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¿Qué es un motor sin rodamientos, y cuál es su origen y desarrollo?

Los motores sin rodamientos se basan en la similitud entre los rodamientos magnéticos y los motores que producen fuerzas electromagnéticas. Los devanados que generan fuerza radial en el cojinete magnético están instalados en el estator del motor y el control independiente del par del motor y la fuerza de suspensión radial se logra mediante el control de desacoplamiento. Los motores sin cojinetes tienen todas las ventajas de los cojinetes magnéticos de levitación magnética y requieren un funcionamiento de larga duración y sin mantenimiento. Es una aplicación típica de los motores sin rodamientos para el transporte de líquidos o gases estériles, libres de contaminación, tóxicos y nocivos.

El origen y desarrollo de los motores sin rodamientos:

Después de que Ferrari y Tesla inventaran el sistema de CA multifásico, a mediados de los años 80, Dovoro Wolski inventó el motor asíncrono trifásico. Los motores asíncronos no requieren escobillas ni conmutadores, pero el mantenimiento de los rodamientos sigue siendo un problema cuando funcionan a alta velocidad durante mucho tiempo.

Después de la Segunda Guerra Mundial, el desarrollo de la tecnología de rodamientos magnéticos de CC hizo posible operar el motor y el sistema de transmisión sin contacto. Sin embargo, el costo de este sistema de transmisión es muy alto porque los objetos ferromagnéticos no pueden suspenderse de manera estable. en un campo magnético constante. La invención de los cojinetes magnéticos activos resolvió este problema. Sin embargo, el uso de cojinetes magnéticos activos para soportar un rotor rígido requiere fuerzas de control en cinco grados de libertad. Los rodamientos magnéticos son de gran tamaño, de estructura compleja y de alto coste.

En la segunda mitad del siglo XX, para hacer frente al desarrollo y utilización de la energía nuclear, era necesario producir uranio enriquecido mediante separación centrífuga de ultra alta velocidad, y los cojinetes magnéticos podían satisfacer las necesidades. requisitos de soporte de los motores de alta velocidad, por lo que Europa comenzó a estudiar varias soluciones de rodamientos magnéticos. En 1975, Hermann solicitó una patente para un motor sin cojinetes, en la que propuso que la relación entre el número de polos de devanado del motor y el número de polos de devanado de cojinete magnético es 1. Con la propuesta de Hermann, en aquel momento era imposible construir un motor sin rodamientos.

Con la mejora adicional de las propiedades magnéticas de los materiales magnéticos, se ha establecido una fuerte posición competitiva para los motores síncronos de imanes permanentes. Al mismo tiempo, con la aplicación de transistores bipolares, combinados con el circuito de conmutación sin pérdidas propuesto por Beringer, se puede fabricar una nueva generación de amplificadores de potencia de alto rendimiento para satisfacer los requisitos de los motores sin rodamientos. Alrededor de 1985, la aparición de dispositivos de conmutación de potencia y procesadores de señales digitales rápidos y con capacidad de carga hicieron práctica la tecnología de control vectorial de motores de CA propuesta durante más de 20 años, resolviendo así el problema del control digital de los motores sin rodamientos. Basándose en estos avances científicos y tecnológicos, Bickel, del Instituto Federal Suizo de Tecnología, creó el primer motor sin rodamientos a finales de los años 1980.

Casi al mismo tiempo que Bickel, el japonés A. Chiba desarrolló la tecnología sin rodamientos de motor de reluctancia por primera vez en 1990.

En 1993, R. Schoeb de ETH Zurich implementó por primera vez la tecnología sin rodamientos de motores de CA.

El avance clave en la aplicación práctica de los motores sin cojinetes fue el desarrollo de motores síncronos de película delgada de imanes permanentes sin cojinetes por parte de Baleta en ETH Zurich en 1998. El motor tiene una estructura simple, lo que reduce en gran medida el costo del sistema de control y tiene un gran valor de aplicación en muchos campos.

En 2000, S. Sliber de ETH Zurich desarrolló un motor monofásico sin rodamientos, que dio otro paso adelante en la historia de la investigación de motores sin rodamientos, reduciendo el coste del sistema de control y haciendo posible Las aplicaciones de los motores con rodamientos no sólo son imaginables, sino también económicas. Los motores sin cojinetes son tan simples como los motores sostenidos por cojinetes mecánicos y el sistema de control eléctrico es menos complejo. También resulta económico utilizar motores sin rodamientos en muchas áreas.