An motor eléctricoEs un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica, y desde la invención del primer motor eléctrico por Faraday, 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 dispositivos eléctricos, y el uso de motores en los automóviles es cada vez más común. Es posible que muchas personas no sepan cuántos motores tiene su coche, y la siguiente introducción les ayudará a descubrirlos.
Aplicaciones de los motores en los automóviles
Para saber dónde está el motor en su automóvil, el asiento eléctrico es el lugar ideal para encontrarlo. En los automóviles económicos, los motores suelen proporcionar ajuste hacia adelante y hacia atrás e inclinación del respaldo. En los automóviles premium,motores eléctricosSe puede 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 se pueden usar sin motores eléctricos. Otras funciones del asiento que utilizan motores eléctricos incluyen el plegado eléctrico del asiento y la carga eléctrica de los asientos traseros.
Los limpiaparabrisas son el ejemplo más común demotor eléctricoAplicaciones en automóviles modernos. Por lo general, cada automóvil cuenta con al menos un motor para los limpiaparabrisas delanteros. Los limpiaparabrisas traseros son cada vez más populares en SUV y automóviles con puertas traseras tipo furgoneta, lo que significa que la mayoría de los automóviles incluyen limpiaparabrisas traseros y sus respectivos motores. Otro motor bombea el líquido limpiaparabrisas al parabrisas y, en algunos automóviles, a los faros, que pueden tener su propio limpiaparabrisas.
Casi todos los coches tienen un ventilador que hace circular el aire a través del sistema de calefacción y refrigeración; muchos vehículos cuentan con dos o más ventiladores en el habitáculo. Los vehículos de gama alta también tienen ventiladores en los asientos para ventilar los cojines y distribuir el calor.
Antiguamente, las ventanillas se abrían y cerraban manualmente, pero ahora son comunes las ventanillas eléctricas. Cada ventanilla, incluidas las del techo solar y la luneta trasera, lleva integrados motores ocultos. Los actuadores que se utilizan para estas ventanillas pueden ser tan sencillos como relés, pero los requisitos de seguridad (como la detección de obstáculos o la sujeción de objetos) exigen el uso de actuadores más inteligentes con monitorización del movimiento y limitación de la fuerza de accionamiento.
Al pasar de los cierres manuales a los eléctricos, los cierres de los coches se vuelven más prácticos. Entre las ventajas del control motorizado se incluyen funciones como el control remoto y una mayor seguridad e inteligencia, como el desbloqueo automático tras una colisión. A diferencia de los elevalunas eléctricos, los cierres de las puertas eléctricos deben conservar la opción de accionamiento manual, lo que influye en el diseño del motor y la estructura del cierre.
Los indicadores en los tableros o paneles de instrumentos han evolucionado hasta incorporar diodos emisores de luz (LED) u otros tipos de pantallas, pero actualmente todos los diales e indicadores utilizan pequeños motores eléctricos. Otros motores que facilitan la conducción incluyen funciones comunes como el plegado y ajuste de los espejos retrovisores laterales, así como aplicaciones más sofisticadas como las capotas descapotables, los pedales retráctiles y las mamparas de cristal entre el conductor y el pasajero.
Bajo el capó, los motores eléctricos se están volviendo más comunes en otros lugares. En muchos casos, los motores eléctricos están reemplazando componentes mecánicos accionados por correa. Algunos ejemplos son los ventiladores del radiador, las bombas de combustible, las bombas de agua y los compresores. Existen varias ventajas al cambiar estas funciones de la transmisión por correa a la transmisión eléctrica. Una de ellas es que el uso de motores eléctricos en equipos electrónicos modernos es más eficiente energéticamente que el uso de correas y poleas, lo que se traduce en beneficios como una 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 la ubicación de montaje de bombas y ventiladores no tiene que estar limitada por la correa serpentina que debe estar conectada 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 vuelva más electrónico y avance la conducción autónoma y la inteligencia artificial, los motores eléctricos se utilizarán cada vez más en el automóvil, y el tipo de motores para la propulsión también irá cambiando.
Si bien anteriormente la mayoría de los motores de los automóviles utilizaban sistemas automotrices estándar de 12 V, los sistemas de doble voltaje de 12 V y 48 V se están popularizando. El sistema de doble voltaje permite eliminar algunas de las cargas de mayor corriente de la batería de 12 V. La ventaja de usar una fuente de alimentación de 48 V es una reducción de la corriente de cuatro veces para la misma potencia, y la consiguiente reducción del peso de los cables y los devanados del motor. Las aplicaciones con cargas de alta corriente que pueden actualizarse a 48 V 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.
Comprender los tipos de motores
Las distintas aplicaciones requieren motores diferentes, y los motores se pueden clasificar de diversas maneras.
1. Clasificación según la fuente de alimentación: Según la fuente de alimentación del motor, este se puede clasificar en motores de corriente continua (CC) y motores de corriente alterna (CA). Dentro de estos últimos, los motores de CA se dividen a su vez en motores monofásicos y motores trifásicos.
2. Según su principio de funcionamiento, los motores se pueden clasificar en motores de corriente continua (CC), asíncronos y síncronos, según su estructura y principio de funcionamiento. Los motores síncronos se subdividen en motores síncronos de imanes permanentes, motores síncronos de reluctancia y motores de histéresis. Los motores asíncronos se dividen en motores de inducción y motores de corriente alterna con conmutador.
