Un motor es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en movimiento giratorio y se utiliza en una amplia variedad de campos, como los aparatos médicos, los equipos ópticos y las herramientas industriales. A la hora de elegir un motor, entender sus principios básicos de funcionamiento te ayudará a decidir cuál es el producto más adecuado para tu aplicación.
Los motores de corriente continua, los motores sin escobillas y los motores sin núcleo, entre otros, tienen estructuras y características diferentes según el tipo, por lo que es importante conocer sus diferencias. En este artículo explicamos la estructura básica y el principio de funcionamiento de los motores, las características de los principales tipos de motores y los aspectos clave a tener en cuenta a la hora de elegirlos para aplicaciones industriales.Si eres ingeniero y te encargas de elegir motores para el desarrollo de productos, esperamos que esto te sirva de referencia para tomar decisiones basadas en fundamentos técnicos.
| Supervisado por: Grupo de Ventas de Componentes Electrónicos de C.I. Takiron. Supervisamos este artículo basándonos en la avanzada tecnología y los conocimientos que hemos acumulado desde nuestra fundación en 1919 como empresa líder en el sector del procesamiento de plásticos.En nuestro departamento, analizamos constantemente las tendencias del mercado y las últimas tecnologías en materia de micromotores ultracompactos y de alta precisión, y nos centramos en ofrecer información de gran valor añadido a los diseñadores y desarrolladores. Como equipo de expertos que conoce a la perfección las características de los productos, te ayudamos a resolver tus retos y a innovar tecnológicamente a través de contenidos precisos y prácticos. |
Estructura básica del motor y cómo funciona su giro
Para entender cómo funciona un motor, tienes que conocer sus componentes y los principios básicos de la electromagnética.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Componentes principales del motor
- Cómo funciona la rotación por la fuerza electromagnética (fuerza de Lorentz)
- La función del conmutador y las escobillas
Aquí te voy a explicar paso a paso cómo se produce el giro, tomando como ejemplo un motor de corriente continua.
Componentes principales de un motor con escobillas
El motor funciona gracias a la combinación de varias piezas. Estos son sus componentes principales:
| Nombre de la pieza | Función |
| Estator | La parte fija que no gira. Crea un campo magnético mediante imanes permanentes. |
| Rotor | La parte que gira. Lleva el bobinado y genera par mediante la interacción con el campo magnético. |
| Bobinado (bobina) | Al pasar la corriente, se genera un campo magnético que produce una fuerza de giro |
| Imán permanente | Se colocan en el estator y generan un campo magnético constante |
| Comutador | Cambia la dirección de la corriente en el devanado según el giro, lo que permite un giro continuo |
| Cepillo | Contacto deslizante que suministra corriente desde una fuente de alimentación externa al conmutador |
Estas piezas funcionan de forma coordinada para convertir la energía eléctrica en movimiento giratorio mecánico.
Cómo funciona la rotación por la fuerza electromagnética (fuerza de Lorentz)
Cuando se hace pasar una corriente por una bobina, se genera un campo magnético a su alrededor. Este campo magnético interactúa con el de un imán permanente, lo que da lugar a una fuerza electromagnética. Según la regla de la mano izquierda de Fleming, una vez que se determinan la dirección del campo magnético y la dirección de la corriente, la dirección de la fuerza queda definida de forma unívoca.
En concreto, si alineas el dedo medio de la mano izquierda con la dirección de la corriente y el índice con la dirección del campo magnético, se ejerce una fuerza en la dirección del pulgar. Este mecanismo hace que la fuerza empuje el rotor y se inicie el movimiento giratorio. La bobina, situada entre los polos N y S del imán, recibe una fuerza en una dirección fija cada vez que pasa la corriente, lo que da lugar a un giro continuo.
La función del conmutador y las escobillas
Cuando el rotor da media vuelta, la posición de las bobinas se invierte. Si sigues haciendo pasar la corriente en la misma dirección, la dirección de la fuerza también se invierte y el giro se detiene. El conmutador es la pieza que resuelve este problema.
