Motor eléctrico

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Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. La mayoría de los motores eléctricos funcionan a través de la interacción entre el campo magnético del motor y la corriente eléctrica en un devanado de alambre para generar fuerza en forma de par aplicado en el eje del motor. Un generador eléctrico es mecánicamente idéntico a un motor eléctrico, pero opera con un flujo inverso de energía, convirtiendo la energía mecánica en energía eléctrica.

Los motores eléctricos pueden funcionar con fuentes de corriente continua (CC), como baterías o rectificadores, o con fuentes de corriente alterna (CA), como una red eléctrica, inversores o generadores eléctricos.

Los motores eléctricos pueden clasificarse por consideraciones como el tipo de fuente de alimentación, la construcción, la aplicación y el tipo de salida de movimiento. Pueden ser alimentados por CA o CC, con escobillas o sin escobillas, monofásicos, bifásicos o trifásicos, de flujo axial o radial, y pueden ser enfriados por aire o líquido.

Los motores estandarizados proporcionan potencia mecánica conveniente para uso industrial. Los más grandes se utilizan para propulsión de barcos, compresión de tuberías y aplicaciones de almacenamiento por bombeo con una potencia superior a 100 megavatios.

Las aplicaciones incluyen ventiladores industriales, sopladores y bombas, máquinas herramienta, electrodomésticos, herramientas eléctricas, vehículos y unidades de disco. Los motores pequeños se pueden encontrar en los relojes eléctricos. En ciertas aplicaciones, como en el frenado regenerativo con motores de tracción, los motores eléctricos se pueden utilizar a la inversa como generadores para recuperar energía que, de otro modo, se perdería en forma de calor y fricción.

Los motores eléctricos producen una fuerza lineal o rotatoria (par) destinada a impulsar algún mecanismo externo, como un ventilador o un ascensor. Un motor eléctrico generalmente está diseñado para rotación continua o para movimiento lineal en una distancia significativa en comparación con su tamaño. Los solenoides magnéticos también son transductores que convierten la energía eléctrica en movimiento mecánico, pero solo pueden producir movimiento en una distancia limitada.

Historia

Primeros motores

Antes de los motores electromagnéticos modernos, se investigaron motores experimentales que funcionaban por fuerza electrostática. Los primeros motores eléctricos fueron dispositivos electrostáticos simples descritos en los experimentos del monje escocés Andrew Gordon y el experimentador estadounidense Benjamin Franklin en la década de 1740. El principio teórico detrás de ellos, la ley de Coulomb, fue descubierta pero no publicada por Henry Cavendish en 1771. Esta ley fue descubierta de forma independiente por Charles-Augustin de Coulomb en 1785, quien la publicó y ahora se la conoce con su nombre. Debido a la dificultad de generar los altos voltajes que requerían, los motores electrostáticos nunca se utilizaron con fines prácticos.

La invención de la batería electroquímica por Alessandro Volta en 1799 hizo posible la producción de corrientes eléctricas persistentes. Hans Christian Ørsted descubrió en 1820 que una corriente eléctrica crea un campo magnético, que puede ejercer una fuerza sobre un imán. André-Marie Ampère solo tardó unas pocas semanas en desarrollar la primera formulación de la interacción electromagnética y presentar la ley de fuerza de Ampère, que describía la producción de fuerza mecánica por la interacción de una corriente eléctrica y un campo magnético.

La primera demostración del efecto con un movimiento rotatorio fue realizada por Michael Faraday el 3 de septiembre de 1821 en el sótano de la Royal Institution. Se sumergió un cable que colgaba libremente en un charco de mercurio, sobre el cual se colocó un imán permanente (PM). Cuando una corriente pasó a través del cable, el cable giró alrededor del imán, mostrando que la corriente dio lugar a un campo magnético circular cerrado alrededor del cable. Faraday publicó los resultados de su descubrimiento en el Quarterly Journal of Science y envió copias de su artículo junto con modelos de bolsillo de su dispositivo a colegas de todo el mundo para que también pudieran presenciar el fenómeno de las rotaciones electromagnéticas.Este motor se demuestra a menudo en experimentos de física, sustituyendo el mercurio (tóxico) por salmuera. La rueda de Barlow fue un refinamiento temprano de esta demostración de Faraday, aunque estos y otros motores homopolares similares siguieron siendo inadecuados para la aplicación práctica hasta finales de siglo.

En 1827, el físico húngaro Ányos Jedlik comenzó a experimentar con bobinas electromagnéticas. Después de que Jedlik resolviera los problemas técnicos de la rotación continua con la invención del conmutador, llamó a sus primeros dispositivos "autorrotores electromagnéticos". Aunque se usaron solo para la enseñanza, en 1828 Jedlik demostró el primer dispositivo que contenía los tres componentes principales de los motores de CC prácticos: el estator, el rotor y el conmutador. El dispositivo no empleaba imanes permanentes, ya que los campos magnéticos de los componentes estacionarios y giratorios eran producidos únicamente por las corrientes que fluían a través de sus devanados.

Motores de corriente continua

El primer conmutadorEl motor eléctrico de CC capaz de hacer girar maquinaria fue inventado por el científico británico William Sturgeon en 1832.Siguiendo el trabajo de Sturgeon, el inventor estadounidense Thomas Davenport y Emily Davenport construyeron un motor eléctrico de corriente continua de tipo conmutador,que patentó en 1837. Los motores funcionaron hasta 600 revoluciones por minuto, y máquinas herramienta motorizadas y una imprenta. Debido al alto costo de la energía de la batería primaria, los motores no tuvieron éxito comercial y llevaron a Davenport a la bancarrota. Varios inventores siguieron a Sturgeon en el desarrollo de motores de CC, pero todos se encontraron con los mismos problemas de costos de batería. Como no había ningún sistema de distribución de electricidad disponible en ese momento, no surgió ningún mercado comercial práctico para estos motores.

Después de muchos otros intentos más o menos exitosos con aparatos giratorios y alternativos relativamente débiles, el prusiano/ruso Moritz von Jacobi creó el primer motor eléctrico giratorio real en mayo de 1834. Desarrolló una potencia de salida mecánica notable. Su motor estableció un récord mundial, que Jacobi mejoró cuatro años después, en septiembre de 1838. Su segundo motor era lo suficientemente potente como para impulsar un bote con 14 personas a través de un río ancho. También fue en 1839/40 cuando otros desarrolladores lograron construir motores con un rendimiento similar y luego superior.

