Movilidad eléctrica: Por qué se elige el motor síncrono de imanes permanentes sobre el motor asincrónico

 

Movilidad eléctrica: Por qué  se elige el motor síncrono de imanes permanentes  sobre el motor asincrónico

 

Los motores asíncronos son generalmente aplicados en autos eléctricos por su simplicidad, robustez y menor costo de fabricación, funcionando muy bien en circuitos  urbanos. Los motores síncronos, en cambio, son más eficientes, tienen un mayor control sobre la velocidad y un rendimiento superior, siendo preferidos para modelos de alto rendimiento que buscan maximizar la autonomía. La elección entre ambos depende de los requisitos específicos del vehículo, como la necesidad de precisión, el control de la velocidad y la eficiencia energética.

 

En términos generales, se define el funcionamiento de los motores.

Motor asíncrono

Un motor asíncrono,  es un tipo de motor eléctrico en el que la velocidad de rotación del rotor es ligeramente menor que la velocidad de rotación del campo magnético generado por el estator. Esta diferencia de velocidad se conoce como deslizamiento y es una característica clave de los motores asíncronos.

 Motor síncrono

Un motor síncrono es un tipo de motor eléctrico en el que la velocidad de rotación del rotor está sincronizada con la frecuencia de la corriente eléctrica suministrada. Esto significa que la velocidad de rotación del rotor es la  misma que la del campo magnético estatorico.

 

Ventajas del motor síncrono de imanes permanentes (PMSM)

1.                  Mayor eficiencia en un rango amplio de carga y velocidad

No requiere corriente magnetizante del estator como sí ocurre sobre el asincrónico, porque el campo magnético lo aportan los imanes. Esto reduce pérdidas en el cobre del estator y mejora la eficiencia global, lo cual es crítico en un vehículo eléctrico (más autonomía).

 2.                  Mejor densidad de potencia (kW/kg)

A igualdad de tamaño, el PMSM entrega más potencia y par que un motor asincrónico.

Permite hacer motores más compactos y livianos, muy valorado en automotriz.

 3.                  Excelente control en bajas velocidades y par elevado

Muy buena respuesta dinámica en arranque y a bajas rpm. Fundamental para aceleración, rampas y conducción urbana.

 4.                  Menor disipación térmica

Al no tener tantas pérdidas por corriente reactiva, el PMSM calienta menos para una misma potencia. Esto simplifica refrigeración y mejora confiabilidad.

 

 

 Ventajas del motor asincrónico (IM)

1.                  Más económico y sin tierras raras

No usa imanes de neodimio o disprosio (caros, sensibles a la temperatura y con problemas de disponibilidad geopolítica).Construcción más barata y robusta.

 2.                  Mayor tolerancia a sobrecargas y temperaturas

El rotor en jaula de ardilla es extremadamente robusto. Mejor desempeño si el sistema trabaja en condiciones exigentes o ambientes hostiles.

 3.                  Menor riesgo de desmagnetización

Los imanes permanentes pueden perder propiedades si trabajan a alta temperatura (sobre 150–180 °C en algunos casos).

 

 Razón del predominio actual del PMSM en autos eléctricos

.- La eficiencia manda: cada punto porcentual de mejora en eficiencia se traduce en más autonomía y baterías más pequeñas.

.- Peso y espacio: se busca el mayor par en el menor volumen posible.

.- Estrategia de control: el control vectorial avanzado y los inversores modernos permiten exprimir todo el potencial del PMSM.

Por eso marcas como Tesla empezaron con IM ( Roadster y Model S inicial), pero luego pasaron a PMSM en los Model 3/Y por la autonomía y densidad de potencia. Hoy muchos fabricantes usan duales: PMSM en un eje (principal, eficiencia) y un asincrónico en el otro eje (para tracción secundaria, robustez y menor costo).

En resumen:

• Si el criterio principal es eficiencia y autonomía es conveniente el PMSM.
• Si el criterio es coste y robustez se aplica IM.
• En la práctica, se combina ambos según la arquitectura del vehículo.
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 En el siguiente grafico comparativo tipo radar,  se visualizan las fortalezas y debilidades de cada tecnología:

•        PMSM destaca en eficiencia, densidad de potencia y par en bajas rpm.

•        IM sobresale en costo, robustez, disponibilidad de materiales y tolerancia a sobrecargas.

 

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                          2025.-