Motor eléctrico sin tierras raras
(renaultgroup.com)- El motor síncrono de excitación eléctrica (EESM) mueve el rotor con el campo magnético generado por la corriente del estator y convierte la electricidad de la batería en energía mecánica para impulsar las ruedas del vehículo, sin usar imanes ni tierras raras
- Aunque el 90% de los vehículos eléctricos del mercado automotor usan motores con imanes, Renault Group comercializa en volumen el motor eléctrico EESM desde 2012
- El motor EESM de Renault Group comenzó en el Kangoo Z.E y el Zoe, y se ha aplicado en el Megane E-Tech electric, Scenic E-Tech Electric, Alpine A290, Renault 5 E-Tech electric y Renault 4 E-Tech electric, entre otros
- El E7A, previsto para 2027, apunta a una potencia de 200kW, 400Nm de par, un tamaño 30% menor que la generación anterior, 30% menos impacto de carbono y una eficiencia cercana al 92%
- Como la producción de tierras raras e imanes depende en gran medida de China, la elección de un rotor bobinado se vuelve una decisión estratégica para evitar la dependencia de países productores de materias primas e imanes
Contexto de los motores eléctricos sin tierras raras
- Renault Group se ha consolidado como un pionero histórico en la tecnología de motores eléctricos sin imanes, es decir, sin tierras raras
- En un mercado donde el 90% de los vehículos eléctricos usa motores con imanes, Renault Group se diferencia con motores sin tierras raras {p:90}
Principales tipos de motor eléctrico
- Los motores para vehículos eléctricos convierten la energía eléctrica de la batería en energía mecánica sin pistones ni cilindros
- En el estator, la corriente crea un campo magnético, y ese campo magnético mueve el rotor para impulsar las ruedas del vehículo
- Los motores eléctricos se dividen en tres familias principales con diferencias tecnológicas importantes
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Motor síncrono de imanes permanentes
- El motor síncrono de imanes permanentes se fabrica con tierras raras y hoy es la tecnología dominante en el mercado automotor
- Esta tecnología combina alta eficiencia con requisitos de espacio optimizados
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Motor asíncrono
- El motor asíncrono (ASM) también se conoce como motor de inducción asíncrono (IM)
- Esta tecnología tiene menor eficiencia y actualmente suele usarse como motor auxiliar en el eje delantero
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Motor síncrono de excitación eléctrica
- El motor síncrono de excitación eléctrica (EESM) es un poco más grande, pero ofrece alta eficiencia sin imanes
- Este motor eléctrico no usa tierras raras
- Renault Group comenzó a comercializar en volumen el motor eléctrico EESM en 2012, y esa experiencia dio lugar a una gama competitiva de motores eléctricos
Gama de motores totalmente eléctricos de Renault Group
- Renault Group ha sido un actor líder en vehículos eléctricos desde 2011 y eligió comercializar en volumen la tecnología EESM
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Motores de primera generación
- Los motores de primera generación se montaron en el Renault Kangoo Z.E en 2011 y en el Renault Zoe en 2012
- Este motor usaba la referencia de componente 5A y tenía una potencia de entre 57 y 100kW
- En 2020, la última actualización de este tren motriz se aplicó al Twingo Electric, con la referencia 5AL y una potencia de 60kW
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Motores EESM de segunda generación
- La segunda generación de motores EESM de Renault Group entró en producción en 2021 con la referencia 6A
- El Renault Megane E-Tech electric fue el primer modelo en incorporar el nuevo motor a inicios de 2022, y el motor con referencia 6AM era más compacto, más ligero y más potente, con hasta 160kW de potencia
- Después siguieron el Renault Scenic E-Tech Electric y el Alpine A290, el primer Alpine totalmente eléctrico
- El Renault 5 E-Tech electric, lanzado en octubre de 2024, incorpora un motor eléctrico 6AK de 110kW
- El Renault 4 E-Tech electric, disponible para pedido desde marzo de 2025, también incorpora un motor eléctrico 6AK de 110kW
- El Alpine A390 recibió un nuevo tren motriz presentado en septiembre de 2025, con el mismo motor eléctrico 6AM del Alpine A290 en el eje delantero y una nueva configuración de doble motor en el eje trasero
- Los tres motores eléctricos del Alpine A390 se fabrican en Cléon, con una potencia total estimada de unos 345kW, aproximadamente 470 caballos de fuerza
Motor EESM totalmente eléctrico de próxima generación para 2027