En 1855, Jedlik construyó un dispositivo utilizando principios similares a los utilizados en sus auto-rotores electromagnéticos que era capaz de realizar un trabajo útil. Él construyó un modelo de vehículo eléctrico ese mismo año.

Un punto de inflexión importante se produjo en 1864, cuando Antonio Pacinotti describió por primera vez la armadura anular (aunque inicialmente concebida en un generador de corriente continua, es decir, una dínamo). Este presentaba bobinas agrupadas simétricamente cerradas sobre sí mismas y conectadas a las barras de un conmutador, cuyas escobillas entregaban corriente prácticamente sin fluctuaciones. Los primeros motores de CC comercialmente exitosos siguieron los desarrollos de Zénobe Gramme quien, en 1871, reinventó el diseño de Pacinotti y adoptó algunas soluciones de Werner Siemens.

Un beneficio para las máquinas de CC provino del descubrimiento de la reversibilidad de la máquina eléctrica, que fue anunciado por Siemens en 1867 y observado por Pacinotti en 1869. Gramme lo demostró accidentalmente con motivo de la Exposición Universal de Viena de 1873, cuando conectó dos de esos Dispositivos de corriente continua hasta 2 km entre sí, utilizando uno de ellos como generador y el otro como motor.

El rotor de tambor fue introducido por Friedrich von Hefner-Alteneck de Siemens & Halske para reemplazar la armadura de anillo de Pacinotti en 1872, mejorando así la eficiencia de la máquina. El rotor laminado fue introducido por Siemens & Halske al año siguiente, logrando reducir las pérdidas de hierro y aumentar los voltajes inducidos. En 1880, Jonas Wenström dotó al rotor de ranuras para alojar el devanado, aumentando aún más la eficiencia.

En 1886, Frank Julian Sprague inventó el primer motor de CC práctico, un dispositivo que no genera chispas y que mantiene una velocidad relativamente constante bajo cargas variables. Otros inventos eléctricos de Sprague de esta época mejoraron en gran medida la distribución eléctrica de la red (un trabajo anterior realizado mientras era empleado de Thomas Edison), permitieron que la energía de los motores eléctricos regresara a la red eléctrica, proporcionaron distribución eléctrica a los carros a través de cables aéreos y el poste del carro. y proporcionó sistemas de control para operaciones eléctricas. Esto permitió a Sprague utilizar motores eléctricos para inventar el primer sistema de tranvía eléctrico en 1887-1888 en Richmond, Virginia, el ascensor eléctrico y el sistema de control en 1892, y el metro eléctrico con vagones controlados centralmente con alimentación independiente. Estos últimos fueron instalados por primera vez en 1892 en Chicago por el South Side Elevated Railroad, donde pasó a ser conocido popularmente como la "L". El motor de Sprague y las invenciones relacionadas llevaron a una explosión de interés y uso en motores eléctricos para la industria. El desarrollo de motores eléctricos de eficiencia aceptable se retrasó durante varias décadas por no reconocer la extrema importancia de un espacio de aire entre el rotor y el estator. Los diseños eficientes tienen un espacio de aire comparativamente pequeño.El motor St. Louis, utilizado durante mucho tiempo en las aulas para ilustrar los principios motores, es ineficiente por la misma razón, además de no parecerse en nada a un motor moderno.

Los motores eléctricos revolucionaron la industria. Los procesos industriales ya no estaban limitados por la transmisión de energía mediante ejes de transmisión, correas, aire comprimido o presión hidráulica. En su lugar, cada máquina podría equiparse con su propia fuente de energía, lo que proporcionaría un fácil control en el punto de uso y mejoraría la eficiencia de la transmisión de energía. Los motores eléctricos aplicados en la agricultura eliminaron la fuerza muscular humana y animal de tareas como el manejo de granos o el bombeo de agua. Los usos domésticos (como en lavadoras, lavavajillas, ventiladores, acondicionadores de aire y refrigeradores (reemplazando cajas de hielo)) de motores eléctricos redujeron el trabajo pesado en el hogar e hicieron posible estándares más altos de conveniencia, comodidad y seguridad. Hoy en día, los motores eléctricos consumen más de la mitad de la energía eléctrica producida en los EE. UU.

Motores de corriente alterna

En 1824, el físico francés François Arago formuló la existencia de campos magnéticos giratorios, denominados rotaciones de Arago, que, al encender y apagar manualmente los interruptores, Walter Baily demostró en 1879 como en efecto el primer motor de inducción primitivo. En la década de 1880, muchos inventores intentaban desarrollar motores de CA funcionales porque las ventajas de la CA en la transmisión de alto voltaje a larga distancia se veían contrarrestadas por la incapacidad de operar motores con CA.

El primer motor de inducción sin conmutador de corriente alterna fue inventado por Galileo Ferraris en 1885. Ferraris pudo mejorar su primer diseño al producir configuraciones más avanzadas en 1886. En 1888, la Real Academia de Ciencias de Turín publicó la investigación de Ferraris que detalla los fundamentos del motor. operación, concluyendo en ese momento que "el aparato basado en ese principio no podía tener ninguna importancia comercial como motor".

