Con su llegada definitiva a la industria del automóvil, el motor eléctrico se ha convertido en un elemento cada vez más importante. La necesitad de un modelo de movilidad de cero emisiones ha llevado a los fabricantes a recurrir masivamente a esta tecnología, a falta de otras opciones válidas. Un giro que se ha traducido en una optimización del motor eléctrico, como gran alternativa a los motores de combustión interna. Como ya te comentamos en este blog, Schaeffler se ha lanzado a la producción de motores eléctricos. En este nuevo post de REPXPERT, el Blog del Taller Mecánico, os proponemos un acercamiento a los principios de funcionamiento de los motores eléctricos.
El principio de funcionamiento de los motores eléctricos es sencillo. Vamos a explicarlo de forma elemental: Imaginad que tomamos un cable de cobre y lo enrollamos formando un gran ovillo alargado. Tomamos ese ovillo y lo colocamos entre los polos de un imán con forma de herradura. Si conectamos los extremos del cable a una batería, veremos como el ovillo se mueve. Esto es debido a que, cuando una corriente eléctrica recorre un cable, crea a su alrededor un campo magnético. Si colocamos ese ovillo de cable cerca de un imán, el campo magnético que hemos creado interactúa con el campo del imán permanente. Como sabes, dos imanes colocados uno cerca del otro atraen o repelen. Del mismo modo, el magnetismo temporal alrededor del cable atrae o repele el magnetismo permanente del imán.
Partes de un motor eléctrico
El motor eléctrico tiene dos elementos principales: el estator y el rotor. Vamos a verlos con detalle, junto con el resto de elementos más destacados del sistema.
Estator
Como su nombre indica, el estator es el elemento fijo, estático, del motor eléctrico. En su interior se encuentra el entramado de hilo de cobre, formando bobinas a través de las cuales pasa la electricidad que dará lugar al campo magnético. Cuenta con tres partes principales, el núcleo, el marco y el hilo o cable conductor. Del diseño de este bobinado de cobre depende en gran medida el rendimiento del motor, por lo que se ha convertido en un elemento clave. Schaeffler, que ha comenzado con la producción de motores eléctricos en serie, adquirió en 2018 la compañía especializada en tecnología de estatores Elmotec Statomat.
Rotor
El rotor es, como de nuevo su nombre indica, el elemento que gira en el interior del estator. Es el segundo elemento esencial del motor eléctrico. Dispone de un elemento magnético que reacciona al campo generado por el estator, haciéndolo girar. Este giro del rotor es la resultante de energía mecánica del sistema, que terminará por propulsar el vehículo.
Otros elementos
Además del estator y el rotor, el motor eléctrico requiere de un convertidor o inversor, que pase la energía continua que recibe de la batería y la transforme en corriente alterna (en los motores AC), un cargador que gestione el proceso de carga y, naturalmente, unas baterías que acumulen energía suficiente para proporcionar autonomía de funcionamiento.
Tipos de motores
Dependiendo de su aplicación, los motores eléctricos pueden funcionar con Corriente Continua (DC) o Corriente Alterna (AC). En función de si el rotor gira o no a la misma velocidad que el campo magnético generado por el estator, hablamos de motores síncronos o asíncronos. También hay que distinguir la posición del campo magnético inducido respecto al eje, que puede ser radial o axial. Además, en los motores eléctricos para vehículos híbridos, se está implantando la tipología sin escobillas o de imanes permanentes, que ofrecen un giro natural sin necesidad de campo eléctrico por lo que resultan más eficientes, aunque su producción es más costosa.
Funcionamiento
En el inicio, la batería comienza a proporcionar energía al estator, que genera el campo magnético que hace girar el rotor. Esta energía mecánica llega a través de la transmisión a las ruedas y el vehículo es propulsado mientras se presiona el acelerador. Al soltar el pedal, el campo magnético se interrumpe, y el rotor gira libremente recargando la batería y haciendo las veces de alternador.
Este sencillo proceso requiere menos elementos mecánicos que el de combustión interna, hecho que redunda en la menor necesidad de mantenimiento de estas mecánicas. Sin embargo, la búsqueda de la máxima eficiencia está llevando a desarrollar variantes del motor eléctrico que hacen necesaria la optimización de sistemas como el de refrigeración, cada vez más importante.
