Los temas que trataremos en este capítulo son:
Precisión de velocidad/suavidad/vida útil y facilidad de mantenimiento/generación de polvo/eficiencia/calor/vibración y ruido/medidas de escape/entorno de uso
1. Giroestabilidad y precisión
Cuando el motor funciona a una velocidad constante, mantendrá una velocidad uniforme debido a la inercia a altas velocidades, pero variará según la forma del núcleo del motor a bajas velocidades.
En los motores sin escobillas con rotor ranurado, la atracción entre los dientes ranurados y el imán del rotor produce pulsaciones a bajas velocidades. Sin embargo, en nuestro motor sin escobillas y sin rotor ranurado, dado que la distancia entre el núcleo del estátor y el imán es constante en la circunferencia (lo que implica que la magnetoresistencia es constante en la circunferencia), es improbable que se produzcan ondulaciones incluso a bajas tensiones y velocidades.
2. Vida útil, mantenibilidad y generación de polvo
Los factores más importantes al comparar motores con escobillas y sin escobillas son la vida útil, el mantenimiento y la generación de polvo. Dado que la escobilla y el colector entran en contacto durante la rotación del motor con escobillas, la fricción provoca inevitablemente el desgaste de la zona de contacto.
En consecuencia, es necesario reemplazar todo el motor, y el polvo generado por el desgaste se convierte en un problema. Como su nombre indica, los motores sin escobillas no tienen escobillas, por lo que tienen una vida útil mayor, son más fáciles de mantener y producen menos polvo que los motores con escobillas.
3. Vibración y ruido
Los motores con escobillas producen vibraciones y ruido debido a la fricción entre la escobilla y el colector, mientras que los motores sin escobillas no. Los motores sin escobillas con rotor ranurado producen vibraciones y ruido debido al par de torsión en la ranura, pero los motores con rotor ranurado y los motores de copa hueca no.
Se denomina desequilibrio al estado en el que el eje de rotación del rotor se desvía del centro de gravedad. Cuando el rotor desequilibrado gira, se generan vibraciones y ruido, que aumentan con la velocidad del motor.
4. Eficiencia y generación de calor
La relación entre la energía mecánica de salida y la energía eléctrica de entrada es la eficiencia del motor. La mayor parte de las pérdidas que no se convierten en energía mecánica se transforman en energía térmica, la cual calienta el motor. Las pérdidas del motor incluyen:
(1). Pérdidas en el cobre (pérdida de potencia debida a la resistencia del bobinado)
(2). Pérdidas en el hierro (pérdidas por histéresis en el núcleo del estátor, pérdidas por corrientes parásitas)
(3) Pérdida mecánica (pérdida causada por la resistencia a la fricción de los cojinetes y escobillas, y pérdida causada por la resistencia del aire: pérdida por resistencia al viento)
Las pérdidas de cobre pueden reducirse aumentando el grosor del alambre esmaltado para disminuir la resistencia del bobinado. Sin embargo, si el alambre esmaltado es más grueso, los bobinados serán difíciles de instalar en el motor. Por lo tanto, es necesario diseñar una estructura de bobinado adecuada para el motor, aumentando el factor de ciclo de trabajo (la relación entre el conductor y el área de la sección transversal del bobinado).
Si la frecuencia del campo magnético rotatorio es mayor, las pérdidas en el hierro aumentarán, lo que significa que la máquina eléctrica con mayor velocidad de rotación generará mucho calor debido a dichas pérdidas. En cuanto a las pérdidas en el hierro, las pérdidas por corrientes parásitas se pueden reducir disminuyendo el espesor de la placa de acero laminado.
En cuanto a las pérdidas mecánicas, los motores con escobillas siempre presentan pérdidas debido a la fricción entre la escobilla y el colector, mientras que los motores sin escobillas no. Respecto a los rodamientos, el coeficiente de fricción de los rodamientos de bolas es menor que el de los cojinetes lisos, lo que mejora la eficiencia del motor. Nuestros motores utilizan rodamientos de bolas.
El problema con el calentamiento es que, aunque la aplicación no tenga límite de calor en sí misma, el calor generado por el motor reducirá su rendimiento.
Cuando el devanado se calienta, la resistencia (impedancia) aumenta y dificulta el paso de la corriente, lo que provoca una disminución del par motor. Además, al calentarse el motor, la fuerza magnética del imán se reduce por desmagnetización térmica. Por lo tanto, la generación de calor no puede ignorarse.
Debido a que los imanes de samario-cobalto tienen una desmagnetización térmica menor que los imanes de neodimio debido al calor, los imanes de samario-cobalto se eligen en aplicaciones donde la temperatura del motor es más alta.
Fecha de publicación: 21 de julio de 2023