El posible desarrollo industrial fue previsto por Nikola Tesla, quien inventó de forma independiente su motor de inducción en 1887 y obtuvo una patente en mayo de 1888. En el mismo año, Tesla presentó su artículo Un nuevo sistema de motores y transformadores de corriente alterna.a la AIEE que describió tres tipos de motores patentados de dos fases y cuatro polos del estator: uno con un rotor de cuatro polos que forma un motor de reluctancia sin arranque automático, otro con un rotor bobinado que forma un motor de inducción con arranque automático y el tercero, un verdadero motor síncrono con suministro de CC excitado por separado al devanado del rotor. Sin embargo, una de las patentes presentadas por Tesla en 1887 también describía un motor de inducción de rotor de devanado en cortocircuito. George Westinghouse, que ya había adquirido los derechos de Ferrari (1.000 dólares estadounidenses), compró rápidamente las patentes de Tesla (60.000 dólares estadounidenses más 2,50 dólares estadounidenses por hp vendido, pagado hasta 1897), empleó a Tesla para desarrollar sus motores y asignó a CF Scott para ayudar a Tesla; sin embargo, Tesla se fue a otras actividades en 1889. Se descubrió que el motor de inducción de CA de velocidad constante no era adecuado para los tranvías.pero los ingenieros de Westinghouse lo adaptaron con éxito para alimentar una operación minera en Telluride, Colorado en 1891. Westinghouse logró su primer motor de inducción práctico en 1892 y desarrolló una línea de motores de inducción polifásicos de 60 hercios en 1893, pero estos primeros motores de Westinghouse eran motores de dos fases con rotores bobinados. BG Lamme desarrolló más tarde un rotor de bobinado de barra giratoria.

Firmemente en su promoción del desarrollo trifásico, Mikhail Dolivo-Dobrovolsky inventó el motor de inducción trifásico en 1889, de ambos tipos, rotor en jaula y rotor bobinado con un reóstato de arranque, y el transformador de tres ramas en 1890. Después de un acuerdo entre AEG y Maschinenfabrik Oerlikon, Doliwo-Dobrowolski y Charles Eugene Lancelot Brown desarrollaron modelos más grandes, a saber, una jaula de ardilla de 20 hp y un rotor devanado de 100 hp con un reóstato de arranque. Estos fueron los primeros motores asíncronos trifásicos adecuados para la operación práctica.Desde 1889, se iniciaron desarrollos similares de maquinaria trifásica Wenström. En la Exposición Electrotécnica Internacional de Frankfurt de 1891, se presentó con éxito el primer sistema trifásico de larga distancia. Tenía una potencia nominal de 15 kV y se extendía a lo largo de 175 km desde la cascada de Lauffen en el río Neckar. La central de Lauffen incluyó un alternador de 240 kW 86 V 40 Hz y un transformador elevador mientras que en la exhibición un transformador reductor alimentaba un motor de inducción trifásico de 100 hp que alimentaba una cascada artificial, representando la transferencia del original fuente de alimentación. La inducción trifásica ahora se usa para la gran mayoría de las aplicaciones comerciales.Mikhail Dolivo-Dobrovolsky afirmó que el motor de Tesla no era práctico debido a las pulsaciones bifásicas, lo que lo llevó a persistir en su trabajo trifásico.

General Electric Company comenzó a desarrollar motores de inducción trifásicos en 1891. En 1896, General Electric y Westinghouse firmaron un acuerdo de licencia cruzada para el diseño de rotor de bobinado de barra, más tarde llamado rotor de jaula de ardilla. Las mejoras en los motores de inducción que surgieron de estos inventos e innovaciones fueron tales que un motor de inducción de 100 caballos de fuerza actualmente tiene las mismas dimensiones de montaje que un motor de 7,5 caballos de fuerza en 1897.

Siglo veintiuno

En 2022, las ventas de motores eléctricos se estimaron en 800 millones de unidades, con un aumento del 10 % anual. Los motores eléctricos consumen ~50% de la electricidad mundial.

Componentes

Las dos partes mecánicas de un motor eléctrico son el rotor, que se mueve, y el estator, que no. También incluye dos partes eléctricas, un juego de imanes y un inducido, uno de los cuales va unido al rotor y el otro al estator, formando juntos un circuito magnético:

Imanes de campo: los imanes crean un campo magnético que atraviesa la armadura. Estos pueden ser electroimanes o imanes permanentes. El campo magnético suele estar en el estator y el inducido en el rotor, pero en algunos tipos de motor están invertidos.

Aspectos

El rotor está soportado por cojinetes, que permiten que el rotor gire sobre su eje. Los cojinetes, a su vez, están soportados por la carcasa del motor.

Rotor

El rotor es la parte móvil que entrega la potencia mecánica. El rotor generalmente contiene conductores que transportan corrientes, sobre las cuales el campo magnético del estator ejerce fuerza para girar el eje. Alternativamente, algunos rotores llevan imanes permanentes y el estator sostiene los conductores. Los imanes permanentes ofrecen una alta eficiencia en un mayor rango de potencia y velocidad operativa.

Un espacio de aire entre el estator y el rotor le permite girar. El ancho del espacio tiene un efecto significativo en las características eléctricas del motor. Por lo general, se hace lo más pequeño posible, ya que una brecha grande debilita el rendimiento. Es la fuente principal del bajo factor de potencia al que operan los motores. La corriente de magnetización aumenta y el factor de potencia disminuye con el entrehierro, por lo que los espacios estrechos son mejores. Por el contrario, los espacios que son demasiado pequeños pueden presentar problemas mecánicos además de ruido y pérdidas.

El eje del motor se extiende a través de los cojinetes hacia el exterior del motor, donde se aplica la carga. Debido a que las fuerzas de la carga se ejercen más allá del cojinete exterior, se dice que la carga está suspendida en voladizo.

Estator

El estator rodea el rotor y, por lo general, contiene imanes de campo, que son electroimanes que consisten en bobinados de alambre alrededor de un núcleo de hierro ferromagnético o imanes permanentes. Estos crean un campo magnético que pasa a través de la armadura del rotor, ejerciendo fuerza sobre los devanados. El núcleo del estator está formado por muchas láminas de metal delgadas que están aisladas entre sí, llamadas laminaciones. Las laminaciones se utilizan para reducir las pérdidas de energía que se producirían si se utilizara un núcleo sólido. Los motores empacados en resina, utilizados en lavadoras y acondicionadores de aire, utilizan las propiedades de amortiguación de la resina (plástico) para reducir el ruido y la vibración. Estos motores encapsulan el estator en plástico.

Armadura

La armadura consta de bobinados de alambre en un núcleo ferromagnético. La corriente eléctrica que pasa a través del cable hace que el campo magnético del imán de campo ejerza una fuerza (fuerza de Lorentz) sobre él, girando el rotor, que genera la salida mecánica. Los devanados son cables que se colocan en bobinas, generalmente envueltos alrededor de un núcleo ferromagnético de hierro suave laminado para formar polos magnéticos cuando se energiza con corriente.

