Motores de reluctancia

Un motor de reluctancia es aquel que para operar depende del par de reluctancia. El par de

reluctancia es el par inducido en un objeto de hierro (como un alfiler) en presencia de un campo

magnético externo, que provoca que el objeto se alinee con el tiempo magnético externo. Este par

se presenta debido a que el campo externo induce un campo magnético interno en el objeto de

hierro y el par aparece entre los dos campos, haciendo que el objeto gire hasta que se alinee con el

campo externo.

En la figura se muestra un esquema simple de un motor de reluctancia de dos polos. Se puede

demostrar que el par aplicado al rotor del motor es proporcional a sen2δ, donde δ es el ángulo

eléctrico entre los campos magnéticos del rotor y del estator. Por lo tanto, el par de reluctancia de

un motor llega a su valor máximo cuando el ángulo entre los campos magnéticos del rotor y del

estator es de 45°.

El tipo de motor de reluctancia que se observa en la figura es un motor síncrono, puesto que el rotor

estará unido a los campos magnéticos del estator mientras no se exceda el par máximo del motor.

Al igual que un motor síncrono normal, no tiene par de arranque y no puede encenderse solo.

Se puede construir un motor de reluctancia de autoarranque que opere a velocidad síncrona hasta

que se exceda su par de reluctancia por medio de la modificación del rotor de un motor de

inducción, tal como se observa en la figura.

En esta figura el rotor tiene polos salientes para la operación en estado estacionario como un motor

de reluctancia y también tiene devanados de jaula o de amortiguamiento para el arranque. El

estator de un motor de este tipo puede puedes ser trifásico o monofásico.

En la figura se muestra la característica par-velocidad de este motor, al que a veces se llama motor

de inducción síncrono.

El motor Synchospeed es una variación interesante del motor de reluctancia y lo fabrica en Estados

Unidos MagneTek, Inc.

En la figura se ilustra el rotor de este motor. Utiliza “guías de flujo” para incrementar el

acoplamiento entre las caras de los polos adyacentes y por lo tanto aumentar el par de reluctancia

máxima del motor. Con estas guías de flujo, el par de reluctancia máxima del motor. Con estas guías

de flujo, el par de la reluctancia máxima del motor. Con estas guías de flujo, el par de reluctancia

máxima se incrementa alrededor de 150% del par nominal, en comparación con un solo poco más

de 100% del par nominal que logra un motor de reluctancia convencional.

Motores de reluctancia variable

El funcionamiento de los motores de reluctancia es bien sencillo, ya que consiste en un eje de hierro

apoyado sobre unos rodamientos que posibilitan su giro. Los dientes del rotor se orientan debido a

un campo magnético creado por una corriente eléctrica. El movimiento del eje se hace posible

debido a la conmutación del campo magnético.

Una serie de bobinas, conectadas independientemente en pares de cada fase, envuelve los postes

del estator. Cuando un par de bobinas de los polos del estator es energizado, el rotor se mueve para

alinearse con los postes del estator. Este sistema permite influir tanto en las revoluciones como en

el par de giro del motor.

El motor de reluctancia conmutado posee un momento de inercia muy pequeño, debido a la

ausencia de masa en los huecos entre los dientes del rotor, lo cual permite solucionar los problemas

del aumento de precio de los motores eléctricos comunes porque no posee ningún tipo de bobinado

ni imán permanente en el rotor.

Si se comparan los motores de reluctancia con los motores asincrónicos (uno de los tipos de motores

eléctricos de corriente alterna), el primero gana en el momento de inercia a los segundos y además

no sufre pérdidas de cobre ya que el bobinado no se encuentra en el rotor.

Pero no todo son cosas buenas, estos rotores sufren pérdidas de hierro que son elevadas para

revoluciones altas. Cuando estas disminuyen las pérdidas son menores también notablemente. Una

de las acciones que también ayudan a reducir este problema es la de trabajar en modo permanente.

Otra de las ventajas de estos motores es que ante la pérdida de una o más fases el comportamiento

de este es muy seguro, llegando incluso a poder acelerar y frenar.

Una vez conocido el funcionamiento, podemos concluir que presentan una serie de ventajas

interesantes frente a los motores eléctricos que se utilizan en los vehículos de esta tecnología.

Pueden ser una buena alternativa para el uso de estos, pero antes habría que realizar un estudio a

fondo en el consumo de energía de los mismos para también poder compararlos.

Motores de Imanes Permanentes Síncronos AC

Los motores de AC que utilizan imanes más utilizados son:

Síncronos (PMSM):

Poseen un campo magnético giratorio y uniforme.

Motores de Imán Permanente Conmutados o trapezoidales (BLDC_Motors):

El campo del estator es aplicado en pasos discretos.

El rotor tiene dos imanes que cubren cada uno aprox.180º del perímetro del rotor y producen una

densidad de flujo quasi-rectangular en el hierro.

El estator tiene un bobinado trifásico, donde los conductores de cada fase están distribuidos

uniformemente en porciones de arcos de 60º.

El sistema de potencia conectara una fuente controlada de corriente a los bobinados del estator, de

manera que en cada momento conectemos 2 fases del bobinado. Cada imán del rotor interactúa

con 2 arcos de 60º por los que circule corriente.

Cuando los bordes del imán del rotor alcanzan el límite entre las fases del estator, un detector, tal

como un sensor de efecto Hall montado en el estator, detectará la inversión del campo magnético

del entrehierro y causa una apropiada secuencia de conmutación de los transistores.