El principio básico de los motores de flujo magnético axial no es nuevo. Ya en los primeros tiempos, el experimento del disco de Faraday demostró la viabilidad de este tipo de estructura de motor, en la que el flujo magnético se distribuye a lo largo del eje de rotación, y posteriormente se aplicó de forma generalizada en grandes equipos industriales, como ventiladores, grúas y sistemas de propulsión naval. Sin embargo, durante mucho tiempo no se impuso en la industria automovilística, y la razón fundamental no radicaba en el principio en sí, sino en problemas de fabricación.
Línea de montaje de motores de flujo axial de Jiuju Axial Flux Motor
En los motores radiales tradicionales, la dirección del campo magnético es perpendicular al eje de rotación, y el estator se encuentra en el exterior del rotor, con una estructura similar a la de un barril. En los motores axiales, por el contrario, el estator y el rotor se disponen uno frente al otro, como dos discos, y el campo magnético atraviesa el entrehierro en la dirección del eje de rotación. Esta estructura en forma de disco ofrece dos ventajas evidentes: a igual potencia, el tamaño axial es menor y se puede conseguir un radio de par mayor. Pero esto también tiene su inconveniente: el entrehierro se distribuye por toda la superficie del disco, por lo que cualquier desviación en la planitud del orden de micras, cualquier error en la posición de los imanes o cualquier desplazamiento de las láminas puede provocar un desequilibrio en la fuerza magnética, lo que da lugar a vibraciones y ruido y, en casos graves, incluso al rozamiento y bloqueo de los discos.
Motor de flujo axial (Axial Flux Motor)
Por eso, los motores de flujo magnético axial se denominan ”tecnología antigua, proceso nuevo”: el principio no ha cambiado, pero lo que realmente los ha vuelto a situar en el punto de mira de la industria ha sido la demanda de alta densidad de potencia y diseños planos por parte de los vehículos eléctricos, la robótica y la «economía de baja altitud», así como la mejora general del nivel de los procesos de fabricación asociados. Sin una capacidad de montaje de alta precisión y un control uniforme de los procesos, por muy atractivos que sean los parámetros de diseño, resulta muy difícil lograr una producción en serie estable.
Vista explosionada del flujo magnético axial de Jiuju: Axial Flux Exploded View
La disposición de la polaridad de los imanes, la coaxialidad del montaje y la uniformidad del entrehierro en los motores de flujo magnético axial exigen una precisión muy elevada en toda la línea de producción, y resulta muy difícil controlar las desviaciones mediante el montaje manual tradicional o con equipos genéricos. La solución de montaje automatizado desarrollada por Jiuju abarca procesos clave como la colocación precisa de los imanes, el montaje conjunto de fuerza y posición del rotor y las pruebas de rendimiento en línea, con el objetivo de trasladar de forma estable las ventajas de la fase de diseño a la consistencia en la fase de producción en serie. El resurgimiento de los motores de flujo magnético axial es, en esencia, el resultado de la evolución conjunta del diseño, los materiales, los sistemas de control y los procesos de fabricación. El montaje ya no es el último paso, sino el eslabón clave que determina si es posible la producción en serie a gran escala.
Preguntas frecuentes sobre la automatización de motores eléctricos
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En el área de expedición, a las puertas del taller, reina la actividad. Tras varias rondas de puesta a punto de la máquina completa, validación de producción simulada e inspección de calidad de fábrica, una línea de montaje automatizado de motores de corriente continua de Jiuju ha completado todo el proceso de salida y ha sido cargada en el camión a tiempo; pronto partirá hacia la base de producción del cliente para apoyar el avance del proyecto conforme al plan.
Estátor y rotor están separados por un entrehierro submilimétrico; entre los imanes y el núcleo de hierro de ambos lados actúa una atracción axial de varias toneladas. En cuanto la fuerza sobre el entrehierro se desequilibra, la atracción de un lado crece exponencialmente y la rigidez de los rodamientos y la carcasa se somete a una prueba severa.
El entrehierro se reduce a nivel milimétrico y, en funcionamiento, el interior del motor pasa de temperatura ambiente a más de cien grados; la carcasa de aluminio, el eje de acero, el hilo de cobre y los imanes tienen coeficientes de dilatación distintos, por lo que la deformación axial puede ampliar el entrehierro o comprimir el estátor.
Los motores PCB sustituyen el estator tradicional con núcleo de hierro por una placa de circuito impreso, formando una estructura en forma de sándwich con el rotor de flujo magnético axial a ambos lados. El artículo analiza su principio de funcionamiento y sus ventajas de fabricación.
En el mundo de la ingeniería no existe una arquitectura universal. En escenarios sensibles al espacio y con prioridad de aligeramiento, el flujo axial encaja mejor; en escenarios sensibles al coste y de gran volumen, el motor radial sigue siendo la primera opción. La esencia de la selección es el grado de adecuación al escenario de aplicación.