En el desarrollo de equipos industriales que requieren un control preciso y una alta eficiencia, la elección del motor es un factor decisivo que influye en el rendimiento del producto. En los últimos años, los motores sin núcleo están llamando la atención en sectores como los dispositivos médicos, los equipos ópticos y los sistemas de seguridad, donde se busca la miniaturización y una mayor precisión.
Gracias a su estructura única sin núcleo de hierro, el motor sin núcleo ha logrado combinar un giro suave y una respuesta rápida, algo que resultaba difícil de conseguir con los motores convencionales.
En este artículo te explicamos con detalle desde el funcionamiento básico de los motores sin núcleo hasta sus ventajas concretas en aplicaciones industriales, pasando por ejemplos prácticos de su uso. Esperamos que te sirva de ayuda a la hora de elegir motores para el desarrollo de tus productos.
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¿Qué es un motor sin núcleo? Estructura básica y principio de funcionamiento
Te voy a explicar la estructura básica y el principio de funcionamiento de los motores sin núcleo. Te explicaré cómo, gracias a su estructura única sin núcleo de hierro, se reduce considerablemente el par de dentado y se consigue un giro suave.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Estructura básica de un motor sin núcleo
- Diferencias estructurales con respecto a los motores normales
- Principio de funcionamiento y mecanismo «cogging-free»
A continuación, vamos a ver con más detalle cada uno de estos elementos.
Estructura básica de un motor sin núcleo
Los motores sin núcleo no utilizan núcleo de hierro, sino que tienen una estructura en la que las bobinas se enrollan en forma cilíndrica o plana. En los motores de corriente continua habituales, el núcleo de hierro se coloca en el centro del rotor, pero en los motores sin núcleo se prescinde del núcleo y la estructura está formada únicamente por bobinas.
Al no tener núcleo de hierro, la parte del rotor se aligera mucho y el momento de inercia se reduce. Gracias a esta característica, mejora la capacidad de respuesta al arrancar y al parar, lo que permite un control rápido y preciso. Las bobinas cilíndricas se colocan en el interior o en el exterior de los imanes permanentes, de modo que giran dentro del campo magnético.
Diferencias estructurales con respecto a los motores habituales
En comparación con los motores de corriente continua habituales con núcleo de hierro, los motores sin núcleo presentan algunas diferencias estructurales claras. En la siguiente tabla hemos resumido las principales diferencias.
| Tema | Motores de corriente continua generales | Motores sin núcleo |
| Estructura del rotor | Con núcleo de hierro | Sin núcleo de hierro (solo bobina) |
| Par de cogging | Se produce | Casi nunca se produce |
| Peso del rotor | Es relativamente pesado | Ligero |
| Momento de inercia | Grande | Pequeño |
| Capacidad de respuesta | Estándar | Respuesta rápida |
| Pérdidas por hierro | Sí | No |
| Eficiencia | Estándar | Alta eficiencia |
La diferencia más importante es que el rotor no tiene núcleo de hierro. En los motores normales, el núcleo de hierro se usa para concentrar el flujo magnético de forma eficiente, pero al mismo tiempo genera irregularidades magnéticas (par de dentado).
Los motores sin núcleo han eliminado casi por completo las irregularidades magnéticas al prescindir del núcleo de hierro. Además, al no tener núcleo de hierro, el rotor pesa menos y el momento de inercia es menor. Por otra parte, como no hay pérdidas por hierro, se consigue un funcionamiento más eficiente.
Principio de funcionamiento y mecanismo «cogging-free»
La razón por la que los motores sin núcleo no generan par de cogging es que no tienen núcleo de hierro. En los motores normales, se produce una fuerza de atracción magnética entre el núcleo de hierro y el imán permanente, lo que da lugar al par de cogging, que varía según la posición de giro.
En los motores sin núcleo, como solo la bobina gira dentro del campo magnético, no se produce esta fuerza de atracción magnética.Cuando se hace pasar corriente por la bobina, se genera una fuerza electromagnética según la regla de la mano izquierda de Fleming, lo que permite obtener un par de rotación suave. Como el flujo de flujo magnético es uniforme, apenas hay irregularidades en la rotación, lo que permite un control de velocidad y un posicionamiento extremadamente precisos.
