Animación del motor de imanes permanentes
La capacidad de producir movimiento a partir de la electricidad es posible gracias al motor eléctrico. Son una clase diversa de máquinas que proporcionan energía para una cantidad asombrosa de aplicaciones, y actualmente gobiernan la automatización, la fabricación, los productos comerciales y más. La versatilidad de estos motores proviene de los muchos tipos de motores eléctricos disponibles, y este artículo explorará un diseño prometedor, el motor de imanes permanentes. Aunque se desarrolló inicialmente, este motor se está convirtiendo rápidamente en una alternativa capaz a los estándares de la industria gracias a los avances del siglo XXI. Este motor, sus principios de funcionamiento y sus aplicaciones serán investigados en esta discusión y mostrarán por qué este motor ha ganado tanta atención en los últimos años.
Los motores de imanes permanentes son un motor avanzado similar a los motores de inducción y a los servomotores en cuanto a su diseño (puede encontrar más información sobre estos dos diseños en nuestros artículos sobre motores de inducción y servomotores). Están compuestos por un estator -la carcasa exterior- y un rotor -el componente móvil conectado al eje de salida del motor-. Al igual que otros motores de CA, el motor de imanes permanentes aprovecha la física del electromagnetismo para generar par, y lo hace utilizando imanes permanentes (normalmente imanes de tierras raras) incrustados en su rotor. Este diseño se diferencia de la mayoría de los demás motores eléctricos, en los que el rotor genera su propio campo magnético por inducción o mediante el uso de una fuente de alimentación de corriente continua, o simplemente está compuesto por un metal ferromagnético. Los imanes de un motor de imanes permanentes, cuando están correctamente dispuestos en relación con el estator, pueden proporcionar velocidades iguales a la frecuencia de la corriente de excitación, por lo que se considera un motor síncrono (consulte nuestro artículo relacionado sobre motores síncronos para obtener más información). Estos motores deben ir acompañados de un componente electrónico que suavice el par de este motor, y es la razón por la que estas máquinas sólo han alcanzado recientemente su punto álgido como diseño viable.
Motor de imán permanente
Fuerza magnética＜¿Cómo funciona un motor?＞Giro del motor mediante un imán/fuerza magnéticaEl principio básico de funcionamiento de un motor es el siguiente. Alrededor de un imán permanente que tiene un eje de rotación:① Cuando los imanes exteriores giran (lo que se denomina campo magnético giratorio),② Los polos N y S se atraen y repelen, ③ provocando que el imán con el eje de rotación (centro) gire.Alternativamente, al suministrar corriente a un conductor se genera un campo magnético alrededor, creando una fuerza magnética (Campo magnético giratorio). Si enrollamos un cable conductor en una bobina, la fuerza magnética se combina, generando un gran flujo magnético junto con los polos norte y sur.Funcionamiento real del motorAquí vemos un método real utilizado para hacer girar un motor generando un campo magnético rotativo a partir de una fuente de CA trifásica y bobinas conductoras (la CA trifásica es una señal de CA con las fases desplazadas 120°). Como se ha mencionado anteriormente, las bobinas trifásicas (U, V y W) están envueltas en un núcleo de hierro, colocadas a 120° de distancia, con la tensión más alta generada en el polo norte (N) y la tensión más baja en el polo sur (S). Como cada fase varía sinusoidalmente, el polo (N/S) generado por cada bobina seguirá cambiando, junto con el campo magnético.Si observamos sólo la fase del polo Norte, cambia en orden de la bobina U → bobina V → bobina W → bobina U, permitiendo la rotación.Motores/Controladores de actuadoresGrupo de productos Página
Cómo funciona un motor eléctrico
Los motores eléctricos son máquinas que convierten la energía eléctrica en energía mecánica (energía cinética o potencial). Los motores descritos en este capítulo y en los siguientes funcionan gracias a la interacción entre el campo magnético de un motor eléctrico y las corrientes del bobinado para generar fuerza dentro del motor.
Al igual que en una barra magnética, se produce un campo magnético con sus polos en los extremos de la bobina en cuanto circula una corriente por el cable. En un hilo metálico, los núcleos atómicos cargados positivamente se mantienen en una posición fija, y los electrones son libres de moverse, llevando su carga de un lugar a otro. Sin embargo, la dirección de la corriente eléctrica se define convencionalmente como la dirección del flujo de carga positiva. Las cargas positivas entran en el cable por el terminal positivo de la fuente de tensión, mientras que salen del solenoide por el terminal negativo.
Los daños en el aislamiento pueden reducir la intensidad del campo magnético, ya que el flujo eléctrico puede saltarse uno o varios devanados. Este tipo de daño en un electroimán se conoce como fallo de vuelta.
Motor Tesla de imanes permanentes
¿Podría ser un motor de inducción trifásico o un motor de imanes permanentes? Ambos motores se utilizan actualmente en los vehículos eléctricos. Ambos ofrecen una alta eficiencia y un rendimiento fiable. ¿Pero cuál es mejor?
Hay argumentos de peso para que el motor de imanes permanentes sea superior al de inducción. Las ventajas inherentes a la pulvimetalurgia, que permiten aumentar el rendimiento del motor y reducir el coste total, pueden ser una herramienta eficaz para producir estos sistemas de propulsión.
Como su nombre indica, un motor de imanes permanentes EV utiliza imanes permanentes en el rotor (véase el gráfico siguiente). La corriente alterna aplicada al estator da lugar a la rotación del rotor. Como los imanes están permanentemente magnetizados, el rotor puede funcionar de forma sincronizada con la corriente alterna conmutada. El deslizamiento necesario en los motores de inducción se elimina, mejorando su eficiencia térmica.
La eficiencia inherente de un motor de imanes permanentes es mayor que la de un motor de inducción. Ambos motores utilizan un diseño trifásico mediante un rendimiento totalmente optimizado. Los motores de inducción, sin embargo, fueron diseñados para trabajar principalmente a 60 Hz. Al aumentar los Hz en los motores de inducción de alta frecuencia, las pérdidas por corrientes parásitas serán mucho mayores que en los motores de imanes permanentes bien fabricados.