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Advierten de desmagnetización en coches eléctricos por uso de imanes permanentes

En una serie de simulaciones realizadas por ingenieros de la compañía Mentor Graphics, se descubrió que existen riesgos al incorporar imanes permanentes en entornos automotrices, específicamente en las estructuras de los vehículos eléctricos.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

A través de un ciclo de pruebas sobre motores imantados para vehículos eléctricos, ingenieros de la División de Análisis Mecánico de Mentor Graphics, descubrieron que existen riesgos de desmagnetización debido a diversos factores estructurales y operativos, lo que puede ocasionar a la postre severas fallas en cadena en los motores de estas unidades.

     

Los resultados de este trabajo fueron documentados en el reporte titulado: “Effects of demagnetization in EV electric motor simulations”, donde detallan que el uso de magnetos permanentes está incrementando rápidamente en las nuevas generaciones de máquinas eléctricas debido a la necesidad de reducir el tamaño de los sistemas y al mismo tiempo aumentar el rendimiento, no obstante, en el caso de la industria automotriz que se perfila a migrar hacia vehículos eléctricos, deberían tomarse en cuenta diversos factores que podrían desencadenas severos problemas.

Los motores de imán permanente son ampliamente utilizados en servomotores, accionadores eléctricos para posicionamiento, robótica, máquinas industriales, ascensores; también es posible su aplicación en generación y bombeo a partir de energía solar fotovoltaica o energía eólica. Más recientemente se usan en la propulsión de trenes de alta velocidad y, por lo general, es el tipo de motor que se usan en los vehículos eléctricos.

Los investigadores de Mentor Graphics aseguran que algunos de los factores que pueden desatar los problemas son las altas corrientes y las temperaturas extremas, inherentes a las cargas comunes de trabajo de los coches, por tal motivo, se dieron a la tarea de aplicar simulaciones sobre el comportamiento de los próximos motores eléctricos que equiparán los automóviles, y estos fueron los resultados.

Se muestra las curvas de desmagnetización a 120°.
     

Como puede observarse en la imagen anterior, una vez que el punto de operación pasa el punto de flexión o “Knee Point”, el imán ya no se considera bueno porque ha perdido su magnetización, y no tiene sentido utilizar dicho material en el diseño de una máquina eléctrica si no se desea este comportamiento, refiere el informe.

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Los especialistas argumentan que los modelos de histéresis, como el de Preisach, pueden representar con precisión el comportamiento BH de los imanes permanentes modelando el bucle BH completo. Sin embargo, estos modelos requieren datos medidos en el primer y tercer cuadrante del plano, lo que a menudo no está disponible en el caso de esta clase de magnetos.

“Por ejemplo, se requiere una rama decreciente del bucle BH principal (al menos) para la identificación del modelo de Preisach, y tal medición requerirá equipo especializado que pueda aplicar campos magnéticos muy altos, especialmente en el caso de los magnetos permanentes de tierras raras (más de 2000 kA / m)”, sostiene el informe.

Modelo lineal de desmagnetización sobre 10 ms y 20 ms.
     

Consideran que la representación de un magneto permanente con un modelo de histéresis es redundante considerando que el usuario está más interesado en la operación del propio magneto solo en el segundo cuadrante.

Los ingenieros se dieron a la tarea de aplicar simulaciones CAD y acompañado de otros software matemáticos para identificar los resultados de implementar pérdida de remanencia magnética sobre los motores con magnetos permanentes, y hallaron que algunos de los entornos de trabajo propios de los automóviles generan inestabilidades apenas detectables a través de sus modelos de simulación, sin embargo, estas rachas de inestabilidad pueden con el tiempo generar ruido que puede agrandar y derivar en problemas como bajo rendimiento, sobrecalentamiento o fallas mayores.

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