Las 5 ventajas de los motores sin núcleo y su aplicación en equipos industriales
Te voy a explicar con detalle las cinco ventajas principales por las que se utilizan los motores sin núcleo en los equipos industriales.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Ventaja 1: Control de alta precisión gracias a la tecnología «cogging-free»
- Ventaja 2: Rápida capacidad de respuesta y rendimiento de arranque
- Ventaja 3: Ahorro de espacio gracias al diseño compacto del equipo
- Ventaja n.º 4: bajo consumo y mayor duración de la batería
- Ventaja n.º 5: Larga vida útil y gran fiabilidad
Te voy a explicar concretamente en qué aplicaciones concretas resultan útiles cada una de estas características.
Ventaja 1: Control de alta precisión gracias a la ausencia de cogging
Al no tener núcleo de hierro, prácticamente no se produce par de cogging, lo que permite un giro extremadamente suave. Como las irregularidades en el giro se reducen al mínimo, la precisión en el control de velocidad y el posicionamiento mejora de forma espectacular.
En el ámbito de los dispositivos médicos, como las bombas de infusión o los respiradores, el ajuste preciso del caudal está directamente relacionado con la seguridad del paciente, por lo que es imprescindible un control de alta precisión. Las características de rotación suave de los motores sin núcleo permiten un control preciso del caudal.
En el accionamiento de las lentes de los dispositivos ópticos, incluso las vibraciones más leves pueden afectar a la calidad de la imagen, pero gracias a la característica «sin cogging» se puede mantener una calidad de imagen de alta definición.
Ventaja 2: Respuesta rápida y rendimiento de arranque
Gracias a la estructura ligera del rotor, el momento de inercia es reducido, lo que permite arranques y paradas rápidos. Se acorta el tiempo que tarda en alcanzar la velocidad objetivo desde que empieza a girar, lo que minimiza el retraso en el control.
En el mecanismo de enfoque automático de las cámaras digitales, es necesario que el objetivo se mueva a gran velocidad en el momento en que se detecta el sujeto, por lo que se requiere una gran capacidad de respuesta. Gracias a la rápida capacidad de respuesta de los motores sin núcleo, se consigue un enfoque preciso que te permite no perderte el momento perfecto para hacer la foto.
Esta característica también se aprovecha en los mecanismos de servo de los robots industriales, en situaciones en las que se requiere un cambio instantáneo de movimiento.
Ventaja n.º 3: Ahorro de espacio gracias al diseño compacto del equipo
Gracias a su estructura sin núcleo de hierro, se consigue reducir el tamaño del motor. Como se ahorra espacio sin perder potencia, aumenta la flexibilidad a la hora de diseñar el producto en su conjunto.
En los dispositivos médicos portátiles, la reducción del tamaño es fundamental para aliviar la carga del paciente. Al usar motores sin núcleo, se consigue reducir el tamaño y el peso del dispositivo en su conjunto sin renunciar al rendimiento necesario.
Incluso en las herramientas portátiles, esto ayuda a reducir la fatiga del operario y a mejorar la manejabilidad, lo que se traduce en una mayor eficiencia en el trabajo. En los dispositivos electrónicos que concentran varias funciones en un espacio reducido, el diseño compacto de los motores sin núcleo supone una gran ventaja.
*Aunque la ausencia de núcleo de hierro permita aligerar el rotor, es posible que no se consiga aligerar el motor en su conjunto.
Ventaja n.º 4: bajo consumo energético y mayor duración de la batería
Gracias a su diseño de alta eficiencia, se reduce el consumo de corriente, lo que permite que los dispositivos que funcionan con batería tengan una mayor autonomía. Al no haber pérdidas en el núcleo de hierro, la energía suministrada se convierte de forma eficiente en fuerza de rotación.
En las cerraduras electrónicas y las cerraduras inteligentes, tener que cambiar las pilas tan a menudo reduce la comodidad del usuario. Gracias al bajo consumo de los motores sin núcleo, suelen funcionar entre medio año y un año con un solo cambio de pilas.