El conmutador es un conjunto de piezas metálicas segmentadas montadas en el eje de rotación que cambia automáticamente la dirección de la corriente al girar el rotor. Las escobillas son los puntos de contacto que, desde una posición fija, entran en contacto con el conmutador y mantienen el suministro de corriente procedente de la fuente de alimentación externa. Gracias a este mecanismo, la corriente circula siempre en la dirección adecuada por las bobinas y el motor sigue girando en la misma dirección.
Diferencias entre los tipos de motores y sus principios de funcionamiento
Hay muchos tipos de motores que se utilizan en aplicaciones industriales, pero en sectores como el de los equipos de precisión de pequeño tamaño, los dispositivos médicos y los equipos ópticos, se suele recurrir a un tipo concreto de motor.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Motor de corriente continua (CC) sin núcleo
- Motor sin escobillas
- Motor con reductor (producto en el que el motor y el reductor están integrados)
Entendamos cómo funcionan y cuáles son sus características para poder elegir el más adecuado para cada uso.
Motor de corriente continua (CC) sin núcleo
Los motores sin núcleo, a diferencia de los motores de corriente continua tradicionales, no tienen núcleo de hierro en el rotor. Las bobinas se moldean en forma cilíndrica o plana, y son las propias bobinas las que actúan como rotor. Al no tener núcleo de hierro, apenas se produce el efecto de «cogging» (irregularidad en la rotación), que es una resistencia magnética.
| Características | Ventajas de los motores sin núcleo |
| Suavidad de giro | Gracias a la ausencia de cogging, las vibraciones y el ruido son mínimos |
| Capacidad de respuesta | Con un momento de inercia bajo, el arranque y la parada son rápidos |
| Tamaño | Al prescindir del núcleo de hierro, se puede reducir el tamaño |
| Eficiencia | No tiene pérdidas por hierro y tiene una alta eficiencia energética |
Es ideal para aplicaciones que requieren alta precisión y bajas vibraciones, como el accionamiento de endoscopios en dispositivos médicos o los mecanismos de enfoque de lentes en equipos ópticos.
Motor sin escobillas
Los motores sin escobillas, como su nombre indica, son motores que no tienen escobillas ni colector. En los motores de corriente continua tradicionales, las escobillas y el colector se encargaban de conmutar la corriente de forma mecánica, pero en los motores sin escobillas esa función la asumen los circuitos electrónicos. El rotor cuenta con imanes permanentes y la corriente que circula por las bobinas del estator se conmuta mediante control electrónico.
| Características | Ventajas de los motores sin escobillas |
| Vida útil | Sin desgaste de las escobillas, de larga duración y sin necesidad de mantenimiento |
| Silenciosidad | Como no hay fricción con las escobillas, el ruido de funcionamiento es bajo |
| Ruido eléctrico | No se producen chispas por el contacto de las escobillas, así que hay menos ruido |
| Controlabilidad | Gracias al control electrónico, se puede controlar con precisión la velocidad de giro y la posición |
Se utiliza mucho en aplicaciones que requieren un funcionamiento estable durante largos periodos de tiempo, como equipos industriales y electrodomésticos. También es ideal para combinarlo con aparatos electrónicos sensibles al ruido.
Motor con reductor (producto en el que el motor y el reductor están integrados)
Un motorreductor es un producto que combina el cuerpo del motor con un reductor. Aunque un motor por sí solo tenga una velocidad de giro alta y un par bajo, al utilizar un reductor se puede reducir la velocidad de giro y aumentar el par.
Las principales ventajas de los motorreductores son las siguientes:
[Características de los motorreductores]
- Consigue una potencia con par elevado a bajas revoluciones
- Te ahorras la molestia de comprar el motor y el reductor por separado
- Ocupa poco espacio y es fácil de integrar en los dispositivos
- Puedes ajustar las características de par seleccionando la relación de reducción y el rendimiento
Es ideal para aplicaciones en las que se necesita una fuerza elevada a baja velocidad, como herramientas industriales, equipos de seguridad o sistemas de transporte. Como el motor y el reductor están integrados, no hace falta pensar en cómo combinarlos en la fase de diseño, lo que ayuda a acortar el tiempo de desarrollo.
Puntos clave para elegir un motor en aplicaciones industriales
A la hora de elegir un motor, hay que dejar claros los requisitos de rendimiento que exige cada aplicación.
