Gracias a las innovaciones en el diseño, el control y la tecnología de producción, los accionamientos sin escobillas para bombas y sistemas de ventilación funcionan de forma más eficiente y silenciosa. Los usuarios de electrodomésticos y de la industria automovilística pueden beneficiarse de ello.
Los pequeños motores eléctricos se encuentran en muchos electrodomésticos, herramientas y ordenadores, así como en los coches modernos, donde accionan unidades auxiliares como bombas y ventiladores. Individualmente, cada uno de estos motores no consume mucha energía, pero juntos ofrecen un gran potencial de ahorro. El equipo de investigación del recientemente finalizado “Laboratorio CD para accionamientos sin escobillas para aplicaciones de bombas y ventiladores”, dirigido por Annette Mütze del Instituto de Accionamientos Eléctricos y Sistemas Electrónicos de Potencia de la Universidad Tecnológica de Graz, ha aprovechado ahora aún más este potencial: gracias a un diseño innovador, una tecnología de control modificada y el uso de nuevas técnicas de fabricación, los accionamientos integrados sin escobillas desarrollados aquí consumen menos energía, funcionan de forma más silenciosa y son más ligeros.
Las garras en ángulo reducen las vibraciones.
Los motores con garras más grandes se utilizan, por ejemplo, en sistemas de iluminación de vehículos. Su uso como accionamientos pequeños es menos conocido. El equipo de Annette Mütze ha reducido los llamados “pares de dentado” de estos pequeños accionamientos mediante biselado y ranurado de las garras, lo que no supone ningún coste adicional. De este modo se reduce el acoplamiento momentáneo de las garras al girar el motor y, por tanto, las vibraciones no deseadas. De este modo, hemos podido reducir una importante fuente de ruido en un 70 por ciento. Como resultado, los accionamientos funcionan de forma mucho más suave y silenciosa”, afirma Annette Mütze.
El control simplificado reduce las pérdidas de conmutación
La mejora de la eficiencia se consigue simplificando el control del flujo de corriente. Normalmente, la modulación por ancho de pulsos regula la corriente que se suministra al motor de un ventilador o una bomba. Para que la corriente fluya en el patrón rectangular deseado, se requiere un gran número de operaciones de conmutación, lo que, sin embargo, provoca un consumo adicional de energía. “Solo encendemos y apagamos nuestros accionamientos una vez por cada rectángulo deseado”, afirma Annette Mütze. “Esto nos ha permitido reducir enormemente el consumo adicional de energía causado por las pérdidas de conmutación”. Por tanto, estos accionamientos tienen una eficiencia general mucho mejor, especialmente con corrientes bajas, que los que se controlan mediante modulación por ancho de pulsos convencional. Debido a la cantidad drásticamente reducida de circuitos, las placas de circuitos de los motores también requieren la mitad de condensadores, lo que reduce los costes.
Impresión 3D de material a base de ferrita
La tercera innovación es la realización exitosa de motores PCB con núcleos de ferrita. “PCB” significa “Printed Circuit Board” y, en el caso de los motores, significa que los devanados que generan el campo magnético necesario para el accionamiento están diseñados en forma de placas de circuito impreso. Esto permite un alto grado de automatización en la producción. El equipo de Annette Mütze equipó las placas de circuito impreso con núcleos de ferrita impresos en 3D, mejorando así la conducción del flujo magnético en los motores. Este fue el requisito previo para el uso de imanes más económicos, que también se basan en ferrita.
MSG Mechatronic Systems GmbH participó como socio corporativo en el “Laboratorio CD para accionamientos sin escobillas para aplicaciones de bombas y ventiladores”.
Esta investigación se enmarca en el campo de especialización “Movilidad y producción”, una de las cinco áreas de enfoque estratégico de la TU Graz.
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