3. Clasificación según el modo de arranque y funcionamiento: los motores, según su modo de arranque y funcionamiento, se pueden dividir en motores asíncronos monofásicos con arranque por condensador, motores asíncronos monofásicos con funcionamiento por condensador, motores asíncronos monofásicos con arranque y funcionamiento por condensador y motores asíncronos monofásicos de fase partida.
4. Clasificación según su uso: los motores eléctricos se pueden dividir en motores de accionamiento y motores de control según su uso. Los motores de accionamiento se dividen en herramientas eléctricas (incluyendo herramientas de perforación, pulido, rectificado, ranurado, corte, escariado y otras) con motores eléctricos, electrodomésticos (incluyendo lavadoras, ventiladores eléctricos, refrigeradores, aires acondicionados, grabadoras de cinta, VCR, grabadoras de vídeo, reproductores de DVD, aspiradoras, cámaras, secadores de pelo, afeitadoras eléctricas, etc.) con motores eléctricos y otra maquinaria y equipo pequeño de uso general (incluyendo una variedad de pequeñas máquinas herramienta, 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: los motores según la estructura del rotor se pueden dividir en motores de inducción de jaula (el estándar antiguo se denomina motor asíncrono de jaula de ardilla) y motores de inducción de rotor bobinado (el estándar antiguo se denomina motor asíncrono bobinado).
6. Clasificación según la velocidad de funcionamiento: los motores según su velocidad de funcionamiento se pueden dividir en motores de alta velocidad, motores de baja velocidad, motores de velocidad constante y motores de velocidad variable.
Actualmente, la mayoría de los motores en aplicaciones de carrocería automotriz 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 términos de densidad de potencia, lo que reduce el peso y proporciona un mejor consumo de combustible y menores 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) para el habitáculo. En estas aplicaciones, los motores suelen funcionar durante largos periodos de tiempo, a diferencia de las operaciones transitorias como las de los elevalunas o los asientos eléctricos, donde la simplicidad y la rentabilidad de los motores con escobillas siguen siendo ventajosas.
Motores eléctricos aptos para vehículos eléctricos
El paso de los vehículos de bajo consumo de combustible a los vehículos puramente eléctricos supondrá un cambio hacia los motores eléctricos como elemento central del automóvil.
El sistema de propulsión del motor es el corazón de un vehículo eléctrico y consta de un motor, un convertidor de potencia, varios sensores de detección y una fuente de alimentación. Los motores adecuados para vehículos eléctricos incluyen: motores de CC, motores de CC sin escobillas, motores asíncronos, motores síncronos de imanes permanentes y motores de reluctancia conmutada.
Un motor de corriente continua (CC) es un motor que convierte la energía eléctrica continua en energía mecánica y se utiliza ampliamente en el arrastre de energía eléctrica debido a su buena regulación de velocidad. Además, se caracteriza por un gran par de arranque y un control relativamente sencillo; por lo tanto, cualquier maquinaria que arranque bajo cargas pesadas o requiera una regulación de velocidad uniforme, como grandes laminadoras reversibles, cabrestantes, locomotoras eléctricas, tranvías, etc., es adecuada para el uso de motores de CC.
El motor de CC sin escobillas se ajusta perfectamente a las características de carga de los vehículos eléctricos, con un par motor elevado a bajas velocidades. Proporciona un par de arranque considerable para satisfacer las necesidades de aceleración de los vehículos eléctricos y, al mismo tiempo, puede funcionar en un amplio rango de velocidades (baja, media y alta). Además, presenta una alta eficiencia, incluso en condiciones de carga ligera. Su desventaja radica en que el motor en sí es más complejo que un motor de CA y su controlador es más complejo que el de un motor de CC con escobillas.
El motor asíncrono, también conocido como motor de inducción, es un dispositivo cuyo rotor se encuentra dentro de un campo magnético giratorio. Bajo la acción de este campo, se genera un par motor que provoca la rotación del rotor. Su estructura es simple, lo que facilita su fabricación y mantenimiento. Presenta características de carga y velocidad casi constantes, cumpliendo 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 tienen una frecuencia de rotación fija, lo que limita su regulación de velocidad y reduce su flexibilidad y eficiencia en comparación con los motores de corriente continua. Además, en aplicaciones de alta potencia y baja velocidad, los motores asíncronos no son tan adecuados como los síncronos.
El motor síncrono de imanes permanentes es un motor síncrono que genera un campo magnético giratorio 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 giratorio, induciendo corrientes simétricas trifásicas. El motor de imanes permanentes es pequeño, ligero, con baja inercia rotacional y alta densidad de potencia, lo que lo hace adecuado para vehículos eléctricos con espacio limitado. Además, posee una gran relación par-inercia, una fuerte capacidad de sobrecarga y un par de salida elevado, especialmente a bajas velocidades de rotación, lo que resulta idóneo para la aceleración inicial de vehículos electrónicos. Por lo tanto, los motores de imanes permanentes han sido ampliamente reconocidos en el sector de los vehículos eléctricos, tanto a nivel nacional como internacional, y se utilizan en numerosos vehículos eléctricos. Por ejemplo, la mayoría de los vehículos eléctricos en Japón utilizan motores de imanes permanentes, como el Toyota Prius híbrido.
Fecha de publicación: 31 de enero de 2024