(FOTO: Honda)
Como sugiere el nombre, el tipo síncrono PM, que es el motor de accionamiento principal, utiliza un imán permanente. Para estos imanes se utilizan imanes de neodimio debido a su equilibrio entre fuerza magnética y durabilidad, y a menudo se escucha la palabra "tierras raras" a su alrededor. ¿Para qué se utilizan estos ingredientes?
Los imanes de neodimio parecen haberse vuelto bastante comunes. Para decirlo correctamente, es un tipo de imán de tierras raras, y es un imán elaborado mediante la sinterización de un polvo estructurado de Nd2Fe14B (neodimio/hierro/boro). Desarrollada en 1982 por Masato Sagawa y otros, es una de las tecnologías de las que Japón está orgulloso. A partir de 2023, es el imán de tierras raras más potente en uso práctico en términos de densidad de flujo magnético residual y fuerza coercitiva, pero su debilidad es que es inferior en resistencia al calor. Específicamente, cuando la temperatura alcanza aproximadamente 315 grados (=punto Curie), se produce una desmagnetización irreversible.
Se hacen esfuerzos para enfriar el motor de accionamiento para que no alcance una temperatura de 315 grados Celsius, pero se ideó un método para agregar disprosio y terbio para aumentar la resistencia al calor. Generalmente, los imanes de neodimio tienen una composición de 60 por ciento de hierro y 30 por ciento de neodimio, pero si a esto se le agrega un pequeño porcentaje de disprosio, se dice que la desmagnetización térmica se puede mejorar en 15 grados Celsius por cada 1 por ciento de adición (Wikipedia: imanes de neodimio Que). Aunque el terbio tiene la propiedad de mejorar la fuerza coercitiva mejor que el disprosio, es un metal más raro que el disprosio, por lo que el disprosio suele desempeñar este papel.
Sin embargo, lo cierto es que el disprosio también es un metal raro. ¿Es posible lograr tanto resistencia al calor como fuerza coercitiva sin usarlos? Ejemplos de empresas que están trabajando en estos temas son Honda y Toyota. Ambos se centraron en el hecho de que "una estructura sinterizada tiene un tamaño de grano grande que limita su rendimiento", y la idea era que si se convirtiera en una estructura ultrafina, se podría aumentar la resistencia al calor y la fuerza coercitiva.
Si el motor se calienta demasiado, los rotores de imanes permanentes se desmagnetizarán irreversiblemente. El valor umbral es de unos 150 grados, como se muestra en el mapa. Como no queremos romper el costoso imán de neodimio, necesitamos controlar el motor para mantenerlo a una temperatura constante mediante un circuito de refrigeración. Además de enfriar el rotor y el estator con líquido, un número cada vez mayor de motores primarios enfrían el fluido en dos etapas mediante refrigeración por agua, que es una forma de lograr una eficiencia tan alta.