Las máquinas eléctricas vienen en configuraciones de polos salientes y no salientes. En un motor de polos salientes, los núcleos ferromagnéticos del rotor y el estator tienen proyecciones llamadas polos uno frente al otro, con un alambre que se enrolla alrededor de cada polo debajo de la cara del polo, que se convierten en los polos norte o sur del campo magnético cuando la corriente fluye a través del alambre.. En un motor de polo no saliente (o de campo distribuido o de rotor redondo), el núcleo ferromagnético es un cilindro liso, con los devanados distribuidos uniformemente en ranuras alrededor de la circunferencia. El suministro de corriente alterna en los devanados crea polos en el núcleo que giran continuamente. Un motor de polo sombreado tiene un devanado alrededor de una parte del polo que retrasa la fase del campo magnético de ese polo.

Conmutador

Un conmutador es un interruptor eléctrico giratorio que suministra corriente al rotor. Invierte periódicamente el flujo de corriente en los devanados del rotor a medida que gira el eje. Consiste en un cilindro compuesto por múltiples segmentos de contacto de metal en la armadura. Dos o más contactos eléctricos llamados "escobillas" hechos de un material conductor blando como el carbón presionan contra el conmutador. Las escobillas hacen contacto deslizante con los sucesivos segmentos del conmutador a medida que gira, suministrando corriente al rotor. Los devanados del rotor están conectados a los segmentos del conmutador. El conmutador invierte periódicamente la dirección de la corriente en los devanados del rotor con cada media vuelta (180°), por lo que el par aplicado al rotor siempre tiene la misma dirección.Sin esta inversión de corriente, la dirección del par en cada devanado del rotor se invertiría con cada media vuelta, por lo que el rotor se detendría. Los conmutadores son ineficientes y los motores conmutados han sido reemplazados en su mayoría por motores de corriente continua sin escobillas, motores de imanes permanentes y motores de inducción.

Suministro y control de motores

Suministro de motores

Un motor de CC generalmente se alimenta a través de un conmutador de anillo dividido como se describe anteriormente.

La conmutación de los motores de CA se puede lograr utilizando un conmutador de anillo deslizante o una conmutación externa. Puede ser del tipo de control de velocidad fija o variable, y puede ser síncrono o asíncrono. Los motores universales pueden funcionar con CA o CC.

Control del motor

Los motores de CC se pueden operar a velocidades variables ajustando el voltaje aplicado a los terminales o usando modulación de ancho de pulso (PWM).

Los motores de CA que funcionan a una velocidad fija generalmente se alimentan directamente de la red o mediante arrancadores suaves del motor.

Los motores de CA que funcionan a velocidades variables se alimentan con diversas tecnologías de inversores de potencia, variadores de frecuencia o conmutadores electrónicos.

El término conmutador electrónico generalmente se asocia con motores de CC sin escobillas autoconmutados y aplicaciones de motores de reluctancia conmutada.

Tipos

Los motores eléctricos funcionan con uno de los tres principios físicos: magnetismo, electrostática y piezoelectricidad.

En los motores magnéticos, los campos magnéticos se forman tanto en el rotor como en el estator. El producto entre estos dos campos da lugar a una fuerza y, por lo tanto, a un par en el eje del motor. Uno, o ambos, de estos campos deben cambiar con la rotación del rotor. Esto se hace encendiendo y apagando los postes en el momento adecuado, o variando la fuerza del poste.

Los tipos principales son los motores de CC y los motores de CA, y estos últimos reemplazan a los primeros.

Los motores eléctricos de CA son asíncronos o síncronos.

Una vez iniciado, un motor síncrono requiere sincronización con la velocidad del campo magnético en movimiento para todas las condiciones normales de par.

En las máquinas síncronas, el campo magnético debe proporcionarse por medios distintos de la inducción, como devanados excitados por separado o imanes permanentes.

Un motor de potencia fraccional tiene una clasificación inferior a aproximadamente 1 caballo de fuerza (0,746 kW) o se fabrica con un tamaño de bastidor estándar más pequeño que un motor estándar de 1 HP. Muchos motores domésticos e industriales están en la clase de potencia fraccionaria.

autoconmutado	Conmutado externamente
Conmutador mecánico	Conmutador electrónico	Asincrónico	Sincrónico
C.A.	corriente continua	C.A.	C.A.
Universal (serie de conmutadores de CA o CA/CC)Repulsión	eléctricamenteentusiasmado:Excitado por separadoSerieDerivaciónCompuestoPM	rotor PM:BLDCRotor ferromagnético:SRM	Tres fases:SCIMESCRIBIRbifásico(condensador)Fase única:Devanado auxiliar (fase dividida: arranque por resistencia o capacitor)poste sombreadoEstator asimétrico	WRSM, PMSM o BLAC:IPMSMSPMSMSiRMHistéresisHíbrido:Híbrido SyRM-PMHistéresis-reluctanciapaso a paso
Electrónica simple	Rectificador,transistor(es) lineal(es) o chopper DC	Mas elaboradoelectrónica	más elaboradoelectrónica (VFD), cuando se proporcione

Notas:

La rotación es independiente de la frecuencia del voltaje de CA.
La rotación es igual a la velocidad síncrona (velocidad del campo del estator del motor).
En SCIM, la rotación de operación de velocidad fija es igual a la velocidad síncrona, menos la velocidad de deslizamiento.
En los sistemas de recuperación de energía antideslizantes, WRIM generalmente se usa para arrancar motores, pero se puede usar para variar la velocidad de la carga.
Operación de velocidad variable.
Mientras que los accionamientos de motor síncrono y de inducción suelen tener una salida de forma de onda sinusoidal o de seis pasos, los accionamientos de motor BLDC suelen tener una forma de onda de corriente trapezoidal; Sin embargo, el comportamiento de las máquinas PM sinusoidales y trapezoidales es idéntico en términos de sus aspectos fundamentales.
En la operación de velocidad variable, WRIM se utiliza en aplicaciones de máquinas de inducción de doble alimentación y recuperación de energía de deslizamiento.
Un devanado de jaula es un rotor de jaula de ardilla en cortocircuito, un devanado devanado está conectado externamente a través de anillos colectores.
En su mayoría monofásicos con algunos trifásicos.

