La importancia de las tierras raras en las tecnologías modernas y la creciente demanda de coches eléctricos han llevado a centrar la atención en el uso de imanes permanentes de tierras raras en los motores de los coches eléctricos. La gran mayoría de los motores de coches eléctricos comercializados en 2022 utilizaban motores eléctricos basados en imanes permanentes de tierras raras. Pero, si las tierras raras son tan importantes para la fabricación de los vehículos eléctricos, ¿cómo pueden ser reemplazadas?
Materiales magnéticos que pueden ser una alternativa para los coches eléctricos
Muchos fabricantes de equipos originales han reducido el uso de elementos de tierras raras en sus motores eléctricos, pero el anuncio de Tesla de que su sistema de propulsión de próxima generación será un motor de imanes permanentes (PM) sin tierras raras generó mucho interés.
Se está intentando desarrollar materiales magnéticos alternativos que puedan igualar el rendimiento de los componentes de tierras raras, pero hay problemas. Por ejemplo, algunas empresas han expresado que existe una reducción de entre el 50 y el 70% de la potencia del motor cuando se utiliza ferrita en lugar de tierras raras, lo que requiere más material magnético y/o un motor más grande para igualar el rendimiento.
A pesar de ello, Proterior ha desarrollado imanes de ferrita que, según afirman sus directivos, ofrecen los niveles más altos entre materiales similares. Por su parte, Niron Magnetics está desarrollando imanes de nitruro de hierro destinados a competir con el rendimiento del neodimio. El proyecto europeo PASSENGER explora la ferrita de estroncio y las aleaciones de manganeso, aluminio y carbono como posibles materiales para los motores, pero aún faltan algunos años para que se consigan prestaciones realmente comparables. Sin embargo, con otros cambios en el diseño del motor, puede que estos materiales no sean necesarios.
Motores de reluctancia conmutada
El motor de reluctancia conmutada, también conocido como SRM, es un tipo de motor eléctrico relativamente sencillo que utiliza rotores de acero para crear un campo magnético. A pesar de su sencillez y fiabilidad, los SRM han tenido dificultades para lograr una buena densidad de potencia y par, con problemas como la ondulación del par y el ruido acústico.
Sin embargo, se han realizado importantes esfuerzos en el desarrollo de SRM para coches eléctricos, incluso se han añadido más polos al rotor y desarrollado sistemas de control más avanzados.
Los imanes de ferrita y su desempeño en los nuevos motores eléctricos
La tecnología de una empresa australiana, Ultimate Transmissions, podría permitir a Tesla eliminar las tierras raras en un motor PM. El diseño propone imanes de ferrita más grandes y velocidades más altas para compensar el menor rendimiento del motor. Un reto es contener eficazmente los imanes en el rotor; una posible solución es utilizar una envoltura de fibra de carbono en el rotor, que Tesla ya ha empleado en sus vehículos Plaid.
Otro problema es que los imanes de ferrita tendrían que calentarse para un funcionamiento óptimo, mientras que los imanes de neodimio se enfrentan al problema opuesto. Sin embargo, este diseño aún está en fase de simulación, y es posible que Tesla esté adoptando un enfoque diferente, como desarrollar sus propios materiales magnéticos alternativos. Las pruebas virtuales mostraron una potencia, unos costes y un peso similares, pero con un par ligeramente reducido y una pila más larga.
Más información: idtechex.com
