Expert Blog

Motores DC a altas temperaturas

Quien esté familiarizado con las especificaciones técnicas y el catálogo de maxon se habrá dado cuenta de que en nuestros motores se especifican temperaturas máximas para el ambiente y el bobinado. La mayoría de los motores DC tienen un límite de temperatura ambiente que oscila entre 85 °C y 100 °C, así como un rango de temperatura máxima del bobinado de 100 °C a 125 °C. ¿A qué se debe esto?

En primer lugar, a la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura del bobinado. La alimentación eléctrica se divide en tensión (V) y corriente (A). La tensión determina la velocidad y la corriente determina el par. Cuando el motor está en funcionamiento, la corriente genera calor en el bobinado. Esto significa que un motor especificado para su uso a altas temperaturas ambiente no puede trabajar con la misma intensidad que si estuviera en un taller a temperatura normal, ya que se quemaría.

¿Cuáles son los problemas asociados al calor?

Dentro del motor, se genera un circuito magnético por un imán permanente y un electroimán, el bobinado del motor. El calor afecta tanto el imán permanente como al bobinado. Los imanes de neodimio empiezan a desmagnetizarse en torno a los 160 °C y se debilitan. Por desgracia, enfriar el motor no sirve para revertir este efecto. La degradación es permanente. El bobinado está encapsulado en un barniz aislante que proporciona estabilidad y aislamiento. Cuando la temperatura supera los 160 °C, el barniz se ablanda y el bobinado se puede deformar, lo que tiene como resultado un rozamiento que desgasta el aislamiento y provoca un cortocircuito y el fallo del motor. Las temperaturas muy altas pueden hacer que se derrita el barniz y el aislamiento, lo que también provoca un cortocircuito. El resultado es siempre el mismo: el motor queda dañado irreparablemente.

Motores de maxon para altas temperaturas

No nos sorprende que haya personas que deseen utilizar motores en entornos con temperaturas más altas, por ejemplo, para la perforación de la Tierra en busca de petróleo, gas o energía geotérmica, o en actuadores de válvulas en motores de aviación. maxon ha diseñado una amplia gama de motores DC para estos entornos. La serie HD (Heavy Duty) brushless puede funcionar a temperaturas ambiente de hasta 200 °C, con una temperatura máxima del bobinado de 240 °C.

¿Cómo funcionan estos motores a temperaturas tan altas?

Los imanes de los motores HD de maxon se fabrican con samario-cobalto (SmCo). Los imanes de tierras raras de samario-cobalto pueden alcanzar temperaturas mucho más altas antes de empezar a desmagnetizarse. El aislamiento del hilo de cobre utilizado en el bobinado también está dimensionado para temperaturas más altas. Por último, el barniz de impregnación es adecuado para su uso a temperaturas muy superiores, lo que garantiza que el bobinado permanezca estable a lo largo del rango de temperaturas de funcionamiento.

¿Por qué no se fabrican todos los motores para poder alcanzar altas temperaturas?

El proceso de fabricación de un motor para altas temperaturas no es fácil. El aislamiento reforzado del hilo de cobre es muy rígido, lo que dificulta enormemente el bobinado. Tampoco funciona con todos los tipos de bobinado. Otro motivo son los costes: los materiales más especializados son más caros. ¿Por qué querría nadie adquirir un motor especializado y con un alto precio para una aplicación en la que no es necesario?

En aplicaciones de gran volumen, maxon puede adaptar los motores estándar para proyectos en los que se alcancen altas temperaturas y para los que no existe un motor adecuado en el rango limitado de la serie HD. En este caso, maxon analiza la viabilidad de la producción del bobinado y crea un lote de bobinados adecuado para la producción para asegurarse de que el rendimiento del hilo sea suficiente. Finalmente, si el rendimiento es suficiente, se fabrican los motores de prueba y se validan las especificaciones técnicas.

¿Qué debe hacer si su aplicación supera los límites de temperatura ambiente?

Póngase en contacto con su ingeniero técnico de ventas de maxon. Todos nosotros contamos con la formación necesaria para especificar el producto adecuado para la aplicación y el entorno adecuados.

En primer lugar, le haremos una serie de preguntas sobre la aplicación. ¿Qué velocidad y par de salida se requieren?  ¿Cuál será el ciclo de trabajo del motor? ¿Cómo es la alimentación eléctrica? A continuación, examinamos el entorno, la temperatura, los impactos, la vibración, etc. También le preguntaremos acerca de otras restricciones, el espacio envolvente, la masa, etc. Una vez recopilados todos estos datos, comenzaremos a analizar las posibles opciones para ofrecerle una solución.

Cuando las temperaturas son muy altas, es necesario realizar un análisis térmico para asegurarnos de que el motor no se va a quemar durante el funcionamiento. Analizamos el perfil de velocidad y par a lo largo del ciclo de trabajo sobre la base de la temperatura ambiente específica. El software que utilizamos, desarrollado por maxon, nos ofrece información fundamental, incluida la temperatura del bobinado. ¿La temperatura se acerca o supera la temperatura máxima del bobinado? ¿Hay suficiente tiempo dentro del ciclo de trabajo para permitir su enfriamiento? Después de múltiples ciclos, ¿permanece por debajo de la temperatura máxima del bobinado?

Con nuestra formación y las herramientas disponibles, le propondremos únicamente una solución que, estamos seguros, cumplirá sus requisitos.

Autor: Andrew Gibson

© by © maxon motor ag