Los motores de corriente continua sin escobillas de imán permanente de baja velocidad y alto par han dejado su huella en muchos campos debido a la eliminación de mecanismos de reducción mecánica, alta eficiencia energética, alta fiabilidad y excelente rendimiento a baja velocidad.

Las características y ventajas de los motores de corriente continua síncronos de imán permanente de alta torsión y baja velocidad

Sus características se pueden entender a partir de las cuatro palabras clave de su nombre: "baja velocidad", "alto par", "síncrono de imán permanente" y "accionamiento directo".

2.1 Accionamiento Directo

Característica principal: El eje de salida del motor está conectado directamente a la carga, eliminando completamente los dispositivos tradicionales de reducción y transmisión mecánica como cajas de engranajes, correas, cadenas, acoplamientos, etc.

Resultado: La estructura del sistema se simplifica enormemente, pasando de un sistema mecánico complejo a un sistema de control electrónico simple.

2.2 Baja Velocidad & Alto Par

Característica principal: El motor en sí está diseñado para operar a una velocidad más baja y entregar un gran par.

Resultado: Perfectamente adaptado a los requisitos de "baja velocidad y carga pesada" de muchos dispositivos industriales sin necesidad de una caja de engranajes para "reducir la velocidad y amplificar el par".

2.3 Síncrono de Imán Permanente

Característica principal: El rotor es excitado con imanes permanentes de neodimio hierro boro de alto rendimiento, y no se necesita corriente para generar un campo magnético. La velocidad del rotor está estrictamente sincronizada con la velocidad del campo magnético rotatorio del estator.

Resultado: Excelente rendimiento con alta eficiencia, alto factor de potencia y alta densidad de potencia.

Basado en estas características, el motor de accionamiento directo síncrono de imán permanente de bajo velocidad y alto par ofrece una combinación de ventajas que los esquemas de accionamiento tradicionales no pueden igualar, principalmente reflejado en los siguientes aspectos:

3.1 Eficiencia energética sobresaliente y efecto significativo de ahorro de energía

Alta eficiencia: Los motores síncronos de imán permanente son en sí mismos un 3% a un 10% más eficientes que los motores asíncronos en un amplio rango de cargas. Más importante aún, elimina la pérdida de energía del mecanismo de desaceleración (la eficiencia del accionamiento del engranaje es típicamente solo del 85%-95%). La eficiencia total del sistema (motor + controlador) puede ser un 15%-30% mayor que el esquema tradicional "motor asíncrono + reductor", y el efecto de ahorro de energía es extremadamente significativo.

Alto factor de potencia: El factor de potencia puede estar cerca de 1 (cosφ ≈ 0.98), mucho más alto que el de los motores asíncronos (típicamente 0.8-0.89). Esto reduce la corriente reactiva, disminuye las pérdidas en la línea y la carga del transformador, y a veces se obtienen recompensas por el factor de potencia de la oficina de suministro eléctrico.

3.2 La estructura se simplifica, con una fiabilidad extremadamente alta y costos de mantenimiento muy bajos

Alta fiabilidad: Al eliminar partes vulnerables como cajas de engranajes, rodamientos y aceite lubricante, se evitan fundamentalmente fallos mecánicos como fugas de aceite, desgaste de engranajes, dientes rotos, deslizamiento/rotura de correas. Solo los rodamientos del motor permanecen como los principales puntos de fallo, logrando un salto cualitativo en fiabilidad.

Sin mantenimiento/Mantenimiento mínimo: No es necesario el reemplazo regular de aceite lubricante, grasa y partes mecánicas, reduciendo significativamente la carga de trabajo de mantenimiento y los costos de gestión, especialmente adecuado para entornos difíciles (como minas, entornos polvorientos) o ubicaciones de difícil acceso (como altitudes elevadas, subterráneas).

3.3 Alta precisión de control y rápida respuesta dinámica

Posicionamiento de alta precisión: "accionamiento directo" elimina el retroceso, la deformación elástica y los errores de transmisión inherentes a la transmisión por engranajes. Con accionamientos de alto rendimiento, puede lograr una precisión de posicionamiento extremadamente alta, precisión de repetición de posicionamiento y suavidad de movimiento para cumplir con los requisitos de control de precisión (como mesas de CNC).

Rendimiento dinámico sobresaliente: Respuesta rápida de par y fuerte capacidad de sobrecarga. El eje del motor está acoplado directamente a la carga, el sistema tiene buena rigidez, y las características de respuesta dinámica superan con creces las de los sistemas con enlaces de reducción orgánica.

3.4 Funciona suavemente con poco ruido y vibración

Bajo ruido: Sin el choque y el ruido del engranaje, funciona muy silenciosamente, con un ruido típicamente reducido en más de 10-20 dB, mejorando el ambiente de trabajo.

Baja vibración: Pequeña pulsación de par, transmisión suave y reducción de los efectos adversos de la vibración sobre la base del equipo y la calidad de la pieza de trabajo que se está procesando.

3.5 El sistema es compacto y flexible en su disposición

Ahorro de espacio: Aunque el motor puede parecer más grande por sí solo, el sistema de accionamiento general típicamente ocupa menos espacio y tiene un volumen más pequeño debido a la eliminación de reductores voluminosos.

Disposición flexible: El motor puede ser diseñado en varias formas como rotor interno o rotor externo, y puede integrarse más convenientemente en equipos (como motores de buje, motores de tambor) para un diseño innovador de estructuras mecánicas.

1) Costos iniciales más altos: El costo de compra único suele ser más alto que la opción de "motor asincrónico + reductor".

2) Alto umbral técnico: Se requiere una combinación estrecha de diseño de motor y tecnología de control, y se imponen mayores demandas técnicas a diseñadores y usuarios.

3) Volumen y peso: Para generar un alto par, el diámetro del cuerpo del motor suele ser grande, y puede haber requisitos especiales para el espacio de instalación y el transporte.

4) Riesgo de desmagnetización: Los imanes permanentes corren el riesgo de desmagnetización en condiciones extremas de sobrecalentamiento o sobrecorriente y requieren una buena gestión térmica y protección de control.

En resumen, los motores de accionamiento directo síncronos de imán permanente de baja velocidad y alto par, a través del camino técnico de "eléctrico a máquina", han logrado una ventaja combinada sin precedentes de alta eficiencia, fiabilidad, precisión y bajo mantenimiento con mayor complejidad eléctrica y costo inicial. El costo total de propiedad (TCO) a lo largo de todo el ciclo de vida suele ser más bajo, especialmente en situaciones donde los costos de electricidad son altos, el mantenimiento es inconveniente o se requiere un control de alta precisión, donde las ventajas económicas y técnicas son significativas.