Lo que vamos a explicar en esta sección
- Requisitos de los motores para equipos médicos y ópticos
- Requisitos de los motores para equipos industriales y de seguridad
- Por qué se eligen los micromotores de C.I. Takiron
Averigua cuáles son las características que se necesitan en cada ámbito y elige el motor más adecuado para el desarrollo de tu producto.
Requisitos de los motores para equipos médicos y ópticos
En los dispositivos médicos y ópticos, la precisión y la estabilidad del control determinan el rendimiento del producto. En el mecanismo de accionamiento de la cámara de un endoscopio, incluso una vibración mínima provoca que la imagen salga borrosa. En el mecanismo de enfoque automático también es necesario que la lente se mueva con rapidez y precisión.
| Características requeridas | Requisitos concretos |
| Suavidad de giro | Sin sacudidas, lo que minimiza las vibraciones y el ruido |
| Capacidad de respuesta | Garantiza la precisión de posicionamiento gracias a un arranque y una parada rápidos |
| Compacto | Diseño que se adapta al espacio limitado del interior de los dispositivos |
| Fiabilidad | Funcionamiento estable a largo plazo y sistema de control de calidad |
Como motores que cumplen estos requisitos, los motores sin núcleo se utilizan mucho. Esto se debe a que, al no tener núcleo de hierro, permiten combinar un giro suave con una respuesta rápida.
Requisitos de los motores para equipos industriales y de seguridad
Las herramientas industriales y los dispositivos de seguridad requieren características diferentes a las de los equipos médicos y ópticos. Los atornilladores eléctricos y las clavadoras deben ser compactos y, al mismo tiempo, ofrecer un par elevado. En el caso de las cerraduras electrónicas y las cerraduras inteligentes, se da por hecho que funcionen durante mucho tiempo con pilas.
Las características que deben tener las herramientas industriales son las siguientes:
[Requisitos de los motores para herramientas industriales]
- Combinar un par de salida elevado con un tamaño reducido
- Resistencia a las caídas y a los golpes
- Diseño de alta eficiencia para reducir el consumo de batería
Por otro lado, en los dispositivos de seguridad se da mucha importancia al arranque con baja tensión y al ahorro energético. Si el motor arranca sin problemas incluso con una tensión baja, de unos 1,0 V, podrá seguir funcionando aunque la batería esté casi agotada. Si eliges un motor con engranajes según lo que necesites, también podrás conseguir una salida de baja velocidad y alto par.
Por qué se eligen los micromotores de C.I. Takiron
C.I. Takiron cuenta con una amplia gama de productos, como motores sin núcleo, motores sin escobillas y motores con engranajes. Las razones por las que nos eligen son nuestra ventaja técnica y nuestra flexibilidad.
Los motores sin núcleo ofrecen un giro suave gracias a la ausencia de efecto de dentado y una respuesta rápida gracias a su bajo momento de inercia, lo que les permite cumplir con los requisitos de precisión que exigen los fabricantes de equipos médicos y ópticos. Otra de sus ventajas es su gran fiabilidad, gracias a que se diseñan y se someten a controles de calidad en Japón.
Ofrecen muestras desde la fase de prototipo y se adaptan a las necesidades de cada aplicación; además, muchos ingenieros valoran que puedas consultarles incluso cuando las especificaciones aún no están definidas.
Resumen
Un motor es un dispositivo que, según el principio de la inducción electromagnética, convierte la energía eléctrica en movimiento giratorio. Componentes como el estator, el rotor, las bobinas y los imanes permanentes funcionan juntos, y la fuerza electromagnética, basada en la regla de la mano izquierda de Fleming, genera el movimiento giratorio.
Los motores sin núcleo ofrecen un giro suave y sin sacudidas, por lo que son ideales para aparatos médicos y equipos ópticos. Los motores sin escobillas tienen una larga vida útil y no necesitan mantenimiento, mientras que los motores con engranajes son perfectos para equipos industriales que requieren baja velocidad y alto par.
A la hora de elegir un motor, hay que tener claros requisitos como el par, la capacidad de respuesta, el nivel de vibraciones y el consumo eléctrico, y seleccionar el producto que mejor se adapte a la aplicación. En el sector de los equipos de precisión, una selección basada en fundamentos técnicos es clave para el rendimiento del producto.
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/