- Los ingenieros de Renault Group comenzaron en 2021 el desarrollo del motor eléctrico de tercera generación tipo EESM llamado E7A
- La etapa de desarrollo aún sigue en curso, pero las especificaciones ya están definidas
- El E7A apunta a 200kW, unos 270 caballos de fuerza y 400Nm de par
- Gracias a una arquitectura all-in-one, el E7A será 30% más pequeño que el motor de la generación anterior
- El E7A apunta a reducir el impacto de carbono en 30% y alcanzar una eficiencia cercana al 92%
- Este motor eléctrico elevará el voltaje del sistema desde la arquitectura de 400V, hoy estándar en la gama actual de Renault, hasta 800V para reducir los tiempos de carga
Por qué los motores sin tierras raras se han vuelto un desafío más estratégico
- Renault Group busca evitar la dependencia de los países productores de tierras raras e imanes al elegir un rotor bobinado en lugar de imanes permanentes
- La presencia o ausencia de tierras raras en un motor eléctrico no es un detalle, sino un tema estratégico
- China produce el 85% de las tierras raras ligeras refinadas que se usan en el mundo y el 100% de las tierras raras pesadas
- Hoy China vende estas materias primas de forma limitada y prioriza su mercado interno y productos de mayor valor agregado como los imanes permanentes
- Como resultado, China tiene una posición cercana al monopolio casi total, con más del 90% de la producción mundial
- Al mismo tiempo, China también es el mayor productor de vehículos eléctricos del mundo
Cléon, la planta de motores eléctricos de Renault Group
- La planta de Cléon fabrica trenes motrices de Renault Group desde 2015
- Esta planta fue donde comenzó la producción de motores eléctricos para el Renault Zoe, Twingo ZE, Kangoo ZE y Master ZE
- Los motores para Megane E-Tech electric, Scenic E-Tech electric, Alpine A290, Renault 5 E-Tech electric y Renault 4 E-Tech electric también se fabrican aquí
- Desde 2027, la planta de Cléon producirá el motor eléctrico de próxima generación de 200kW
1 comentarios
Comentarios en Hacker News
Un título que lo presenta como si hubiera abierto camino históricamente a la compleja tecnología de un motor eléctrico sin imanes resulta bastante gracioso si conoces la historia de las máquinas eléctricas
Los motores sin imanes permanentes fueron los primeros motores prácticos, y los motores con rotor bobinado ya tienen más de 100 años
Los motores más grandes a menudo se han diseñado así desde hace mucho tiempo, porque por el tamaño de los imanes necesarios se vuelven demasiado caros y peligrosos, y además ofrecen poca potencia para su tamaño
Las bobinas de campo pueden generar un campo magnético mientras lo permitan la corriente y el calentamiento resistivo del bobinado, pero los imanes de tierras raras tienen un límite fijo en la intensidad del campo magnético
No había imanes, pero al conectarlo a una batería giraba bien
Como buen niño de ciencia, pensé que conectado a corriente alterna funcionaría mejor, así que le puse un cable de alimentación y lo enchufé; empezó a vibrar con fuerza y luego se incendió, y a mi mamá no le gustó nada
Todos los generadores grandes tienen una bobina de excitación para crear el campo magnético, y tienen la ventaja de poder regular el voltaje ajustando el campo de manera mucho más eficiente que con correcciones posteriores
Tanto motores como generadores tienen una pérdida de eficiencia porque necesitan suministrar energía para crear el campo magnético, pero cuanto más grande es el sistema, en la práctica usar electroimanes termina siendo más eficiente
Si además consideras la escasez de minerales de tierras raras, tiene todavía más sentido
También estás limitado por la resistencia mecánica del bobinado y del núcleo; incluso los imanes superconductores del CERN o de instalaciones de fusión tienen ese límite como tope
Claramente, la innovación aquí no es simplemente hacer un motor que use magnetismo inducido tanto en el estator como en el rotor
Porque una gran parte de los motores industriales no usan imanes permanentes
La innovación parecería ser lograr que sea pequeño y eficiente mientras entrega un par significativo, ya que muchas veces eso de un motor eléctrico con 93% de eficiencia resulta ser una máquina enorme de 2 kW operando a 400 W
Me gustaría saber si alguien entiende qué está haciendo Renault aquí
BMW también está desarrollando motores sin tierras raras para autos eléctricos, y por ahora parece estar mucho más adelantada
La potencia es casi el doble (hasta 300 kW frente a 160 kW), y usa una arquitectura de 800 V
