Motor de flujo axial frente a motor de flujo radial: ¿Cuál gana?

Este artículo le presentará dos tipos de motores eléctricos. Uno es el motor de flujo axial. El otro es el motor de flujo radial. Ambos hacen girar cosas. Pero funcionan de forma muy diferente. ¿Por qué debería leer esto? Porque si entiendes estos tipos de motores, podrás tomar decisiones inteligentes. Tal vez esté construyendo algo interesante. O puede que simplemente te guste saber cómo funcionan las cosas. Voy a mostrarte lo que hace que cada motor sea especial. Veremos el diseño de los motores. Descubriremos las diferencias en cómo se produce la magia magnética en cada motor. Averigüemos cuál es el mejor para ti.

¿Qué es un motor de flujo axial?

En motor de flujo axial es un poco como una tortita plana. Las piezas del interior de este motor de flujo axial también son planas. La parte que gira se llama rotor. La parte que permanece inmóvil se llama estator. En un motor de flujo axial, la potencia magnética, o flujo axial, va en línea recta a lo largo del eje del motor. Piensa en un eje como el palo en el centro de una rueda. En un motor de flujo axial, los discos planos del estator y del rotor están uno al lado del otro. La fuerza magnética actúa en línea recta, perpendicular a los discos.

¿Por qué es especial este motor de flujo axial? Su forma plana es muy importante. Este motor de flujo axial puede ser muy delgado. Esto significa que puede caber en lugares estrechos. El estator de un motor de flujo axial suele tener bobinas de alambre de cobre. Estos cables y las piezas magnéticas crean un fuerte campo magnético. Este campo hace girar el rotor. Este tipo puede ser muy potente. Descubriremos las diferencias cuando lo comparemos con otro motor. El potencial de los motores de flujo axial es enorme.

¿Y un motor de flujo radial?

Hablemos ahora del motor de flujo radial. Este tipo es el que la mayoría conocemos. Ha sido el estándar durante décadas. Piense en la forma de una lata. Así es como suele ser un motor de flujo radial. Este diseño de flujo radial es común. También tiene un estator y un rotor. Pero en esta máquina, el flujo magnético se desplaza desde el centro. Se mueve como los radios de una rueda, de forma radial. Este flujo radial es diferente del flujo axial.

Este motor de flujo radial tradicional es muy común. Este motor se encuentra en muchas cosas. El estator de un motor de flujo radial suele tener forma cilíndrica. Su trayectoria de flujo radial es clave. Tiene ranuras para los bobinados de cobre. El rotor gira dentro del estator. Las fuerzas magnéticas empujan y tiran para hacerlo funcionar. Es bueno, pero puede ser largo. A veces necesitamos un motor más corto. Las máquinas de flujo radial son muy comunes.

¿Cómo fluye la magia magnética? Trayectorias de flujo axiales frente a radiales.

Veamos cómo se mueve la energía magnética. Esta es la trayectoria del flujo magnético. En un motor de flujo axial, el flujo magnético fluye axialmente a través del estator. Esto significa que va a lo largo del eje del motor. Imagínese que va de una placa plana a otra. Este recorrido es corto y directo. Esto puede hacerlo muy fuerte para su tamaño. El campo magnético es la clave de este motor de flujo axial.

Pensemos ahora en el motor de flujo radial. En este caso, el flujo magnético fluye radialmente. Va del interior al exterior, o del exterior al interior, a través del entrehierro entre el estator y el rotor. Esta trayectoria del flujo magnético es diferente en el motor de flujo radial. Viaja alrededor del motor, circunferencialmente en cierto modo, a través del núcleo del estator y el yugo. Así es como funcionan la mayoría de los motores eléctricos que vemos a diario. Estas máquinas de flujo funcionan bien. Esto muestra la clara diferencia entre el flujo axial y el radial.

¿Qué hay dentro? Mirando la configuración del estator y el imán.

Echemos un vistazo al interior de estos motores. El estator es una pieza muy importante. En un motor de flujo axial, el estator suele ser un disco. Contiene los cables. Estos cables pueden ser bobinados de cobre, incluso bobinados de horquilla. Las piezas magnéticas, a menudo imanes permanentes, están en los discos del rotor. Los rotores y los estatores están uno frente al otro. La fuerza electromagnética es muy fuerte entre ellos. Puede tener un estator y dos rotores, o dos estatores y un rotor. Esta topología puede cambiar para un motor de flujo axial.