Abreviaturas:

BLAC – CA sin escobillas
BLDC – CC sin escobillas
BLDM – Motor CC sin escobillas
EC – Conmutador electrónico
PM – Imán permanente
IPMSM – Motor síncrono interior de imanes permanentes
PMSM – Motor síncrono de imanes permanentes
SPMSM - Motor síncrono de imanes permanentes de superficie
SCIM - Motor de inducción de jaula de ardilla
SRM – Motor de reluctancia conmutada
SyRM – Motor síncrono de reluctancia
VFD: accionamiento de frecuencia variable
WRIM: motor de inducción de rotor bobinado
WRSM - Motor síncrono de rotor bobinado
LRA: amperios de rotor bloqueado: la corriente que puede esperar en condiciones de arranque cuando aplica voltaje completo. Ocurre instantáneamente durante el arranque.
RLA: amperios de carga nominal: la corriente máxima que debe consumir un motor en cualquier condición de funcionamiento. A menudo se denominan erróneamente amperios de carga en funcionamiento, lo que lleva a la gente a creer, incorrectamente, que el motor siempre debe tirar de estos amperios.
FLA: amperios a plena carga: cambiado en 1976 a "RLA: amperios a carga nominal".

Motor autoconmutado

Motor de CC con escobillas

La mayoría de los motores de CC son del tipo de imanes permanentes (PM) pequeños. Contienen una conmutación mecánica interna cepillada para invertir la corriente de los devanados del motor en sincronismo con la rotación.

Motor DC excitado eléctricamente

Un motor de CC conmutado tiene un conjunto de devanados giratorios enrollados en una armadura montada en un eje giratorio. El eje también lleva el conmutador. Por lo tanto, cada motor de CC con escobillas tiene CA que fluye a través de sus devanados. La corriente fluye a través de uno o más pares de escobillas que tocan el conmutador; las escobillas conectan una fuente externa de energía eléctrica a la armadura giratoria.

La armadura giratoria consta de una o más bobinas de alambre enrolladas alrededor de un núcleo ferromagnético laminado, magnéticamente "blando". La corriente de las escobillas fluye a través del conmutador y un devanado de la armadura, convirtiéndolo en un imán temporal (un electroimán). El campo magnético producido interactúa con un campo magnético estacionario producido por PM u otro devanado (una bobina de campo), como parte de la estructura del motor. La fuerza entre los dos campos magnéticos hace girar el eje. El conmutador cambia la energía a las bobinas a medida que gira el rotor, evitando que los polos se alineen completamente con los polos magnéticos del campo del estator, de modo que el rotor sigue girando mientras se aplica energía.

Muchas de las limitaciones del motor DC con conmutador clásico se deben a la necesidad de escobillas para mantener el contacto con el conmutador, creando fricción. Las escobillas crean chispas al cruzar los espacios aislantes entre las secciones del conmutador. Según el diseño del conmutador, las escobillas pueden crear cortocircuitos entre las secciones adyacentes y, por lo tanto, los extremos de la bobina. Además, la inductancia de las bobinas del rotor hace que el voltaje en cada una aumente cuando se abre su circuito, lo que aumenta las chispas. Estas chispas limitan la velocidad máxima de la máquina, ya que las chispas demasiado rápidas sobrecalentarán, erosionarán o incluso derretirán el conmutador. La densidad de corriente por unidad de área de las escobillas, en combinación con su resistividad, limita la salida del motor. Cruzar los huecos también genera ruido eléctrico; chispas genera RFI. Las escobillas eventualmente se desgastan y requieren reemplazo, y el conmutador mismo está sujeto a desgaste y mantenimiento o reemplazo. El montaje del conmutador en un motor grande es un elemento costoso que requiere un montaje de precisión de muchas piezas. En los motores pequeños, el conmutador suele estar integrado de forma permanente en el rotor, por lo que su sustitución suele requerir la sustitución del rotor.

Si bien la mayoría de los conmutadores son cilíndricos, algunos son discos planos segmentados montados en un aislador.

Las escobillas grandes crean una gran área de contacto, lo que maximiza la salida del motor, mientras que las escobillas pequeñas tienen poca masa para maximizar la velocidad a la que el motor puede funcionar sin chispas excesivas. (Las escobillas pequeñas son deseables por su menor costo). Se pueden usar resortes de escobillas más rígidos para hacer que las escobillas de una masa determinada funcionen a una velocidad más alta, a pesar de las mayores pérdidas por fricción (menor eficiencia) y el desgaste acelerado de la escobilla y el conmutador. Por lo tanto, el diseño de las escobillas del motor de CC implica un equilibrio entre potencia de salida, velocidad y eficiencia/desgaste.

Las máquinas de CC se definen de la siguiente manera:

Circuito de armadura: un devanado que transporta la carga, ya sea estacionaria o giratoria.
Circuito de campo: conjunto de devanados que produce un campo magnético.
Conmutación: una técnica mecánica en la que se puede lograr la rectificación, o de la cual se puede derivar CC.

Los cinco tipos de motores DC con escobillas son:

herida de derivación
Devanado en serie
Compuesto (dos configuraciones):
- compuesto acumulativo
- compuesto diferencialmente
Imán permanente (no se muestra)
Excitado por separado (no mostrado).

Imán permanente

Un motor de imanes permanentes (PM) no tiene un devanado de campo en el marco del estator, sino que depende de los PM para proporcionar el campo magnético. Los devanados de compensación en serie con la armadura se pueden usar en motores grandes para mejorar la conmutación bajo carga. Este campo es fijo y no se puede ajustar para el control de velocidad. Los campos PM (estatores) son convenientes en motores en miniatura para eliminar el consumo de energía del devanado de campo. La mayoría de los motores de CC más grandes son del tipo "dínamo", que tienen devanados de estator. Históricamente, no se podía hacer que los PM retuvieran un alto flujo si se desarmaban; los devanados de campo eran más prácticos para obtener el flujo necesario. Sin embargo, los PM grandes son costosos, además de peligrosos y difíciles de ensamblar; esto favorece los campos de herida para máquinas grandes.