No estoy seguro de que tenga sentido ver a ambas empresas dentro del mismo segmento de mercado
Ese diseño usa tierras raras de forma intensiva y depende de imanes permanentes de altísimo rendimiento
Aun así, es probable que el volumen de producción objetivo de Mercedes sea menor que el de BMW o Renault
Eso de “cambiar los imanes por imanes controlables” probablemente sea la frase más propia de la ingeniería automotriz que he leído en una oración de ingeniería automotriz
Es interesante que esto sea con escobillas
En la comunidad de autos RC normalmente se considera que los motores brushless son superiores, aunque claro, ahí está el tema de los imanes de tierras raras
Técnicamente las escobillas pueden desgastarse, pero también se ve la afirmación de que duran entre 150 mil y 250 mil millas
Este diseño de motor se parece mucho a un alternador automotriz, solo que escalado aproximadamente 100 veces en potencia
Las escobillas no sirven para alimentar al rotor; al final el rotor es un imán, y su función es indicar al estator cuándo cambiar la polaridad
Un motor DC brushless cambia la polaridad del estator con electrónica que detecta la posición del rotor sin piezas de fricción, así que no hay arco
También puede ajustar con precisión los pulsos de corriente del estator para mejorar la eficiencia en un amplio rango de velocidades, cosa que un motor DC con escobillas no puede hacer
Más importante que el hecho de no tener contactos giratorios es la ausencia de arco
Los motores AC con escobillas tienen anillos rozantes como contacto giratorio, pero idealmente no hay arco, así que el deterioro del contacto no es tan rápido como en un motor DC con escobillas
Aun así, hace falta excitar el rotor, así que circula una corriente alta
Un motor AC con escobillas no es ideal, pero la ganancia de volver “brushless” a un motor AC no es tan grande como en uno DC
Al final, todos los motores necesitan corriente que cambia continuamente, y la diferencia entre motores AC y DC está en si desde afuera ya les metes corriente alterna sinusoidal, o si el propio motor convierte la corriente DC externa en alguna forma de AC
Me parece un poco curioso que una empresa de marca profesional use puntos suspensivos en frases como “At the same time, China is also the world's leading producer of electric cars...”
Me pregunto cuándo se combinará un motor sin tierras raras con la batería de sodio de CATL
Parece que pronto llegará una guerra de precios y de autonomía
Antes de eso, es muy probable que siga siendo difícil ver vehículos con baterías de sodio
Como pesa más por Wh, tendría que ser bastante más barata que LFP, y también pensaba que su vida útil era más corta
Pero, corrigiéndome, CATL parece prometer 15,000 ciclos, mucho más que los 7,000~10,000 ciclos que normalmente tiene LFP
Si el precio de las baterías de sodio se desploma, parece mucho más probable que entren primero en soluciones de baterías para la red eléctrica y para el hogar antes que en vehículos
Las máquinas síncronas eléctricamente excitadas (EESM) las fabrican principalmente OEM europeos como ZF, MAHLE, Schaffler y AEM, junto con socios de empresas conjuntas en India como Sona Comstar y Sterling, además de las filiales indias de esos OEM
En los últimos años, el acceso de estas empresas a la tecnología china de baterías ha quedado bloqueado por controles de exportación, y una de las grandes razones para impulsar EESM fue precisamente crear una cadena de suministro fuera de China, sobre todo después de que China empezara a aplicar controles a la exportación de tierras raras hacia la UE [6]
Además, los vehículos eléctricos de China y Estados Unidos, a diferencia de los europeos y, recientemente, los indios, en general usan motores síncronos de imanes permanentes (PMSM)
La UE está presionando fuertemente a las exportaciones de automóviles y a los OEM de países sin tratado de libre comercio como parte de la EU Industrial Accelerator Act, y por eso China reaccionó con fuerza [2][3][4][5]
En cambio, como Japón y Corea sí son socios de libre comercio de la UE, parece más probable que usen la batería de estado sólido que Idemitsu Kosan está llevando a producción masiva [0][1] o la batería de estado sólido de LG [7]
[0] - https://www.chiyodacorp.com/en/projects/solidelectrolytefaci...
[1] - https://battery-tech.net/battery-markets-news/idemitsu-kosan...
[2] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1361926.shtml
[3] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1362200.shtml
[4] - https://www.globaltimes.cn/page/202605/1362161.shtml
[5] - https://www.ft.com/content/5903318c-319b-426e-b05d-062f7620f...
