An motor eléctricoEs un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica y, desde que Faraday inventó el primer motor eléctrico, hemos podido vivir nuestras vidas sin este dispositivo en todas partes.
Hoy en día, los coches están evolucionando rápidamente, pasando de ser predominantemente mecánicos a ser eléctricos, y el uso de motores está cada vez más extendido. Mucha gente no sabe cuántos motores lleva su coche, y la siguiente introducción le ayudará a descubrirlos.
Aplicaciones de los motores en los automóviles
Para saber dónde está el motor en tu coche, el asiento eléctrico es el lugar ideal. En los coches económicos, los motores suelen ofrecer ajuste longitudinal e inclinación del respaldo. En los coches premium,motores eléctricosPuede controlar el ajuste de altura, por ejemplo, la reclinación del cojín del asiento, el soporte lumbar, el ajuste del reposacabezas y la firmeza del cojín, entre otras funciones que pueden utilizarse sin motores eléctricos. Otras funciones del asiento que utilizan motores eléctricos incluyen el plegado eléctrico y la carga eléctrica de los asientos traseros.
Los limpiaparabrisas son el ejemplo más común demotor eléctricoAplicaciones en coches modernos. Normalmente, todos los coches tienen al menos un motor para los limpiaparabrisas delanteros. Los limpiaparabrisas traseros son cada vez más populares en SUV y coches con capotas traseras, lo que significa que la mayoría de los coches cuentan con limpiaparabrisas traseros y sus motores correspondientes. Otro motor bombea el líquido lavaparabrisas al parabrisas y, en algunos coches, a los faros, que pueden tener su propio limpiaparabrisas.
Casi todos los coches tienen un ventilador que circula el aire por el sistema de calefacción y refrigeración; muchos vehículos tienen dos o más ventiladores en la cabina. Los vehículos de gama alta también tienen ventiladores en los asientos para la ventilación de los cojines y la distribución del calor.
Antes, las ventanas se abrían y cerraban manualmente, pero ahora los elevalunas eléctricos son comunes. Cada ventana, incluyendo los techos corredizos y las lunetas traseras, cuenta con motores ocultos. Los actuadores de estas ventanas pueden ser tan simples como relés, pero las exigencias de seguridad (como la detección de obstáculos o la fijación de objetos) llevan al uso de actuadores más inteligentes con monitorización de movimiento y limitación de la fuerza de accionamiento.
Al cambiar de manual a eléctrico, las cerraduras de los coches se vuelven más cómodas. Las ventajas del control motorizado incluyen funciones prácticas como el control remoto, y mayor seguridad e inteligencia, como el desbloqueo automático tras una colisión. A diferencia de los elevalunas eléctricos, las cerraduras eléctricas de las puertas deben conservar la opción de funcionamiento manual, lo que afecta al diseño del motor y la estructura de la cerradura eléctrica de las puertas.
Los indicadores en los tableros o grupos de instrumentos pueden haber evolucionado a diodos emisores de luz (LED) u otros tipos de pantallas, pero ahora todos los diales y medidores utilizan pequeños motores eléctricos. Otros motores en la categoría de conveniencia incluyen funciones comunes como el plegado y ajuste de la posición de los espejos laterales, así como aplicaciones más sofisticadas como capotas convertibles, pedales retráctiles y separadores de vidrio entre el conductor y el pasajero.
Bajo el capó, los motores eléctricos son cada vez más comunes en otros lugares. En muchos casos, están reemplazando componentes mecánicos accionados por correa. Algunos ejemplos son los ventiladores de radiador, las bombas de combustible, las bombas de agua y los compresores. Cambiar estas funciones de transmisión por correa a transmisión eléctrica ofrece varias ventajas. Una de ellas es que el uso de motores de accionamiento en equipos electrónicos modernos es más eficiente energéticamente que el uso de correas y poleas, lo que se traduce en beneficios como mayor eficiencia de combustible, menor peso y menores emisiones. Otra ventaja es que el uso de motores eléctricos en lugar de correas permite mayor libertad en el diseño mecánico, ya que las ubicaciones de montaje de bombas y ventiladores no tienen que verse limitadas por la correa serpentina que debe sujetarse a cada polea.
