Motores eléctricos sin tierras raras

Tipo de motor e idea básica

• El motor “sin imanes” de Renault es una máquina síncrona excitada eléctricamente (EESM / motor síncrono de campo bobinado).
• Sustituye los imanes permanentes de tierras raras del rotor por un electroimán energizado mediante anillos rozantes y escobillas de carbono (similar a un alternador).
• Hay cierta confusión en el hilo sobre CC vs CA; las aclaraciones dicen que son máquinas de CA conmutadas electrónicamente con un campo del estator controlado.

Eficiencia, rendimiento y concesiones

• Se informa que la potencia de excitación para el rotor es una pequeña fracción de la potencia total.
• La eficiencia del motor se sitúa en torno al 92%, frente a más del 95% de los mejores motores síncronos de imanes permanentes (PMSM); varios comentaristas subrayan que esto supone un aumento no trivial de las pérdidas.
• Inconvenientes: rotor más pesado y menos robusto mecánicamente, refrigeración más compleja, menor densidad de potencia y menor velocidad máxima alcanzable que los PMSM.
• Ventajas:
  • Sin dependencia de imanes de tierras raras ni de su desmagnetización dependiente de la temperatura.
  • Excelente debilitamiento de campo y potencialmente mayor eficiencia a alta velocidad / par moderado (por ejemplo, crucero en autopista).
  • Posibilidad de desenergizar por completo el rotor para funcionamiento en “ralentí” con arrastre mínimo y algunas ventajas de seguridad.

Escobillas frente a sin escobillas y mantenimiento

• Los EESM actuales al estilo Renault/BMW usan escobillas y anillos rozantes; se menciona una futura “excitación sin escobillas” mediante transformadores inductivos, pero no parece estar aún en producción en masa (no está claro / es discutido).
• Las escobillas se describen como piezas de desgaste, pero baratas y de larga duración (del orden de 100k–250k millas), y algunos comparan su sustitución con un mantenimiento del nivel del filtro del habitáculo.
• Otros se preocupan por la complejidad de acceso (por ejemplo, bajar el subchasis en algunos coches) y señalan que los motores PMSM o de inducción evitan por completo este modo de fallo.

Comparaciones con otras topologías de motor

• Los motores de inducción y las máquinas síncronas sin imanes han sido históricamente comunes, especialmente a gran escala.
• Los motores de inducción son más simples y robustos, pero menos eficientes; algunos EV los usan como motores auxiliares/delanteros que pueden apagarse por completo para evitar arrastre.
• Los EESM se sitúan entre los PMSM (los más eficientes, dependientes de tierras raras) y los motores de inducción (sin imanes, pero menos eficientes) en el espacio de equilibrio entre eficiencia y complejidad.

Cadena de suministro, política y baterías

• Tema fuerte: los EESM como parte de una estrategia “ex‑China” debido al dominio chino en tierras raras y los controles de exportación relacionados.
• Se discuten las cadenas de suministro europeas e indias para EESM y trenes motrices de EV; existe desacuerdo sobre cuán “ex‑China” es realmente todo esto y cuán relevante es el aprovisionamiento indio para los EV de la UE.
• Combinarlo con baterías de sodio‑ion chinas se considera poco probable para los OEM europeos dada la dinámica comercial y de control de exportaciones; en cambio, se mencionan baterías de estado sólido japonesas/coreanas.
• Las baterías de sodio‑ion se tratan más ampliamente: menor densidad energética, pero materiales baratos y buen rendimiento a bajas temperaturas; se consideran prometedoras para almacenamiento estacionario y algunos EV de bajo coste, con primeras implantaciones en China.