Incluso en el caso de los dispositivos de seguridad portátiles, en situaciones en las que se requiere una vigilancia continua durante largos periodos de tiempo, alargar la duración de la batería se traduce directamente en una reducción de los costes operativos. El ahorro energético también se valora desde el punto de vista de la reducción del impacto medioambiental.
Ventaja 5: Larga vida útil y gran fiabilidad
Sufren poco desgaste mecánico y mantienen un rendimiento estable durante mucho tiempo. En comparación con los motores normales con núcleo de hierro, los motores sin núcleo reducen la carga sobre los rodamientos gracias a su rotor ligero. Además, como el momento de inercia de las partes giratorias es menor, también se reduce el estrés mecánico durante el arranque y la parada.
Se utilizan en situaciones en las que se exige una alta fiabilidad, como en el ámbito médico o en equipos de seguridad, donde no se pueden permitir fallos. En los detectores de gases industriales, es necesario que funcionen de forma continua en entornos peligrosos y que se reduzca al mínimo la frecuencia de mantenimiento. Gracias a la larga vida útil de los motores sin núcleo, se garantiza un funcionamiento estable durante mucho tiempo, lo que contribuye a mejorar la fiabilidad de todo el sistema.
Aplicaciones industriales y ejemplos de uso de los motores sin núcleo
Te voy a mostrar en qué sectores industriales se utilizan realmente los motores sin núcleo, con ejemplos y aplicaciones concretas.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Aplicaciones en el sector de los dispositivos médicos
- Aplicaciones en el campo de los equipos ópticos
- Aplicaciones en el ámbito de la seguridad y los dispositivos de seguridad
- Aplicaciones en el sector de las herramientas y equipos industriales
Te explicamos los usos concretos en cada campo y cómo las características de los motores sin núcleo contribuyen a mejorar el rendimiento de los productos.
Aplicaciones en el sector de los dispositivos médicos
En los dispositivos médicos que requieren un funcionamiento estable y de alta precisión para garantizar la seguridad de los pacientes —como los sistemas de accionamiento de bombas endoscópicas o las articulaciones de los robots médicos—, se valora mucho la alta capacidad de control y la fiabilidad de los motores sin núcleo.
En las bombas de infusión, es necesario controlar con precisión el caudal del líquido medicamentoso, y no se permite ni la más mínima irregularidad en la rotación. Gracias a las características sin cogging de los motores sin núcleo, se puede mantener un caudal constante de forma estable.
En el caso de los respiradores artificiales, el control preciso de la asistencia respiratoria influye directamente en el estado del paciente, por lo que es imprescindible que los motores ofrezcan un alto nivel de precisión. Además, en los dispositivos médicos portátiles se busca que sean cada vez más pequeños y ligeros, y el diseño compacto de los motores sin núcleo está impulsando el desarrollo de estos productos.
Como hemos visto, a veces se utiliza como uno de los motores adecuados para los sistemas de accionamiento de los dispositivos médicos.
Aplicaciones en el campo de los equipos ópticos
En los equipos ópticos que no admiten vibraciones mínimas —como el mecanismo de enfoque automático de las cámaras digitales, la corrección de la vibración de la mano o el accionamiento de las lentes de los microscopios—, las características de rotación suave y sin saltos contribuyen a mejorar la calidad de la imagen.
El autofoco de una cámara tiene que captar el motivo de forma rápida y precisa, por lo que se necesita una respuesta muy rápida. La estructura ligera del rotor del motor sin núcleo permite accionar el objetivo al instante.
En los mecanismos de corrección de vibraciones, incluso las vibraciones más leves pueden afectar a la calidad de la imagen, por lo que los motores sin núcleo, que prácticamente no generan par de cogging, son la mejor opción.
El mecanismo de giro e inclinación de las cámaras de vigilancia también es muy apreciado por su funcionamiento suave y silencioso.
Aplicaciones en el ámbito de los dispositivos de seguridad y protección
En los dispositivos de seguridad que requieren un funcionamiento a baja tensión y una larga vida útil, como las cerraduras electrónicas, las cerraduras inteligentes o los detectores de gas portátiles, el bajo consumo y la alta fiabilidad son factores decisivos a la hora de elegirlos. En las cerraduras electrónicas, lo habitual es que funcionen con pilas, y tener que cambiarlas a menudo supone una molestia para el usuario.Gracias al bajo consumo de los motores sin núcleo, las cerraduras electrónicas habituales pueden funcionar durante mucho tiempo con un solo cambio de pilas.