Tendencias en la tecnología de motores para vehículos
Los motores eléctricos son indispensables en los lugares marcados en el diagrama anterior y, posteriormente, a medida que el automóvil se vuelve más electrónico y se realiza el progreso de la conducción autónoma y la inteligencia, los motores eléctricos se utilizarán cada vez más en el automóvil, y el tipo de motores para la conducción también está cambiando.
Mientras que antes la mayoría de los motores de automóviles utilizaban sistemas estándar de 12 V, los sistemas de doble voltaje de 12 V y 48 V se están generalizando. Este sistema permite eliminar algunas de las cargas de mayor corriente de la batería de 12 V. La ventaja de usar una fuente de 48 V es que la corriente se reduce cuatro veces para la misma potencia, con la consiguiente reducción del peso de los cables y los bobinados del motor. Entre las aplicaciones con cargas de alta corriente que pueden actualizarse a 48 V se incluyen motores de arranque, turbocompresores, bombas de combustible, bombas de agua y ventiladores de refrigeración. Instalar un sistema eléctrico de 48 V para estos componentes puede ahorrar aproximadamente un 10 % en el consumo de combustible.
Comprensión de los tipos de motores
Diferentes aplicaciones requieren diferentes motores, y los motores pueden clasificarse de distintas maneras.
1. Clasificación según la fuente de alimentación: Según la fuente de alimentación del motor, este se clasifica en motores de CC y de CA. Los motores de CA también se dividen en monofásicos y trifásicos.
2. Según su principio de funcionamiento: según su estructura y principio de funcionamiento, el motor se divide en motor de CC, motor asíncrono y motor síncrono. Los motores síncronos también se dividen en motores síncronos de imanes permanentes, motores síncronos de reluctancia y motores de histéresis. Los motores asíncronos se dividen en motor de inducción y motor de CA de conmutador.
3. Clasificación según el modo de arranque y funcionamiento: el motor, según el modo de arranque y funcionamiento, se puede dividir en motor asíncrono monofásico de arranque por condensador, motor asíncrono monofásico de funcionamiento por condensador, motor asíncrono monofásico de funcionamiento por condensador de arranque y motor asíncrono monofásico de fase dividida.
4. Clasificación según el uso: los motores eléctricos se dividen en motores de accionamiento y motores de control. Los motores de accionamiento se dividen en herramientas eléctricas (incluyendo taladros, pulidores, rectificadores, ranuradores, cortadores, escariadores, etc.) con motores eléctricos, electrodomésticos (incluyendo lavadoras, ventiladores, refrigeradores, aires acondicionados, grabadoras, videograbadoras, reproductores de DVD, aspiradoras, cámaras, secadores de pelo, afeitadoras eléctricas, etc.) con motores eléctricos y otra maquinaria y equipo pequeños de uso general (incluyendo diversas máquinas herramienta pequeñas, maquinaria pequeña, equipos médicos, instrumentos electrónicos, etc.). Los motores de control se dividen en motores paso a paso y servomotores.
5. Clasificación según la estructura del rotor: el motor según la estructura del rotor se puede dividir en motor de inducción de jaula (el estándar antiguo se llama motor asíncrono de jaula de ardilla) y motor de inducción de rotor bobinado de alambre (el estándar antiguo se llama motor asíncrono bobinado de alambre).
6. Clasificación según la velocidad de operación: el motor según la velocidad de operación se puede dividir en motores de alta velocidad, motores de baja velocidad, motores de velocidad constante y motores de velocidad.
