ZF fabrica un motor eléctrico sincrónico sin imanes permanentes

ZF fabrica un motor eléctrico sincrónico sin imanes permanentes

ZF Friedrichshafen AG, comúnmente abreviado como ZF, es un fabricante alemán de cajas de cambios con sede en Friedrichshafen. La empresa está especializada en ingeniería y es conocida por su diseño, investigación y desarrollo, así como fabricación de partes para  la industria automovilística.

En esta oportunidad la empresa introduce una nueva versión, de muy alta tecnología, del tradicional motor sincrónico  conocido por los electrotécnicos.

El motor síncrono de imán permanente es el tipo de motor más utilizado en los vehículos eléctricos, pero se basa en imanes que requieren materiales de tierras raras con el costo que ello implica, lo que incentiva a los fabricantes de automóviles a buscar alternativas.

 Como funciona el motor sincrónico

Los motores síncronos son un tipo de motor de corriente alterna en el que la rotación del eje está directamente relacionada con la frecuencia de la corriente de alimentación; la velocidad de rotación del eje es exactamente igual a la velocidad sincrónica del campo magnético giratorio del estator. Su velocidad de giro es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado y por el número de pares de polos del motor, siendo conocida esa velocidad como "velocidad de sincronismo". Este tipo de motor tiene un arrollamiento trifásico desarrollado en el estator  en el cual un campo magnético gira a esta velocidad de sincronismo.

El rotor está constituido por un electroimán que sigue sincrónicamente el movimiento del  campo magnético del estator.

El motor sincrónico siempre se utilizó para casos especiales por diferentes  razones, en especial porque el mismo necesita una fuente de corriente continua para alimentar el arrollamiento del rotor necesario para generar el campo rotorico que siga al campo del estator.

A diferencia del motor síncrono de excitación separada tradicional (SESM), el motor síncrono de excitación inductiva en el rotor (I2SM) de ZF transmite la energía para el campo magnético a través de un excitador inductivo dentro del eje del rotor. ZF afirma que esto hace que el motor sea excepcionalmente compacto, con máxima potencia y densidad de par.

El requisito clave de la nueva tecnología desarrollada  es que la energía se transfiere por inducción, es decir, sin contacto mecánico/eléctrico  con en el rotor, para genera el campo magnético  en las  bobinas. Por tanto, la nueva unidad no necesita escobillas ni anillos colectores.

Según ZF, en comparación con los sistemas SESM habituales, el excitador inductivo puede reducir en un 15 por ciento las pérdidas por transmisión de energía al rotor. Además, la huella de CO2 de la producción se puede reducir hasta en un 50 por ciento en comparación con los motores PSM (síncronos de imanes permanentes) que utilizan materiales de tierras raras para sus imanes permanentes. La integración del excitador dentro del rotor, que no requiere espacio adicional, significa que no hay problemas de espacio en dirección axial. Además, un aumento de la densidad de potencia en el rotor conduce a una mejora del rendimiento.

En comparación con un motor síncrono típico de excitación independiente, ZF afirma que su I2SM requiere hasta 90 milímetros menos de espacio de instalación axial. Sin embargo, en términos de potencia y densidad de par, funciona al nivel de un motor  con imanes permanentes. Al igual que con un motor síncrono permanentemente magnetizado, el rotor se enfría eficientemente mediante la circulación de aceite.

"Este motor eléctrico excepcionalmente compacto y sin imanes permanentes es una prueba impresionante de nuestra estrategia para hacer que los motores eléctricos sean más sostenibles y eficientes en el uso de recursos, principalmente a través de mejoras en la eficiencia", afirmó Stephan von Schuckmann, miembro del Consejo de Administración del Grupo ZF.

Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                                                                                      2023.-