Motores eléctricos: imanes permanentes vs. excitación externa en el MG4 y Renault Megane E-TECH

¿Es importante la tecnología que diferencia el motor eléctrico de un coche que cuesta 20.500 € del de otro que vale más de 36.600 €? Aquí te lo explicamos

Aunque don del mismo segmento, las diferencias entre el MG4 y el Renault Megane E-TECH son evidentes por fuera y te explicamos por qué también por dentro.
Aunque don del mismo segmento, las diferencias entre el MG4 y el Renault Megane E-TECH son evidentes por fuera y te explicamos por qué también por dentro.
01/03/2023 07:28
Actualizado a 01/03/2023 07:28

Básicamente, en los vehículos eléctricos se emplean dos familias de motores: las máquinas síncronas y las asíncronas. El nombre es indicativo de la manera en la que gira el rotor en función del campo magnético del estator. En los asíncronos, menos utilizados hoy en día, el campo magnético del estator induce una corriente eléctrica en las espiras del rotor generando un campo eléctrico, debido al ‘deslizamiento’ o diferencia de velocidad entre ellos.

En la familia de los motores síncronos, hay dos tipologías fundamentales: las de imanes permanentes y las de rotor bobinado (o de excitación externa), que son los que montan el MG4 y el Renault Megane E-TECH, respectivamente. En el primer caso, es un motor de propulsión, puesto que se monta sobre el eje trasero; mientras que en el segundo es tracción, ya que se monta en el eje delantero. Pero esta no es su diferencia fundamental.

Imanes permanentes

Con diferencia, las máquinas síncronas de imanes permanentes son las más extendidas entre los fabricantes de motores eléctricos. Son mucho más sencillos técnicamente en cuanto a su principio de funcionamiento y ofrecen una alta eficiencia energética, mucho mayor que con una solución asíncrona, por ejemplo, que es más asequible, pero menos eficiente a la hora de girar.

En ellos, la corriente que circula por el devanado del estator produce un campo magnético que induce un campo en los imanes del rotor. Así se genera el giro del rotor. El motor es más compacto, fácil de controlar y rápido de enfriar, puesto que los únicos devanados están en el exterior.

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Despiece de un motor síncrono de imanes permanentes (en este caso el de un Volkswagen ID.3).

Excitación externa

Si bien el principio de funcionamiento de un motor síncrono de excitación externa es el mismo, en él el rotor está formado por bobinas de cobre que, alimentadas con una corriente, se convierten en electroimanes. El mismo principio físico hace que este gire siempre a la misma velocidad que el campo del estator.

En términos de funcionamiento, por lo tanto, no hay ninguna diferencia. Sin embargo, el rotor bobinado tiene tantas ventajas como desventajas en comparación con los imanes permanentes, dependiendo de diferentes criterios.

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Motor síncrono de excitación externa (rotor bobinado) del Renault Megane E-TECH eléctrico.

Ventajas y desventajas de cada tecnología

El consumo energético de los motores de excitación externa puede parecer inicialmente superior, ya que el suministro de energía al rotor aumenta los consumos a baja velocidad. Pero, a altas velocidades, la corriente se puede reducir para limitar el consumo y la regeneración es superior, recuperando mayor cantidad de energía en las desaceleraciones. Por otro lado, también exige un mayor desarrollo de ingeniería para diseñar un devanado eficiente y duradero. Pero, una vez logrado esto, será un motor más asequible puesto que no precisa de imanes de tierras raras.

Esta es la verdadera ventaja de este tipo de motores. Las tierras raras con un grupo de metales que, si bien no son tan poco habituales en la corteza terrestre como sugiere su nombre, su extracción y procesamiento son actividades extremadamente contaminantes y caras.

Además, el devanado del rotor se puede utilizar para aumentar la potencia máxima de carga en corriente alterna trifásica, en aquellos lugares en las que esté implementada. Esta es la razón por la que los primeros Renault Zoe aceptaban hasta 43 kW, gracias a los motores de rotor bobinado desarrollados por Continental. En el Megane actual, Renault ha incorporado esta funcionalidad, pero solo alcanza los 22 kW.

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El motor eléctrico de imanes permanentes del MG4 va situado en la parte trasera.

Sin embargo, no todos son ventajas. En un motor de este tipo, la densidad de energía es menor, por lo que requieren de un desarrollo más complejo para alcanzar características similares a los de imanes permanentes. No se trata de que sean menos eficientes, ya que en este apartado son similares, aunque el rotor bobinado consume energía para alimentarse.

La diferencia está en la manera en la que se suministra la energía al rotor, que ha de hacerse utilizando escobillas. Un componente que une una parte estacionaria con una parte móvil, lo que provoca un desgaste. Por lo tanto, estos motores exigirán un extra de trabajos de mantenimiento, con el consiguiente coste para el bolsillo de sus propietarios. A su vez, también pueden ser algo menos fiables, por los problemas que pueden causar contaminantes como el polvo y los residuos producidos por las propias escobillas.

Conclusiones

En definitiva, no es sencillo calificar un motor como superior al otro por sus ventajas y desventajas. En términos de rendimiento y eficiencia, que es la parte que el conductor puede apreciar de manera objetiva a través del consumo, los resultados quedan desvirtuados por la influencia de otros factores como la aerodinámica, el peso, o la eficiencia de otros servicios periféricos.

Lo mismo se puede aplicar a la hora de enumerar las ventajas económicas para el fabricante a la hora de ahorrar costes de producción. Aquí influyen también otros muchos parámetros, a discreción del fabricante, que complican el establecer unas conclusiones claras.

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El motor eléctrico de rotor bobinado del Megane E-TECH eléctrico va situado en la parte delantera.

Especificaciones técnicas

Las características básicas de ambos motores no son muy diferentes. El del MG4 puede ser de 125 kW (168 CV) o 150 kW (202 CV). La potencia de carga de serie en corriente continua es de es de 117 kW o 135 kW. Renault ofrece dos potencias 96 kW (130 CV) y 165 kW (220 CV). Las potencias de carga van de 7 kW a 22 kW en corriente alterna (también en trifásica y hasta 130 kW en corriente continua. Las combinaciones de unas y otras vienen determinadas por la configuración elegida, aunque en el modelo básico la opción estándar charge solo ofrece 7 kW. Para lograr 22 kW hay que pasar a las versiones superiores pagando aproximadamente 2.000 euros extra.

En cualquier caso, si bien las ventajas energéticas pueden ser numerosas con un motor de rotor bobinado por su menor consumo a alta velocidad y sus mayores posibilidades de regeneración, para el cliente final de un Megane influye el precio de compra. A la hora de configurar el vehículo, hay que añadir cantidad extra para recibir el cargador embarcado de 22 kW en corriente alterna trifásica, no disponible en el MG4.

Sobre la firma
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Gonzalo García

Redactor y probador especializado en vehículos eléctricos y movilidad sostenible. Escribe en Híbridos y Eléctricos desde 2017. Es ingeniero de Caminos por la Universidad Politécnica de Madrid y Técnico especialista en vehículos híbridos y eléctricos por la SEAS. Ha trabajado en medios como Movilidad Eléctrica y Km77.