Diferencia de rendimiento del motor 1: velocidad/par/tamaño
En el mundo existen todo tipo de motores: grandes y pequeños. Motores que se mueven hacia adelante y hacia atrás en lugar de girar. Motores cuyo elevado precio, a primera vista, no justifica su precio. Sin embargo, cada motor se elige por una razón. Entonces, ¿qué tipo de motor, rendimiento o características debe tener el motor ideal?
El objetivo de esta serie es brindar información sobre cómo elegir el motor ideal. Esperamos que les sea útil al momento de elegir un motor y que les ayude a comprender los conceptos básicos sobre motores.
Las diferencias de rendimiento que se explicarán se dividirán en dos secciones separadas, como sigue:
Velocidad/Par/Tamaño/Precio ← Los elementos que trataremos en este capítulo
Precisión de velocidad/suavidad/vida útil y facilidad de mantenimiento/generación de polvo/eficiencia/calor
Generación de energía/vibración y ruido/contramedidas de escape/entorno de uso
1. Expectativas para el motor: movimiento de rotación
Un motor generalmente se refiere a un aparato que obtiene energía mecánica a partir de energía eléctrica, y en la mayoría de los casos se refiere a un motor que produce movimiento rotacional. (También existe un motor lineal que produce movimiento rectilíneo, pero lo omitiremos en esta ocasión).
¿Qué tipo de rotación desea? ¿Prefiere que gire con fuerza como un taladro o con poca fuerza pero a gran velocidad como un ventilador? Al centrarnos en la diferencia del movimiento de rotación deseado, la velocidad y el par de rotación adquieren importancia.
2. Par de torsión
El par motor es la fuerza de rotación. Su unidad es N·m, pero en el caso de motores pequeños, se suele utilizar mN·m.
El motor se ha diseñado de diversas maneras para aumentar el par motor. Cuantas más espiras tenga el cable electromagnético, mayor será el par motor.
Debido a que el número de vueltas está limitado por el tamaño fijo de la bobina, se utiliza alambre esmaltado con un diámetro mayor.
Nuestra serie de motores sin escobillas (TEC) está disponible en ocho tamaños: 16 mm, 20 mm, 22 mm, 24 mm, 28 mm, 36 mm, 42 mm y 60 mm de diámetro exterior. Dado que el tamaño de la bobina aumenta con el diámetro del motor, se puede obtener un par motor superior.
Se utilizan imanes potentes para generar pares elevados sin modificar el tamaño del motor. Los imanes de neodimio son los imanes permanentes más potentes, seguidos por los de samario-cobalto. Sin embargo, incluso utilizando imanes potentes, la fuerza magnética se disipará del motor y no contribuirá al par motor.
Para aprovechar al máximo el fuerte magnetismo, se lamina una fina lámina de material funcional llamada placa de acero electromagnético para optimizar el circuito magnético.
Además, debido a que la fuerza magnética de los imanes de samario-cobalto es estable a los cambios de temperatura, el uso de imanes de samario-cobalto puede accionar el motor de forma estable en un entorno con grandes cambios de temperatura o temperaturas elevadas.
3. Velocidad (revoluciones)
El número de revoluciones por minuto de un motor se conoce como "velocidad". Indica cuántas veces gira el motor por unidad de tiempo. Aunque comúnmente se utiliza "rpm" para referirse a las revoluciones por minuto, en el Sistema Internacional de Unidades (SI) también se expresa como "min⁻¹".
En comparación con el par motor, aumentar las revoluciones no es técnicamente difícil. Basta con reducir el número de espiras de la bobina para aumentarlo. Sin embargo, dado que el par motor disminuye al aumentar las revoluciones, es importante cumplir con los requisitos tanto de par como de revoluciones.
Además, si se utiliza a alta velocidad, es mejor usar rodamientos de bolas en lugar de cojinetes lisos. Cuanto mayor sea la velocidad, mayor será la pérdida por fricción y menor la vida útil del motor.
Dependiendo de la precisión del eje, a mayor velocidad, mayores serán los problemas relacionados con el ruido y las vibraciones. Dado que un motor sin escobillas no tiene ni escobillas ni colector, produce menos ruido y vibraciones que un motor con escobillas (en el que la escobilla está en contacto con el colector giratorio).
Paso 3: Tamaño
En lo que respecta al motor ideal, su tamaño es un factor importante para su rendimiento. Aunque la velocidad (revoluciones) y el par sean suficientes, no sirve de nada si no se puede instalar en el producto final.
Si solo se desea aumentar la velocidad, se puede reducir el número de vueltas del alambre, aunque sea pequeño, pero a menos que exista un par mínimo, no girará. Por lo tanto, es necesario encontrar maneras de aumentar el par.
Además de utilizar los potentes imanes mencionados, es importante aumentar el factor de ciclo de trabajo del bobinado. Hemos hablado de reducir el número de vueltas del alambre para asegurar el número de revoluciones, pero esto no significa que el alambre deba estar bobinado con poca tensión.
Al utilizar alambres gruesos en lugar de reducir el número de espiras, se puede lograr un mayor flujo de corriente y un par elevado incluso a la misma velocidad. El coeficiente espacial indica la densidad del bobinado. Ya sea aumentando el número de espiras finas o reduciendo el de espiras gruesas, este coeficiente es un factor importante para obtener par.
En general, la potencia de un motor depende de dos factores: el hierro (imán) y el cobre (bobinado).
Fecha de publicación: 21 de julio de 2023