Motores Especializados: Polo Sombreador, Servo, Histéresis y Embrague de Corrientes de Foucault

Motor de Inducción de Polo Sombreador

Los motores de inducción de polo sombreado generan par de arranque incorporando un bucle de cobre cortocircuitado en cada polo del estator, posicionado a 30°-60° del devanado principal. Típicamente, un tercio de un polo se envuelve con una correa de cobre desnuda.

Las bobinas de sombreado crean un flujo magnético rezagado y amortiguado que va 30°-60° por detrás del campo principal. Al combinarse con el componente principal no amortiguado, el resultado es un campo rotatorio que imparte un modesto par de arranque.

Motor de inducción de polo sombreado, (a) diseño de doble bobina, (b) versión monobobina más pequeña

Debido a que el par de arranque es intrínsecamente bajo, los motores de polo sombreado solo se producen en tamaños inferiores a 50 W. Su simplicidad y bajo coste los hacen ideales para pequeños ventiladores, circuladores de aire y otras aplicaciones de bajo par. La velocidad puede reducirse insertando reactancia en serie para limitar corriente y par, o conmutando entre tomas de bobina del motor.

Control de velocidad de motor de polo sombreado

Motor Servo Bifásico

Un motor servo bifásico es un componente clave de un sistema de lazo cerrado que combina elementos electrónicos, mecánicos y eléctricos. Al retirar el núcleo de hierro del rotor, solo permanece una copa de aluminio para rotar, reduciendo drásticamente la masa inercial. El núcleo de hierro se reinserta en la copa como parte estacionaria que completa el circuito magnético. Esta construcción ligera permite que el rotor acelere rápidamente comparado con un diseño de jaula de ardilla.

Motor servo AC bifásico de alta aceleración

En operación, un devanado se alimenta directamente desde la alimentación monofásica, mientras el otro es impulsado por un amplificador. El primer devanado recibe un voltaje desfasado 90° suministrado a través de un condensador en serie. El segundo devanado recibe una onda sinusoidal de amplitud variable que gobierna la velocidad del motor; una inversión de fase de 180° invierte la dirección. La onda sinusoidal variable es generada por un amplificador de error. Por ejemplo, superficies de control de aeronaves se posicionan usando motores servo bifásicos de 400 Hz.

Motor de Histéresis

Un motor de histéresis reemplaza el rotor laminado de acero al silicio de baja histéresis de un motor de inducción convencional con un cilindro sin ranuras ni devanados hecho de acero magnético endurecido. Este diseño amplifica el rezago magnético del rotor. El resultado es un motor síncrono de bajo par que entrega par constante desde paro hasta velocidad síncrona. Debido a su bajo par, los motores de histéresis se limitan a tamaños muy pequeños y se usan típicamente para tareas de velocidad constante como accionamientos de reloj y, históricamente, tocadiscos.

Embrague de Corrientes de Foucault

Cuando el estator de un motor de inducción o síncrono se monta para rotar independientemente del rotor, el conjunto funciona como embrague de corrientes de Foucault. Las bobinas del estator se energizan con CC y se enlazan mecánicamente a la carga. El rotor de jaula de ardilla permanece conectado al motor impulsor. El motor arranca inicialmente sin excitación de CC; al engancharse el embrague, el voltaje de CC aumenta de cero al nivel requerido, produciendo par continuamente variable. Esta operación es análoga al mecanismo de corrientes de Foucault usado en velocímetros analógicos de automóviles.

Resumen: Otros motores especializados

• El motor de inducción de polo sombreado, usado en aplicaciones de bajo par bajo 50 vatios, desarrolla una segunda fase a partir de espiras cortocircuitadas en el estator.
• El motor de histéresis es un pequeño motor síncrono de bajo par usado antes en relojes y fonógrafos.
• El embrague de corrientes de Foucault proporciona par ajustable.