El motor de reluctancia (SynRM y PMSynRM)
En la actualidad, los motores síncronos de imanes permanentes (PMSM) son la tecnología dominante para muchas aplicaciones, incluida la movilidad eléctrica. La alta eficiencia, el alto par específico y la amplia gama de velocidades de estos motores han hecho que esta tecnología sea popular entre los fabricantes. Los elementos más importantes de los PMSM son los materiales de imán permanente (PM), que incluyen algunas tierras raras. La alta volatilidad del precio de las tierras raras ha dirigido la búsqueda de máquinas sin estos elementos para reemplazar a los PMSM de alto rendimiento.
El motor de reluctancia síncrona (SynRM) es una respuesta a esta investigación; esta solución se caracteriza no solo por su alta eficiencia energética sino también por su fiabilidad y bajo requerimiento de mantenimiento.
Pero, ¿qué es un motor SynRM? Los SynRM funcionan según un principio muy elegante que se conoce desde hace mucho tiempo, pero solo con el reciente desarrollo de sofisticados sistemas de control ha sido posible aprovechar al máximo estas máquinas eléctricas súper eficientes.
En un SynRM, el rotor está diseñado para producir la menor renuencia magnética posible (la resistencia al flujo de un campo magnético) en una dirección y la mayor renuencia en la dirección perpendicular. El sistema de control dirige el campo magnético del estator, de modo que "gira" alrededor del rotor. Esto, junto con la diferente reluctancia magnética del rotor, genera un par que hace girar el rotor a la misma frecuencia que el campo magnético del estator.
La tecnología SynRM logra el rendimiento del motor de imanes permanentes con mayor simplicidad, ya que los motores SynRM no tienen componentes de tierras raras como los imanes permanentes. El rotor no tiene imanes ni bobinados y prácticamente no experimenta pérdida de potencia.
La tecnología SynRM también ofrece temperaturas más bajas para los devanados del estator y los cojinetes del eje. Estas temperaturas de funcionamiento más bajas tienen múltiples beneficios, incluida una vida útil más prolongada del aislamiento del estator y una vida útil más prolongada de los cojinetes.
Además, el rotor de los motores SynRM es potencialmente menos costoso que los motores PM porque no necesita componentes costosos de tierras raras.
El par medio del motor SynRM se debe a la anisotropía del rotor obtenida mediante un gran número de barreras de flujo (espacios de aire).
Las denominadas "nervaduras" en la dirección tangencial y radial se adoptan normalmente en la geometría del rotor SynRel para reducir la tensión mecánica en el rotor y la deformación máxima en el entrehierro debido a las fuerzas centrífugas.
Los imanes permanentes se pueden insertar en las barreras de flujo para ayudar al motor de reluctancia síncrono mejorando sus capacidades pero evitando el uso de imanes permanentes de tierras raras. Este tipo de motor se llama PMSynRM. Las principales ventajas de insertar imanes permanentes son un aumento en la densidad del par principal y el factor de potencia.
Otra versión especial del motor SynRM es el rotor híbrido: el rotor se fabrica colocando dos partes una al lado de la otra en serie, el SynRM estándar y el imán permanente uno montado en la circunferencia del rotor.