Motores de Iman Permanente

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¿Qué son los motores de imanes permanentes? Los motores IP son motores eléctricos que utilizan la combinación de campos magnéticos de naturaleza permanente (Imanes) y campos magnéticos inducidos producidos por la corriente de excitació externa que fluye a través de los devanados del estator. Los motores IP pueden ser excitados tanto con seales eléctricas continua o alterna! sin embargo es importante notar que las aplicaciones de motores de excitación alterna son los m"s empleados y eficiente términos de conversión de energ#a disponibilidad! y mantenimiento. $ su vez dentro de los motores de excitación alterna se puede %acer una nueva división donde se encuentra a los motores &incrónicos de imanes permanentes y los motores llamados 'rus%less o motores de excitación alterna *sin escobillas* debido a su equivalen con los motores de corriente continua. Imanes Permanentes Los imanes permanentes son materiales que poseen una gran capacidad de almacenamiento de energ#a magnética! que perdura en el tiempo y que su degradación no es significativa. +n aspecto importante es l curva caracter#stica de magnetización o curva de %istéresis! curva que es particular para cada tipo de m magnético. Los imanes permanentes no son algo nuevo. ,s en el presente siglo que su estudio y conocimiento fue avanzando %asta llegar %oy en d#a a la conformación de tierras raras! las que en con-unto con el &amario eodimio y otros materiales %an constituido imanes de alto rendimiento. Clases de Motores de Imanes Permanentes /otor eléctrico sin escobillas +n motor eléctrico sin escobillas o motor Brushless es un motor eléctrico que no emplea escobillas para realizar el cambio de polaridad en el rotor. Los motores eléctricos sol#an tener un colector de delgas o un par de anillos rozantes. ,stos sistemas! producen rozamiento! disminuyen el rendimiento! desprenden calor y ruido! requieren muc%o mantenimiento y pueden producir part#culas de carbón que manc%an el motor de un polvo que! adem"s! puede ser conductor. Los primeros motores sin escobillas fueron los motores de corriente alterna as#ncronos. 0oy en d#a! grac la electrónica! se muestran muy venta-osos! ya que son m"s baratos de fabricar! pesan menos y requieren menos mantenimiento! pero su control era muc%o m"s comple-o. ,sta comple-idad pr"cticamente se %a eliminado con los controles electrónicos.

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Transcript of Motores de Iman Permanente

 
• ¿Qué son los motores de imanes permanentes? Los motores IP son motores eléctricos que utilizan la combinación de campos magnéticos
de naturaleza permanente (Imanes) y campos magnéticos inducidos producidos por la corriente de excitación
externa que fluye a través de los devanados del estator.
Los motores IP pueden ser excitados tanto con  seales eléctricas continua o alterna! sin embargo es
importante notar que las aplicaciones de motores de excitación alterna son los m"s empleados y eficientes en
términos de conversión de energ#a disponibilidad! y mantenimiento. $ su vez dentro de los motores de
excitación alterna se puede %acer una nueva división donde se encuentra a los motores &incrónicos de
imanes permanentes y
los motores llamados 'rus%less o motores de excitación alterna *sin escobillas* debido a su equivalencia
con los motores de corriente continua.
• Imanes Permanentes Los imanes permanentes son materiales que poseen una gran capacidad de almacenamiento de energ#a
magnética! que perdura en el tiempo y que su degradación no es significativa. +n aspecto importante es la
curva caracter#stica de magnetización o curva de %istéresis! curva que es particular para cada tipo de material
magnético.
Los imanes permanentes no son algo nuevo. ,s en el presente siglo que su estudio y conocimiento fue
avanzando %asta llegar %oy en d#a a la conformación de tierras raras! las que en con-unto con el &amario!
eodimio y otros materiales %an constituido imanes de alto rendimiento.
Clases de Motores de Imanes Permanentes
/otor eléctrico sin escobillas
+n motor  eléctrico sin escobillas o motor Brushless es un motor eléctrico que no emplea escobillas para
realizar el cambio de polaridad en el rotor.
Los motores eléctricos sol#an tener un colector de delgas o un par de anillos rozantes. ,stos sistemas! que
producen rozamiento! disminuyen el rendimiento! desprenden calor  y ruido! requieren muc%o mantenimiento y
pueden producir part#culas de carbón que manc%an el motor de un polvo que! adem"s! puede ser conductor.
Los primeros motores sin escobillas fueron los motores de  corriente alterna as#ncronos. 0oy en d#a! gracias a
la electrónica! se muestran muy venta-osos! ya que son m"s baratos de fabricar! pesan menos y requieren
menos mantenimiento! pero su control era muc%o m"s comple-o. ,sta comple-idad pr"cticamente se %a
eliminado con los controles electrónicos.
 
