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Comparación de Motores Eléctricos Muestra Cómo la Ausencia de Imanes, el Uso de Bobinas y la Eficiencia en Alta Velocidad Pueden Alterar el Consumo de Energía en Carreteras y Afectar Directamente la Autonomía de los Vehículos Eléctricos.
El motor síncrono excitado eléctricamente (EESM) tiene ventaja de consumo en alta velocidad cuando se compara con el motor síncrono de imán permanente (PSM).
La evaluación es destacada por Paul Turnbull, ingeniero de Munro Associates, al analizar el conjunto del Nissan Ariya y explicar cómo la arquitectura con rotor bobinado, sin imanes de tierras raras, se comporta en régimen de carretera.
Diferencia Entre PSM y EESM en la Eficiencia Energética
En trayectos urbanos, la eficiencia de los dos tipos suele ser elevada, con ganancias más perceptibles para el PSM a bajas revoluciones.
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En carreteras, sin embargo, el panorama cambia: según Turnbull, el EESM consume menos energía para entregar la misma potencia, favoreciendo la autonomía en viajes largos.
La diferencia nace de cómo cada motor crea el campo magnético en el rotor. En el PSM, el campo es fijo gracias a los imanes permanentes.
En el EESM, el campo es generado por bobinas alimentadas eléctricamente en el mismo rotor. Ya en el asíncrono, utilizado en menor escala en coches eléctricos recientes, el campo aparece por inducción.
Aunque todos trabajan en torno al mismo principio —interacción entre campos magnéticos de estator y rotor—, la forma de excitación altera el consumo a medida que la rotación crece.
Por Qué la Carretera Cambia la Eficiencia de los Motores
A altas velocidades, el PSM enfrenta el llamado campo opuesto inducido. A medida que el rotor gira más rápido, la tensión inducida en él —que no puede ser controlada directamente, ya que proviene de los imanes— crea una oposición que el inversor necesita compensar con más corriente en el estator.
Esto eleva las pérdidas eléctricas y térmicas y, por ende, el gasto energético del conjunto. En el EESM, el campo del rotor es ajustable.
El inversor puede reducir la excitación de las bobinas del rotor cuando la rotación aumenta, evitando que el sistema “luche” contra un campo magnético excesivo.
Este control disminuye la corriente necesaria en el estator, reduce pérdidas por efecto Joule y mejora la eficiencia precisamente donde el consumo suele ser más crítico.
Estructura Interna del Motor Eléctrico
Los motores de coches eléctricos comparten una estructura básica. El estator es un cilindro hueco con enrollamientos que crean el campo magnético giratorio.
El rotor, situado en el interior, sigue ese campo y entrega torque al eje. En el Ariya analizado por Turnbull, el rotor del EESM tiene ocho polos formados por bobinas de cobre.
Como el rotor está en movimiento, la alimentación de estas bobinas ocurre por contactos deslizantes, solución común cuando no es posible utilizar cables fijos.
Esta arquitectura implica dos consumos eléctricos distintos: corriente en el estator, para formar el campo principal, y corriente en el rotor, para excitar las bobinas.
A primera vista, esto sugeriría un gasto superior al PSM, que no requiere energía en el rotor.
En el uso real, sin embargo, el escenario de carretera favorece al EESM porque la posibilidad de ajustar la excitación reduce la demanda total del sistema a velocidades sostenidas.
Eficiencia en la Ciudad y en la Carretera
En tramos urbanos, con paradas frecuentes y rotaciones más bajas, el PSM suele ser ligeramente más eficiente.
El campo fijo de los imanes ofrece alto torque específico y respuestas inmediatas, características útiles a baja velocidad.
Ya en carretera, la ventaja se traslada al EESM, cuyo control del flujo del rotor evita las pérdidas asociadas al campo opuesto inducido. En la práctica, esto se traduce en menor consumo energético en crucero y mayor alcance por carga en viajes.
Impacto de la Ausencia de Imanes de Tierras Raras
Otro punto relevante es la independencia de imanes de tierras raras. El EESM no utiliza neodimio ni otros elementos cuya cadena de suministro está concentrada y sujeta a variaciones de precio, tarifas y restricciones comerciales.
Esta elección reduce la exposición a riesgos geopolíticos y simplifica el descarte o la reciclaje del motor al final del ciclo de vida.
Fabricantes que Utilizan el EESM
Además del Nissan Ariya evaluado por Turnbull, el EESM aparece en proyectos de diferentes fabricantes. BMW, Renault y la propia Nissan adoptan variaciones del rotor bobinado en sus familias eléctricas.
En algunos casos, como en los modelos con tracción integral del Ariya, hay EESMs en los dos ejes para distribuir torque con precisión.
En otros, la solución combina un EESM principal y un segundo motor reservado a demandas de tracción temporales. En el ecosistema Renault, el concepto de rotor bobinado ha sido aplicado a compactos y medianos.
En el caso de la BMW, el enfoque está en sistemas de propulsión integrados —motores, electrónica de potencia y transmisión— optimizados para reducir pérdidas a altas velocidades, escenario en el que el EESM tiende a ofrecer su mejor rendimiento.
Autonomía en Viajes de Larga Distancia
La eficiencia en velocidades de crucero suele ser el factor que más pesa en la autonomía en viajes, sobre todo en países con largas conexiones viales.
Si el tren de fuerza puede reducir la corriente necesaria para mantener 100 km/h o 120 km/h, las pérdidas eléctricas disminuyen y el consumo en kWh/100 km mejora.
Esta es exactamente la franja en la que el EESM, al poder modular la excitación del rotor, obtiene ventaja sobre el PSM.
Además, la gestión térmica trabaja con un margen mayor cuando las corrientes son menores.
Menos calor significa menor funcionamiento de sistemas de refrigeración y, por ende, más economía indirecta, completando el ciclo de ganancias obtenidos por el control activo del flujo magnético.
Diferencias Técnicas y Elección del Consumidor
Con un vocabulario técnico cada vez más presente en las fichas de vehículos eléctricos, comprender la diferencia entre PSM y EESM ayuda a interpretar promesas de eficiencia y alcance.
Para quienes circulan mayormente en la ciudad, ambos ofrecen buenos resultados.
Para quienes enfrentan carreteras con frecuencia, la arquitectura excited tiende a mostrar un consumo más bajo en crucero, sobre todo cuando se asocia a inversores modernos capaces de ajustar la excitación con rapidez y precisión.
Mientras tanto, la reducción de la dependencia de materiales críticos sigue siendo un componente estratégico para la industria, lo que explica la expansión del EESM en diferentes marcas y segmentos.
La evaluación de Paul Turnbull, en el canal de Munro Associates, muestra de manera práctica cómo el motor del Ariya se comporta en condiciones que más impactan la autonomía en viajes.
En Brasil, donde los desplazamientos por carretera son comunes, entender qué tipo de motor ofrece mejor rendimiento en cada situación puede ayudar a consumidores y fabricantes a planificar mejor el uso de la electrificación.
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