones por inercia del rotor del accionamiento principal, esto supondría una pérdida de energía. Por ello, Astemo explica que «el accionamiento auxiliar funciona sólo cuando es necesario para una asistencia de potencia de hasta 135 kW, frenando el consumo total de energía de todo el sistema de accionamiento del BEV».

Sin embargo, la compañía también advierte que «como estos utilizan electroimanes para generar la fuerza magnética del rotor, requieren cantidades significativas de cobre en el rotor. Con la creciente adopción de energías renovables y vehículos eléctricos, esto supone un posible riesgo de recursos para los motores de inducción y de campo bobinado, con una posible escasez de suministro de cobre».

Los motores BEV convencionales dependen en gran medida de los imanes permanentes en el rotor, fabricados con elementos de tierras raras como el neodimio, para generar campos magnéticos fuertes. Sin embargo, las tierras raras conllevan riesgos geopolíticos significativos, y garantizar un suministro estable ha sido un desafío.

Por otro lado, los imanes de ferrita, libres de tierras raras y fácilmente disponibles, tienen aproximadamente un tercio o menos de la fuerza magnética de los imanes convencionales. Esto significa que, para lograr la misma potencia, el motor tendría que ser significativamente más grande.

Como alternativa, se han adoptado motores de inducción y motores de campo bobinado, que no utilizan imanes permanentes. Sin embargo, dado que estos motores utilizan electroimanes para generar la fuerza magnética del rotor, requieren cantidades significativas de cobre. Con la creciente adopción de energías renovables y vehículos eléctricos, esto representa un posible riesgo de recursos, ya que podría generarse escasez de suministro de cobre para estos sistemas.

Por lo tanto, Astemo desarrolló un nuevo motor de reluctancia síncrona como una alternativa sostenible. Este nuevo motor genera fuerza de rotación utilizando diferencias en la resistencia magnética (reluctancia) basada en la forma del núcleo del rotor. Al desarrollar una estructura de «fundente multicapa» que divide la trayectoria de transmisión de fuerza magnética en múltiples capas y controlar la corriente para formar polos magnéticos dentro de la sección del núcleo del rotor, puede compensar la fuerza magnética generada por los imanes de neodimio. La formación de polos magnéticos en el núcleo del rotor requiere un mayor flujo de corriente a través de las bobinas del estator, que es la parte fija del motor, lo que plantea un desafío con el calentamiento de la bobina.

En cuanto a la potencia de salida, el motor de accionamiento principal utilizado de forma continua en los BEV es un motor síncrono de reluctancia asistido por imanes, que incorpora imanes de ferrita como elemento auxiliar, logrando una potencia de 180 kW mientras limita el aumento de tamaño al 30 % en comparación con los motores de imanes permanentes de tierras raras convencionales.

Para el motor de accionamiento auxiliar, se ha desarrollado un motor síncrono de reluctancia sin imanes, ya que los imanes en el accionamiento auxiliar podrían actuar como fuerza de frenado durante la rotación del rotor del motor principal, generando pérdida de energía. Por ello, la unidad auxiliar funciona únicamente cuando se requiere asistencia de potencia, aportando hasta 135 kW y reduciendo así el consumo total de energía de todo el sistema de accionamiento del BEV.

El nuevo motor eléctrico ofrece un rendimiento equivalente al de los motores BEV convencionales y reduce los riesgos de adquisición y la volatilidad de los precios asociados a las tierras raras.