En los detectores de gas portátiles, es fundamental que funcionen de forma fiable en entornos peligrosos y que el riesgo de averías sea mínimo. La gran fiabilidad y la larga vida útil de los motores sin núcleo resultan muy valiosas en este tipo de aplicaciones.
Además, también se utiliza como motor pequeño y eficiente en aplicaciones de alarma por vibración.
Aplicaciones en el sector de las herramientas y equipos industriales
En los equipos industriales en los que se requiere una combinación de portabilidad y potencia, como los destornilladores eléctricos, las herramientas portátiles o las bombas pequeñas, los motores sin núcleo, ligeros y de alta eficiencia, contribuyen a mejorar la competitividad de los productos.
En las herramientas que funcionan con batería, el ahorro de energía permite alargar el tiempo de trabajo, por lo que se aprovechan las características de los motores sin núcleo, que son muy eficientes. También en bombas pequeñas y equipos de transporte, cuando se necesita un diseño compacto y un funcionamiento estable, se opta por los motores sin núcleo.
Resumen
Los motores sin núcleo, gracias a su estructura única sin núcleo de hierro, ofrecen numerosas ventajas, como un giro suave sin efecto de dentado, una respuesta rápida, un diseño compacto y ligero, un bajo consumo energético y una larga vida útil.Sus características son muy valoradas en una amplia gama de sectores, como los dispositivos médicos, los equipos ópticos, los sistemas de seguridad y las herramientas industriales. Estas características permiten mejorar el rendimiento de los productos y diferenciarlos del resto.
La reducción significativa del par de cogging que se consigue al no tener núcleo de hierro resulta especialmente valiosa en aplicaciones que requieren un control preciso.Las ventajas de los motores sin núcleo son evidentes en situaciones en las que no se permite ni la más mínima vibración, como el control preciso del caudal en dispositivos médicos o el mantenimiento de una calidad de imagen de alta definición en equipos ópticos. Además, la rápida capacidad de respuesta que ofrece la estructura ligera del rotor es una característica imprescindible en aplicaciones que requieren una acción instantánea, como los mecanismos de enfoque automático o el servocontrol de los robots industriales.
Su diseño compacto y ligero, junto con su bajo consumo energético, son grandes ventajas a la hora de desarrollar dispositivos portátiles y productos que funcionan con batería.En las cerraduras electrónicas y los dispositivos de seguridad se exige una batería de larga duración, y el bajo consumo de los motores sin núcleo se traduce directamente en una reducción de los costes de funcionamiento. Además, su bajo desgaste mecánico y su larga vida útil reducen al mínimo la frecuencia de mantenimiento y contribuyen a garantizar la fiabilidad en aplicaciones en las que no se pueden permitir fallos.
En C.I. TAKIRON Corporation te ofrecemos un servicio integral, desde propuestas de motores sin núcleo adaptados a tus necesidades, pasando por soluciones personalizadas, hasta el apoyo desde la fase de prototipado. Si tienes alguna duda a la hora de elegir un motor para el desarrollo de tus productos, no dudes en consultarnos.
Información sobre productos y consultas
Puedes consultar más detalles sobre los micromotores de C.I. Takiron en la siguiente página web.
- Página web del producto: https://cik-ele.com/
- Motores sin núcleo: https://cik-ele.com/products/list/coreless_motor/
- Motores sin escobillas: https://cik-ele.com/products/list/brushless_motor/
- Motorreductor: https://cik-ele.com/products/list/gearhead/
- Codificador: https://cik-ele.com/products/list/encoder/
Si tienes alguna duda a la hora de elegir un motor pequeño para el desarrollo de tus productos, no dudes en ponerte en contacto con nosotros a través del formulario de consulta. Nuestro equipo técnico analizará el uso y los requisitos que necesitas y te propondrá la solución más adecuada.
- Consultas: https://cik-ele.com/contact/