,l inversor debe convertir la corriente alterna en corriente continua! y otra vez en alterna de otra frecuencia.
1tras veces se puede alimentar directamente con corriente continua! eliminado el primer paso. Por este
motivo! estos motores de corriente alterna se pueden usar en aplicaciones de corriente continua! con un
rendimiento muc%o mayor que un motor de corriente continua con escobillas.
2uncionamiento3
&u mecanismo se basa en sustituir la conmutación (cambio de polaridad) mec"nica por otra electrónica sin
contacto. ,n este caso! la espira sólo es impulsada cuando el polo es el correcto! y cuando no lo es!
el sistema electrónico corta el suministro de corriente. Para detectar la posición de la espira del rotor se utiliza
la detección de un campo magnético. ,ste sistema electrónico! adem"s! puede informar de la  velocidad de
giro! o si est" parado! e incluso cortar la corriente si se detiene para que no se queme. 4ienen la desventa-a
de que no giran al revés al cambiarles la polaridad (5 y 6). Para %acer el cambio se deber#an cruzar dos
conductores del sistema electrónico.
+n sistema algo parecido! para evitar este rozamiento en los anillos! se usa en los alternadores. ,n este caso
no se evita el uso de anillos rozantes! sino que se evita usar uno m"s robusto y que frenar#a muc%o el motor.
 $ctualmente! los alternadores tienen el campo magnético inductor en el rotor! que induce el campo magnético
al estator! que a la vez es inducido. omo el campo magnético del inductor necesita muc%a menos corriente
que la que se va generar en el inducido! se necesitan unos anillos con un rozamiento menor. ,sta
configuración la usan desde pequeos
 $plicaciones3
• 7entiladores de ordenador! casetes! etc.
•  $lternadores de $utos.
• 8eneradores de centrales con potencias del orden del megavatio! etc.
• Motores Paso a Paso Los motores paso a paso son ideales para la construcción de mecanismos en donde se requieren
movimientos muy precisos.
La caracter#stica principal de estos motores es el %ec%o de poder  moverlos un paso a la vez por cada pulso
que se le aplique. ,ste paso puede variar desde 9:; %asta pequeos movimientos de tan solo <.=;! es decir!
que se necesitar"n > pasos en el primer caso (9:;) y ?:: para el segundo caso (<.=;)! para completar un giro
completo de @A:;.
,stos motores poseen la %abilidad de poder quedar enclavados en una posición o bien totalmente libres. &i
una o m"s de sus bobinas est" energizada! el motor estar" enclavado en la posición correspondiente y por el
contrario quedar" completamente libre si no circula corriente por ninguna de sus bobinas.
Principio de funcionamiento3
'"sicamente estos motores est"n constituidos normalmente por un rotor sobre el que van aplicados distintos
imanes permanentes y por un cierto nBmero de bobinas excitadoras bobinadas en su estator.
Las bobinas son parte del estator y el rotor es un im"n permanente. 4oda la conmutación (o excitación de las
bobinas) deber ser externamente mane-ada por un controlador.
Bipolar: ,stos tiene generalmente cuatro cables de salida. ecesitan ciertos trucos para ser controlados!
debido a que requieren del cambio de dirección del flu-o de corriente a través de las bobinas en la secuencia
apropiada para realizar un movimiento. ,n figura podemos apreciar un e-emplo de control de estos motores
mediante el uso de un puente en 0 (06'ridge). omo se aprecia! ser" necesario un 06'ridge por cada bobina
del motor! es decir que para controlar un motor Paso a Paso de > cables! necesitaremos usar dos 06'ridges
iguales al de la figura .,n general es recomendable el uso de 06'ridge integrados como son los casos del
L?9@
Unipolar: ,stos motores suelen tener A o C cables de salida! dependiendo de su conexionado interno. ,ste
tipo se caracteriza por ser m"s simple de controlar. ,n la figura podemos apreciar un e-emplo de conexionado
para controlar un motor paso a paso unipolar mediante el uso de un +L?=:@! el cual es una array de
= transistores tipo arlington capaces de mane-ar cargas de %asta C::m$. Las entradas de activación ($ctiva
 $! ' ! y ) pueden ser directamente activadas por un microcontrolador.
• Eobótica y servomecanismos.
• Motores de Imanes Permanentes Síncronos AC Los motores de $ que utilizan imanes m"s utilizados son3
• &#ncronos (P/&/)3
• /otores de Im"n Permanente onmutados o trapezoidales ('LF/otors)3
,l campo del estator es aplicado en pasos discretos
 
,l rotor tiene dos imanes que cubren cada uno aprox.<=:G del per#metro del rotor y producen una densidad de
flu-o quasi6rectangular en el %ierro.
,l estator tiene un bobinado trif"sico! donde los conductores de cada fase est"n distribuidos uniformemente
en porciones de arcos de A:G.
,l sistema de potencia conectara una fuente controlada de corriente a los bobinados del estator! de manera
que en cada momento conectemos ? fases del bobinado. ada im"n del rotor interactBa con ? arcos de A:G
por los que circule corriente.
uando los bordes del im"n del rotor alcanzan el l#mite entre las fases del estator! un detector! tal como un
sensor de efecto 0all montado en el estator! detectar" la inversión del campo magnético del entre%ierro y
causa una apropiada secuencia de conmutación de los transistores.