[6] - https://www.reuters.com/world/china/eu-lawmakers-rebuke-chin...
[7] - https://blog.lgchem.com/en/2026/03/25_solid_state_battery/
La máquina síncrona excitada eléctricamente (EESM), o máquina síncrona de campo bobinado, tiene ventajas y desventajas frente a la máquina síncrona de imanes permanentes interiores (IPMSM), que es la dominante en los EV de Norteamérica
Entre las ventajas están que no depende de la volatilidad de precio ni de la cadena de suministro de los imanes permanentes de tierras raras, y que en ciclos de manejo centrados en autopista puede tener una mejor eficiencia de ciclo que las IPMSM más recientes
La EESM tiene excelentes características de debilitamiento de campo, así que suele rendir mejor en eficiencia a par medio y altas velocidades, por lo que parece encajar bien en camiones clase 8 o como motor auxiliar en autos con dos ejes motrices
El par de salida no necesariamente disminuye con el aumento de temperatura del rotor y, con un control adecuado, en teoría puede operar con factor de potencia 1 para reducir la capacidad nominal en kVA del inversor del estator; además, en caso de falla del inversor del estator, también ofrece una ventaja de seguridad al desexcitar el rotor
La desventaja es que hay que suministrar corriente continua al devanado de campo giratorio, lo que obliga a usar escobillas y anillos rozantes o un transformador de alta frecuencia con rectificador rotativo; en cualquiera de los dos casos, parte del ahorro de costo logrado al eliminar los imanes permanentes se pierde por la electrónica de potencia y los componentes adicionales
Si se usan escobillas y anillos rozantes junto con enfriamiento por aspersión de aceite en el rotor, se necesita un compartimento sellado aparte, y resulta un poco sorprendente que Renault haya mantenido escobillas y anillos rozantes en lugar de un transformador inductivo de alta frecuencia
Esa elección probablemente limitó la densidad de potencia
En máquinas con densidad de par muy alta, enfriar el devanado de campo del rotor es difícil, y el enfriamiento por aspersión de aceite parece ser lo mejor
En tamaños de empaque automotriz, es difícil alcanzar velocidades máximas tan altas como las de una IPMSM, y es importante diseñar una estructura de retención del devanado del rotor que impida que el devanado de campo sea empujado hacia el entrehierro a altas velocidades
En la EESM, por los extremos del devanado de campo y el sistema de excitación, la longitud axial de la zona inactiva suele ser mayor que en una IPMSM, y la eficiencia depende en gran medida del factor de llenado de ranura que pueda lograrse en el devanado de campo fabricable
El control de corriente y de par de alto desempeño también es mucho más difícil
Las EESM de alto desempeño se han usado durante décadas en aplicaciones de generadores aeroespaciales, pero utilizaban sistemas de excitación del rotor distintos a los automotrices
Renault y su proveedor Continental prácticamente lideraron la comercialización de la producción masiva automotriz de la EESM, y ahora BMW también ha seguido ese camino; varios proveedores como Mahle y ZF también tienen diseños EESM
GM también presentó en 2014 un excelente diseño EESM con excitación por transformador de alta frecuencia
Junto con colegas, fabricamos varias generaciones de EESM en un proyecto del Departamento de Energía de EE. UU.(https://www.osti.gov/servlets/purl/1837809), y creo que en ciertas aplicaciones sí tienen un lugar como motor de tracción para vehículos eléctricos
Según entiendo, en la configuración de doble motor de Tesla, el motor delantero es de un tipo sin imanes
El campo de excitación solo se enciende cuando se necesita potencia adicional, y a velocidad de crucero no genera “arrastre” extra
En uno de estos videos de desmontaje, incluso usaban IGBT más baratos y menos eficientes para la tracción delantera dentro del mismo vehículo, mientras que el motor trasero usaba SiC MOSFET más eficientes
Si solo se necesita para aceleraciones cortas, esa menor eficiencia puede aceptarse
Cuando uno se preocupa por la autonomía de un EV, normalmente le preocupa la autonomía en trayectos largos a alta velocidad, así que esto parece una ventaja clave de la EESM
Tengo un EV de Renault y es muy bueno
Además de la tecnología del motor, es relativamente ligero, trae bomba de calor de serie y el tamaño de la batería también es razonable
Por esa razón manejo un Zoe
¿La unidad de tracción Tesla ACIM anterior al Model 3 no era también sin imanes?
Tenía entendido que usaba haces de alambre de cobre aislado y su reluctancia como si fueran imanes