Para minimizar el peso y el tamaño total, los motores PM en miniatura pueden usar imanes de alta energía fabricados con neodimio; la mayoría son de aleación de neodimio-hierro-boro. Con su mayor densidad de flujo, las máquinas eléctricas con PM de alta energía son al menos competitivas con todas las máquinas eléctricas síncronas y de inducción de alimentación única y diseño óptimo. Los motores en miniatura se asemejan a la estructura de la ilustración, excepto que tienen al menos tres polos de rotor (para garantizar el arranque, independientemente de la posición del rotor) y su carcasa exterior es un tubo de acero que une magnéticamente los exteriores de los imanes de campo curvos.

Conmutador electrónico (EC)

CC sin escobillas

Algunos de los problemas del motor DC con escobillas se eliminan en el diseño BLDC. En este motor, el "interruptor giratorio" mecánico o conmutador se reemplaza por un interruptor electrónico externo sincronizado con la posición del rotor. Los motores BLDC suelen tener una eficiencia superior al 85 %, alcanzando hasta el 96,5 %, mientras que los motores de CC con escobillas suelen tener una eficiencia del 75 al 80 %.

La forma de onda característica de la fuerza contraelectromotriz trapezoidal (CEMF) del motor BLDC se deriva en parte de la distribución uniforme de los devanados del estator y en parte de la ubicación de los imanes permanentes del rotor. También conocidos como motores de CC conmutados electrónicamente o de CC de adentro hacia afuera, los devanados del estator de los motores BLDC trapezoidales pueden ser monofásicos, bifásicos o trifásicos y utilizan sensores de efecto Hall montados en sus devanados para detectar la posición del rotor y cerrar a bajo costo. -Control del conmutador de bucle.

Los motores BLDC se usan comúnmente donde es necesario un control preciso de la velocidad, como en unidades de disco de computadora o grabadoras de videocasete. Los ejes de las unidades de CD, CD-ROM (etc.) y los mecanismos de los productos de oficina, como ventiladores, impresoras láser y fotocopiadoras. Tienen varias ventajas sobre los motores convencionales:

Son más eficientes que los ventiladores de CA que utilizan motores de polos sombreados y funcionan mucho más fríos que los equivalentes de CA. Esta operación fría conduce a una vida mucho mejor de los rodamientos del ventilador.
Sin un conmutador, la vida útil de un motor BLDC puede ser significativamente más larga en comparación con un motor de CC con escobillas y un conmutador. La conmutación tiende a causar ruido eléctrico y de RF; sin conmutador ni escobillas, un motor BLDC se puede usar en dispositivos eléctricamente sensibles, como equipos de audio o computadoras.
Los mismos sensores de efecto Hall que proporcionan la conmutación pueden proporcionar una señal de tacómetro conveniente para aplicaciones de control de bucle cerrado (servocontroladas). En los ventiladores, la señal del tacómetro se puede utilizar para derivar una señal de "ventilador en buen estado", así como para proporcionar información sobre la velocidad de funcionamiento.
El motor se puede sincronizar con un reloj interno o externo, lo que proporciona un control de velocidad preciso.
Los motores BLDC no generan chispas, lo que los hace más adecuados para entornos con productos químicos y combustibles volátiles. Las chispas también generan ozono, que puede acumularse en edificios mal ventilados.
Los motores BLDC generalmente se usan en equipos pequeños como computadoras y generalmente se usan en ventiladores para eliminar el calor.
Hacen poco ruido, lo que es una ventaja en equipos afectados por vibraciones.

Los motores BLDC modernos varían en potencia desde una fracción de vatio hasta muchos kilovatios. Los motores BLDC más grandes con una potencia nominal de hasta aproximadamente 100 kW se utilizan en vehículos eléctricos. También encuentran uso en modelos de aviones eléctricos.

Motor de reluctancia conmutada

El motor de reluctancia conmutada (SRM) no tiene escobillas ni imanes permanentes, y el rotor no tiene corrientes eléctricas. El par proviene de una ligera desalineación de los polos del rotor con los polos del estator. El rotor se alinea con el campo magnético del estator, mientras que los devanados del campo del estator se energizan secuencialmente para rotar el campo del estator.

El flujo magnético creado por los devanados de campo sigue el camino menos magnético y envía el flujo a través de los polos del rotor que están más cerca de los polos energizados del estator, magnetizando así esos polos del rotor y creando un par. A medida que gira el rotor, se energizan diferentes devanados, lo que mantiene el giro del rotor.

Los SRM se utilizan en algunos electrodomésticos y vehículos.

Motor universal de CA/CC

Un motor conmutado, excitado eléctricamente, devanado en serie o en paralelo se denomina motor universal porque puede diseñarse para funcionar con alimentación de CA o CC. Un motor universal puede funcionar bien con CA porque la corriente tanto en el campo como en las bobinas del inducido (y, por lo tanto, los campos magnéticos resultantes) invierten la polaridad sincrónicamente y, por lo tanto, la fuerza mecánica resultante se produce en una dirección de rotación constante.

Operando a frecuencias normales de la línea de alimentación, los motores universales a menudo se usan en aplicaciones de menos de un kilovatio. Los motores universales formaron la base del motor de tracción ferroviaria tradicional en los ferrocarriles eléctricos. En esta aplicación, el uso de alimentación de CA en un motor diseñado para funcionar con CC experimentaría pérdidas de eficiencia debido al calentamiento por corrientes de Foucault de sus componentes magnéticos, particularmente las piezas polares del campo del motor que, para CC, habrían utilizado cables sólidos (no laminados). planchar. Ahora rara vez se usan.

Una ventaja es que la alimentación de CA se puede usar en motores que tienen específicamente un alto par de arranque y un diseño compacto si se usan altas velocidades de funcionamiento. Por el contrario, el mantenimiento es mayor y la vida útil se acorta. Dichos motores se utilizan en dispositivos que no se utilizan mucho y tienen altas demandas de par de arranque. Múltiples toques en la bobina de campo proporcionan un control de velocidad escalonado (impreciso). Las licuadoras domésticas que anuncian muchas velocidades generalmente combinan una bobina de campo con varios grifos y un diodo que se puede insertar en serie con el motor (lo que hace que el motor funcione con CA rectificada de media onda). Los motores universales también se prestan al control electrónico de velocidad y, como tales, son una opción para dispositivos como lavadoras domésticas. El motor puede agitar el tambor (tanto hacia adelante como hacia atrás) cambiando el devanado de campo con respecto a la armadura.