En un motor de flujo radial, el estator suele ser un anillo. Esta construcción de flujo radial es típica. Tiene ranuras, o formas de dientes de estator, cortadas en él. Los hilos de cobre se introducen en estas ranuras. El rotor, con su imán o sus propias bobinas, gira dentro de este anillo del estator. El imán del rotor tiene polos norte y sur. La atracción magnética se produce a través del pequeño hueco. La forma en que se coloca el imán en el rotor es clave para este dispositivo. Se trata de una máquina común.

¿Es muy diferente el diseño de los motores de flujo axial?

Sí, el diseño del motor de flujo axial es bastante especial. Su forma plana hace que el diseño del motor sea diferente. Como la potencia magnética va a lo largo del eje en un motor de flujo axial, las piezas pueden ser planas. Esto significa que puede tener una longitud axial corta. Esto es bueno para hacer un motor compacto. En el diseño hay que tener muy en cuenta las fuerzas que ejerce el potente imán. Estas fuerzas quieren tirar de las partes planas del motor de flujo axial juntos.

Este diseño del motor también significa que a veces podemos utilizar menos material. Para la estructura del estator, puede que no necesitemos tanto hierro pesado. Algunos diseños de motores de flujo axial utilizan polvo metálico. Las características y el rendimiento dependen mucho de este diseño específico del motor. Es una parte clave de la ingeniería eléctrica hacerlo bien. El objetivo es un motor de alto rendimiento. El propio flujo axial define gran parte del motor.

¿Por qué se habla del compuesto magnético blando (SMC) en estos motores?

Es posible que haya oído hablar de algo llamado SMC. SMC son las siglas en inglés de compuesto magnético blando. Este material está hecho de partículas de polvo de hierro ferromagnético. Cada trocito de hierro tiene una capa que lo aísla. Esto es útil para fabricar piezas de un motor, como el estator. El SMC permite crear formas complejas, no sólo bidimensionales. Esto es más difícil con el acero eléctrico laminado tradicional.

¿Por qué utilizar un compuesto magnético blando en un motor de flujo axial? Bueno, el SMC puede ayudar a guiar muy bien la potencia magnética. Puede hacer que el motor sea más ligero. También puede ayudar a reducir algunas pérdidas de energía en el motor. Para un motor de flujo axial, donde la trayectoria magnética puede ser complicada, el SMC es una buena elección. Este material ayuda a construir una máquina de flujo axial mejor. El uso de SMC es una de las ventajas de los motores de flujo axial. El estator se beneficia de este material magnético.

¿Cuáles son las grandes ventajas de los motores de flujo axial?

¿Cuáles son las grandes ventajas de un motor de flujo axial? Una de ellas es su forma. Es plano y ancho, no largo y delgado. El diámetro exterior puede ser grande. Esto significa una longitud axial más corta. Esta estructura compacta es ideal cuando el espacio es reducido. Piense en colocar un motor en una rueda. Un tipo de flujo axial puede encajar bien. Suele tener un par elevado. Un par elevado significa una gran potencia de torsión de la configuración del imán y el estator. Este tipo de flujo axial a menudo tiene eso.

Otra ventaja de los motores de flujo axial es la densidad de potencia. Esta alta densidad de potencia significa que se obtiene mucha potencia por su tamaño y peso. También pueden tener un mayor rendimiento. Esto significa que se desperdicia menos energía. La trayectoria magnética es corta, lo que ayuda. Esto puede reducir los efectos finales y ahorrar cobre de bobinado. Para algunas aplicaciones de VE, estos motores ofrecen un buen potencial. El potencial de los motores de flujo axial es muy interesante para nuevos tipos de máquinas, incluso un generador. Esta tecnología de flujo axial está creciendo.

¿Puede un motor de flujo radial seguir siendo una buena opción?