Actualmente, la mayoría de los motores en aplicaciones de carrocería utilizan motores de CC con escobillas, una solución tradicional. Estos motores son fáciles de accionar y relativamente económicos gracias a la función de conmutación que proporcionan las escobillas. En algunas aplicaciones, los motores de CC sin escobillas (BLDC) ofrecen ventajas significativas en cuanto a densidad de potencia, lo que reduce el peso, el consumo de combustible y las emisiones. Por ello, los fabricantes están optando por utilizar motores BLDC en limpiaparabrisas, ventiladores y bombas de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) de cabina. En estas aplicaciones, los motores suelen funcionar durante largos periodos de tiempo en lugar de funcionar de forma transitoria, como en elevalunas o asientos eléctricos, donde la simplicidad y la rentabilidad de los motores con escobillas siguen siendo ventajosas.
Motores eléctricos adecuados para vehículos eléctricos
El cambio de vehículos de bajo consumo de combustible a vehículos puramente eléctricos implicará un cambio hacia motores eléctricos en el corazón del automóvil.
El sistema de accionamiento del motor es el corazón de un vehículo eléctrico y consta de un motor, un convertidor de potencia, diversos sensores de detección y una fuente de alimentación. Entre los motores adecuados para vehículos eléctricos se incluyen: motores de CC, motores de CC sin escobillas, motores asíncronos, motores síncronos de imanes permanentes y motores de reluctancia conmutada.
Un motor de CC convierte la energía eléctrica de CC en energía mecánica y se utiliza ampliamente en el arrastre eléctrico gracias a su excelente regulación de velocidad. Además, se caracteriza por un alto par de arranque y un control relativamente sencillo. Por lo tanto, cualquier maquinaria que arranque con cargas pesadas o requiera una regulación uniforme de la velocidad, como grandes laminadores reversibles, cabrestantes, locomotoras eléctricas, tranvías, etc., es apta para el uso de motores de CC.
El motor de CC sin escobillas se adapta perfectamente a las características de carga de los vehículos eléctricos. Gracias a su alto par a baja velocidad, proporciona un alto par de arranque para satisfacer las necesidades de aceleración de estos vehículos. Además, puede funcionar en un amplio rango de velocidad baja, media y alta, y presenta una alta eficiencia en condiciones de carga ligera. La desventaja es que el motor en sí es más complejo que el de un motor de CA y el controlador es más complejo que el de un motor de CC con escobillas.
Un motor asíncrono, es decir, un motor de inducción, es un dispositivo cuyo rotor se coloca en un campo magnético giratorio, bajo cuya acción se genera un par de rotación que impulsa el rotor. Su estructura es simple, fácil de fabricar y mantener, y presenta características de carga de velocidad prácticamente constante, lo que permite cumplir con los requisitos de la mayoría de las máquinas de producción industrial y agrícola. Sin embargo, la velocidad del motor asíncrono y la velocidad síncrona de su campo magnético giratorio tienen una velocidad de rotación fija, por lo que su regulación de velocidad es deficiente y no tan económica ni flexible como la de un motor de CC. Además, en aplicaciones de alta potencia y baja velocidad, los motores asíncronos no son tan adecuados como los motores síncronos.
El motor síncrono de imanes permanentes genera un campo magnético rotatorio síncrono mediante la excitación de imanes permanentes, que actúan como rotor para generar dicho campo. Los devanados trifásicos del estator reaccionan a través de la armadura bajo la acción del campo magnético rotatorio, induciendo corrientes simétricas trifásicas. Este motor de imanes permanentes es compacto, ligero, con baja inercia rotatoria y alta densidad de potencia, ideal para vehículos eléctricos con espacio limitado. Además, presenta una gran relación par-inercia, una gran capacidad de sobrecarga y un gran par de salida, especialmente a bajas velocidades de rotación, ideal para la aceleración de arranque de vehículos eléctricos. Por lo tanto, los motores de imanes permanentes han sido ampliamente reconocidos en las sesiones nacionales e internacionales de vehículos eléctricos y se han utilizado en numerosos vehículos eléctricos. Por ejemplo, la mayoría de los vehículos eléctricos en Japón utilizan motores de imanes permanentes, como el Toyota Prius híbrido.
Hora de publicación: 31 de enero de 2024