Mientras que los SCIM no pueden girar un eje más rápido de lo permitido por la frecuencia de la línea eléctrica, los motores universales pueden funcionar a velocidades mucho más altas. Esto los hace útiles para electrodomésticos como licuadoras, aspiradoras y secadores de cabello donde se desea alta velocidad y peso ligero. También se utilizan comúnmente en herramientas eléctricas portátiles, como taladros, lijadoras, sierras circulares y caladoras, donde las características del motor funcionan bien. Muchos motores de aspiradoras y podadoras de malezas superan las 10.000 rpm, mientras que las amoladoras en miniatura pueden superar las 30.000 rpm.

Máquina de CA conmutada externamente

Los motores síncronos y de inducción de CA están optimizados para funcionar con energía de forma de onda sinusoidal o casi sinusoidal monofásica o polifásica, como la suministrada para aplicaciones de velocidad fija por la red eléctrica de CA o para aplicaciones de velocidad variable desde controladores de variadores de frecuencia (VFD).

Motor de inducción

Un motor de inducción es un motor de CA asíncrono donde la energía se transfiere al rotor por inducción electromagnética, como la acción de un transformador. Un motor de inducción se asemeja a un transformador giratorio, porque el estator (parte estacionaria) es esencialmente el lado primario del transformador y el rotor (parte giratoria) es el lado secundario. Los motores de inducción polifásicos son ampliamente utilizados en la industria.

Rotor de jaula y devanado

Los motores de inducción se pueden dividir en motores de inducción de jaula de ardilla (SCIM) y motores de inducción de rotor bobinado (WRIM). Los SCIM tienen un devanado pesado compuesto por barras sólidas, generalmente de aluminio o cobre, conectadas eléctricamente por anillos en los extremos del rotor. Las barras y los anillos en su conjunto son muy parecidos a la jaula de ejercicio giratoria de un animal.

Las corrientes inducidas en este devanado proporcionan el campo magnético del rotor. La forma de las barras del rotor determina las características de par-velocidad. A bajas velocidades, la corriente inducida en la jaula de ardilla está casi a la frecuencia de la línea y tiende a permanecer en las partes exteriores de la jaula. A medida que el motor acelera, la frecuencia de deslizamiento disminuye y llega más corriente al interior. Al dar forma a las barras para cambiar la resistencia de las partes de bobinado en las partes interior y exterior de la jaula, se inserta efectivamente una resistencia variable en el circuito del rotor. Sin embargo, la mayoría de estos motores emplean barras uniformes.

En un WRIM, el devanado del rotor está hecho de muchas vueltas de cable aislado y está conectado a anillos deslizantes en el eje del motor. Se puede conectar una resistencia externa u otro dispositivo de control en el circuito del rotor. Las resistencias permiten el control de la velocidad del motor, aunque disipan una potencia significativa. Se puede alimentar un convertidor desde el circuito del rotor y devolver la energía de frecuencia de deslizamiento que de otro modo se desperdiciaría en el sistema de energía a través de un inversor o un motor-generador separado.

Los WRIM se utilizan principalmente para iniciar una carga de alta inercia o una carga que requiere un alto par de arranque en todo el rango de velocidad. Al seleccionar correctamente las resistencias utilizadas en la resistencia secundaria o el arrancador de anillo deslizante, el motor puede producir un par máximo a una corriente de suministro relativamente baja desde velocidad cero hasta velocidad máxima.

La velocidad del motor se puede cambiar porque la curva de torsión del motor se modifica efectivamente por la cantidad de resistencia conectada al circuito del rotor. El aumento de la resistencia reduce la velocidad de par máximo. Si la resistencia aumenta más allá del punto en el que se produce el par máximo a velocidad cero, el par se reduce aún más.

Cuando se utiliza con una carga que tiene una curva de par que aumenta con la velocidad, el motor funciona a la velocidad en la que el par desarrollado por el motor es igual al par de la carga. La reducción de la carga hace que el motor se acelere, mientras que el aumento de la carga hace que el motor disminuya su velocidad hasta que la carga y el par del motor vuelvan a ser iguales. Operado de esta manera, las pérdidas por deslizamiento se disipan en las resistencias secundarias y pueden ser significativas. La regulación de velocidad y la eficiencia neta son deficientes.

Motor de torsión

Un motor de torsión puede funcionar indefinidamente mientras está parado, es decir, con el rotor bloqueado para que no gire, sin sufrir daños. En este modo de operación, el motor aplica un par constante a la carga.

Una aplicación común son los motores de carrete de suministro y recogida en una unidad de cinta. En esta aplicación, impulsada por un voltaje bajo, las características de estos motores aplican una tensión ligera y constante a la cinta, ya sea que el cabrestante esté alimentando la cinta por los cabezales de la cinta o no. Impulsados desde un voltaje más alto (que proporciona un par más alto), los motores de par pueden lograr una operación de avance rápido y rebobinado sin necesidad de mecanismos adicionales, como engranajes o embragues. En el mundo de los juegos de computadora, los motores de torsión se utilizan en volantes con retroalimentación de fuerza.

Otra aplicación común es controlar el acelerador de un motor de combustión interna con un gobernador electrónico. El motor trabaja contra un resorte de retorno para mover el acelerador de acuerdo con la salida del gobernador. Este último controla la velocidad del motor contando los pulsos eléctricos del sistema de encendido o de un captador magnético y, según la velocidad, realiza pequeños ajustes en la cantidad de corriente. Si el motor se ralentiza en relación con la velocidad deseada, la corriente aumenta, produciendo más par, tirando contra el resorte de retorno y abriendo el acelerador. Si el motor funciona demasiado rápido, el gobernador reduce la corriente, lo que permite que el resorte de retorno retroceda y reduzca la aceleración.