Sí, un motor de flujo radial puede seguir siendo una gran elección. Estas máquinas existen desde hace mucho, mucho tiempo. Sabemos hacerlas bien. A menudo son más baratas de fabricar. Para muchos trabajos, un motor de flujo radial funciona muy bien. El principio de flujo radial es sólido. Este tipo es el estándar desde hace décadas por buenas razones. Es una máquina fuerte y fiable.

El diseño del motor de flujo radial es bien conocido. Este enfoque de flujo radial es fiable. Hacer que el estator con laminación es una forma común. Este diseño maneja el calor, la parte térmica, bastante bien también. Si no necesitas un motor superplano, ni la máxima potencia de giro para su tamaño, los motores radiales pueden ser perfectos. Se utilizan en muchas cosas, desde ventiladores hasta grandes máquinas. Estos motores eléctricos son caballos de batalla. El diseño de flujo radial está probado.

¿Qué motor da más potencia? ¿Motor de imanes permanentes de flujo axial o radial?

Cuando hablamos de potencia, solemos referirnos a la cantidad de trabajo que puede realizar una máquina. Un tipo de flujo axial puede dar un par muy alto. Es decir, una gran fuerza de giro. Como pueden ser anchos, pueden tener una gran superficie para que trabajen las piezas magnéticas. Este enfoque de flujo axial es fuerte. Esto ayuda a hacer más par. El campo magnético en estos motores es fuerte. Este tipo es a menudo un diseño de imán permanente. Cada imán ayuda, y a veces estos utilizan materiales de tierras raras para obtener más potencia.

Un motor de imanes permanentes de flujo radial también es potente. Muchos coches eléctricos de gran potencia utilizan este tipo de máquina. Puede construirse para dar mucha potencia y buena velocidad. Comparándolos, un tipo de flujo axial suele tener mejor densidad de par. Esta alta densidad de par es una ventaja, sobre todo en comparación con los motores de flujo radial de potencia similar. Ésta es una de las principales razones del interés por las máquinas de flujo axial y su trayectoria de flujo axial específica. El diseño específico del motor eléctrico también es muy importante. La trayectoria del flujo radial en un motor de imanes permanentes de flujo radial también es eficiente.

Motor de flujo axial o de flujo radial: ¿Cuál debo elegir para el diseño de mi motor eléctrico?

Esta es la gran pregunta: flujo axial frente a flujo radial, ¿qué máquina elegir? Depende de lo que necesite que haga su motor. ¿Necesita un motor muy plano? ¿Es muy importante que sea ligero? ¿Es imprescindible un par elevado? En caso afirmativo, un motor de flujo axial puede ser la mejor opción. La trayectoria del flujo axial en un motor de flujo axial es clave. Este tipo de flujo axial funciona bien para la electrificación en nuevas áreas. Muchos están buscando este tipo de motor de flujo axial para cosas como drones o incluso turbinas eólicas como generador. El diseño de flujo axial es bueno aquí.

Pero, si el coste es una gran preocupación, o si necesita una máquina fácil de fabricar en grandes cantidades, el motor de flujo radial tradicional suele ser una apuesta segura. Estos tipos de motores de flujo radial son bien conocidos. La elección del motor también depende de otros factores. Piensa en cómo se va a refrigerar (gestión térmica). Piense en las velocidades a las que debe funcionar. Muchos son un tipo de motor BLDC. Hay muchas opciones de motores síncronos. Se ha probado el de flujo radial.

Para el diseño específico de su motor eléctrico, indique qué es lo más importante. ¿Es el tamaño compacto? ¿La eficiencia energética? ¿Son los KW totales de potencia? Tanto los motores de flujo axial como los de flujo radial tienen su lugar. La mejor máquina es la que se adapta a sus necesidades. Puede que sea de flujo axial. O quizá de flujo radial. Algunos diseños nuevos incluso intentan mezclar ideas de ambos tipos de motores. Por ejemplo, algunos motores axiales utilizan varios tipos de cobre. Hay muchos tipos de bobinados de cobre, incluidos los bobinados en horquilla, que ayudan a aumentar el rendimiento. Estos distintos tipos de bobinados de cobre se eligen cuidadosamente. Es fundamental comprender las diferencias de características y rendimiento de cada topología de motor. Puede que incluso encuentre una patente para una nueva idea de motor. El motor de flujo axial sigue evolucionando.