A la hora de fabricar el estator de un motor de flujo magnético axial, la cantidad de material ferroso que se debe utilizar es una cuestión realmente importante. En el sector existen, a grandes rasgos, tres formas de proceder: conservar el núcleo completo (con dientes y yugo), eliminar el yugo trasero y conservar únicamente la sección dentada, o prescindir por completo del material ferroso —colocando los devanados directamente en el entrehierro o fabricándolos con láminas de cobre impresas en varias capas—.
Empecemos por las ventajas de utilizar hierro. El hierro proporciona una vía de baja resistencia al flujo magnético; con el mismo material magnético, la densidad magnética en el entrehierro es notablemente mayor cuando hay un núcleo de hierro, lo que permite ahorrar algo de material magnético. El hierro tiene además una función que a menudo se pasa por alto:Canal caliente. El calor generado por el devanado se transmite a través de los dientes al núcleo de hierro y, de ahí, a las caras finales, lo que permite una conducción del calor mucho más fluida que si se dependiera únicamente de la resina.
Las ventajas de eliminar el hierro se aprecian en otros aspectos. Al desaparecer las pérdidas por hierro, el par de dentado prácticamente se elimina, el funcionamiento es más suave y el peso es menor. El precio a pagar es que el circuito magnético pierde un apoyo: la excitación recae por completo en los imanes, por lo que hay que aumentar el grosor de estos o reducir aún más el entrehierro, y ninguna de las dos opciones resulta barata. Al mismo tiempo, la inductancia disminuye, lo que dificulta la supresión de la ondulación de la corriente, por lo que hay que ajustar el sistema de control en consecuencia.
La opción intermedia —eliminar el yugo trasero y conservar los segmentos dentados independientes— es la solución adoptada por muchas propuestas de producción en serie. El flujo magnético de dos discos de rotor adyacentes forma un circuito entre sí, por lo que el yugo trasero de hierro deja de ser necesario; así se reducen tanto el peso como las pérdidas en el hierro, al tiempo que se mantiene la densidad magnética. El problema se traslada al montaje: hay que posicionar individualmente cada módulo de dientes independiente, y cualquier desviación en la posición o la altura de cada uno de ellos se tiene en cuenta a la hora de calcular el entrehierro, lo que finalmente se traduce en fluctuaciones de par y ruido.
Por lo tanto, la elección no se basa en que ”cuanto menos hierro, más avanzado”. Si se busca suavidad, delgadez y altas revoluciones, se puede reducir la cantidad de hierro; pero si hay que soportar un par elevado de forma continuada, el coste es un factor importante o las condiciones de disipación del calor son deficientes, suele ser necesario mantener el hierro.
Desde el punto de vista de la fabricación, estos tres tipos plantean requisitos totalmente distintos para la línea de producción: el núcleo completo pone a prueba el conformado de la banda de acero y el bobinado; el ensamblaje de los segmentos dentados pone a prueba la precisión de posicionamiento de los módulos y la repetibilidad de las herramientas de montaje; y la línea sin núcleo se asemeja más a la fabricación electrónica, poniendo a prueba el alineamiento entre capas. Una situación con la que se encuentra a menudo Jiuju al desarrollar soluciones de montaje de motores de disco es que, en cuanto cambia el trazado del estator, hay que reorganizar las estaciones de trabajo, por lo que resulta muy difícil seguir utilizando el mismo conjunto de utillaje.
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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.
Las articulaciones de los robots requieren un par elevado, un tamaño reducido y un peso ligero, y los motores de flujo magnético axial ofrecen ventajas únicas en entornos con limitaciones de espacio axial. El artículo analiza su idoneidad y los retos que plantean.
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La arquitectura multipolar genera una onda fundamental de alta frecuencia; a decenas de miles de revoluciones, la frecuencia fundamental puede alcanzar varios kilohercios. Con los IGBT tradicionales las pérdidas de conmutación se disparan y el calentamiento es severo: la capacidad de conmutación a nivel de megahercio de los MOSFET de carburo de silicio es el compañero idóneo para los motores de flujo axial multipolares de alta frecuencia.
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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.
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