PSM

Un motor síncrono de imanes permanentes (PSM) utiliza imanes fijos en el rotor en lugar de electroimanes, y su rotación está bloqueada a la frecuencia de suministro (50 Hz o 60 Hz, según la región). A diferencia de los motores de inducción, que patinan ligeramente bajo carga, un PSM gira exactamente a una velocidad determinada por la frecuencia de CA entrante y el número de polos. Esta operación síncrona hace que los PSM sean útiles donde la precisión de la velocidad es importante, aunque su fabricación y control son más costosos que los de máquinas de inducción comparables.

El rotor contiene imanes permanentes, típicamente de neodimio o samario-cobalto, dispuestos para crear polos magnéticos discretos. El estator es una bobina enrollada que produce un campo magnético giratorio cuando es energizado por corriente alterna trifásica. El campo magnético del rotor se alinea con el campo del estator y lo sigue; si la carga intenta ralentizar el motor, el rotor no puede retrasarse sin detenerse por completo. Este comportamiento de todo o nada difiere drásticamente de un motor de inducción, que puede tolerar un deslizamiento continuo bajo carga pesada.

Uso práctico y límites

Los PSM requieren un suministro de frecuencia constante y no pueden arrancarse simplemente conectándolos a la corriente alterna, como sí puede hacerse con un motor de inducción. Requieren un variador de frecuencia (VFD) para acelerar gradualmente; el variador debe aumentar su frecuencia de salida lentamente para que el campo magnético del rotor acelere y permanezca sincronizado. Una vez en funcionamiento a velocidad, un PSM consume menos corriente que un motor de inducción equivalente y funciona de manera más eficiente, particularmente a carga parcial. Por esta razón, los PSM dominan en husillos de máquinas herramienta, tornillos extrusores y aplicaciones de compresores donde el consumo de energía y la estabilidad de la velocidad justifican el costo adicional.

El principal modo de falla es la pérdida de sincronismo: si el choque de carga transitorio excede el par de extracción del motor, el rotor se desincroniza del campo del estator y el motor se detiene. La recuperación requiere que un controlador detecte la falla y reinicie el variador. La desmagnetización de los imanes permanentes debido a una temperatura excesiva también es una preocupación; el neodimio pierde fuerza por encima de los 80 °C y debe ser desclasificado en ambientes cálidos. Algunos diseños de PSM incluyen devanados amortiguadores (barras de cobre tipo jaula de ardilla) en las caras polares para mejorar el par de arranque y proporcionar un grado de operación asíncrona durante los transitorios.

En contextos automotrices, los PSM aparecen en trenes motrices híbridos y eléctricos en lugar de los auxiliares tradicionales impulsados por motor. Los trenes motrices de vehículos eléctricos a menudo utilizan motores de imanes permanentes internos (IPM), una variante de PSM donde los imanes están incrustados dentro del rotor en lugar de montados en su superficie. Esta disposición aumenta el par de reluctancia y permite una mejor extensión del rango de velocidad mediante el debilitamiento del campo, razón por la cual los motores IPM se adaptan mejor a los perfiles de aceleración de los vehículos eléctricos que los diseños de montaje superficial.