Motor sincrónico

Un motor eléctrico síncrono es un motor de corriente alterna. Incluye un rotor que gira con bobinas que pasan imanes a la misma frecuencia que la CA y produce un campo magnético para impulsarlo. Tiene cero deslizamiento bajo condiciones típicas de operación. Por el contrario, los motores de inducción deben deslizarse para producir par. Un tipo de motor síncrono es como un motor de inducción excepto que el rotor está excitado por un campo de CC. Los anillos deslizantes y las escobillas conducen la corriente al rotor. Los polos del rotor se conectan entre sí y se mueven a la misma velocidad. Otro tipo, para torque de carga baja, tiene superficies planas en un rotor de jaula de ardilla convencional para crear polos discretos. Otro más, como el que hizo Hammond para sus relojes anteriores a la Segunda Guerra Mundial, y en los órganos Hammond más antiguos, no tiene devanados de rotor ni polos discretos. No es de arranque automático. El reloj requiere arranque manual por una pequeña perilla en la parte posterior,

Los motores síncronos de histéresis suelen ser (esencialmente) motores bifásicos con un condensador de cambio de fase para una fase. Arrancan como motores de inducción, pero cuando la tasa de deslizamiento disminuye lo suficiente, el rotor (un cilindro liso) se magnetiza temporalmente. Sus polos distribuidos hacen que actúe como un motor síncrono de imanes permanentes. El material del rotor, como el de un clavo común, permanece magnetizado, pero puede desmagnetizarse con poca dificultad. Una vez en marcha, los polos del rotor permanecen en su lugar; no se desvían.

Los motores de temporización síncronos de baja potencia (como los de los relojes eléctricos tradicionales) pueden tener rotores de copa externos de imanes permanentes multipolares y usar bobinas de protección para proporcionar un par de arranque. Los motores de reloj Telechron tienen polos sombreados para el par de arranque y un rotor de anillo de dos radios que funciona como un rotor discreto de dos polos.

Máquina eléctrica doblemente alimentada

Los motores eléctricos doblemente alimentados tienen dos conjuntos de devanados multifásicos independientes, que aportan potencia activa (es decir, de trabajo) al proceso de conversión de energía, con al menos uno de los conjuntos de devanados controlado electrónicamente para operación de velocidad variable. Dos juegos de devanados multifásicos independientes (es decir, doble armadura) son el máximo proporcionado en un solo paquete sin duplicación de topología. Los motores eléctricos doblemente alimentados tienen un rango de velocidad de par constante efectivo que es el doble de la velocidad síncrona para una frecuencia de excitación dada. Esto es el doble del rango de velocidad de par constante que las máquinas eléctricas de alimentación única, que tienen solo un juego de bobinado activo.

Un motor doblemente alimentado permite un convertidor electrónico más pequeño, pero el costo del devanado del rotor y los anillos deslizantes pueden compensar el ahorro en los componentes electrónicos de potencia. Las dificultades afectan el control de la velocidad cerca de las aplicaciones de límite de velocidad síncrono.

Motores magnéticos especiales

Giratorio

Motor de rotor sin núcleo o sin hierro

El motor de CC sin núcleo o sin hierro es un motor de CC de imán permanente especializado. Optimizado para una aceleración rápida, el rotor está construido sin núcleo de hierro. El rotor puede tomar la forma de un cilindro lleno de bobinado o una estructura autoportante que comprende solo alambre y material de unión. El rotor puede caber dentro de los imanes del estator; un cilindro estacionario magnéticamente suave dentro del rotor proporciona un camino de retorno para el flujo magnético del estator. Una segunda disposición tiene la canasta de devanado del rotor que rodea los imanes del estator. En ese diseño, el rotor encaja dentro de un cilindro magnéticamente suave que puede servir como carcasa del motor y proporciona un camino de retorno para el flujo.

Debido a que el rotor tiene una masa mucho menor que un rotor convencional, puede acelerar mucho más rápidamente, a menudo logrando una constante de tiempo mecánica por debajo de un milisegundo. Esto es especialmente cierto si los devanados usan aluminio en lugar de cobre (más pesado). El rotor no tiene masa metálica para actuar como disipador de calor; incluso los motores pequeños deben enfriarse. El sobrecalentamiento puede ser un problema para estos diseños.

La alerta vibratoria de los teléfonos celulares puede ser generada por motores cilíndricos de imanes permanentes o tipos en forma de disco que tienen un imán de campo de disco multipolar delgado y una estructura de rotor de plástico moldeado intencionalmente desequilibrada con dos bobinas sin núcleo unidas. Las escobillas de metal y un conmutador plano conmutan la energía a las bobinas del rotor.

Los actuadores de recorrido limitado relacionados no tienen núcleo y una bobina unida se coloca entre los polos de imanes permanentes delgados de alto flujo. Estos son los posicionadores de cabeza rápidos para unidades de disco rígido ("disco duro"). Aunque el diseño contemporáneo difiere considerablemente del de los altavoces, todavía se le conoce vagamente (e incorrectamente) como una estructura de "bobina de voz", porque algunos cabezales de unidad de disco rígido anteriores se movían en línea recta y tenían una estructura de unidad muy parecida a la de un altavoz.

Motor de rotor axial o panqueque

El inducido impreso o motor panqueque tiene devanados en forma de disco que corren entre conjuntos de imanes de alto flujo. Los imanes están dispuestos en un círculo frente al rotor espaciados para formar un entrehierro axial. Este diseño se conoce comúnmente como motor panqueque debido a su perfil plano.

La armadura (originalmente formada en una placa de circuito impreso) está hecha de láminas de cobre perforadas que se laminan juntas usando compuestos avanzados para formar un disco delgado y rígido. La armadura no tiene un conmutador de anillo separado. Las escobillas se mueven directamente sobre la superficie de la armadura, lo que hace que todo el diseño sea compacto.

Un diseño alternativo es utilizar alambre de cobre enrollado tendido plano con un conmutador convencional central, en forma de flor y pétalo. Los devanados generalmente se estabilizan con sistemas eléctricos de encapsulado de epoxi. Estos son epóxicos con relleno que tienen una viscosidad mixta moderada y un largo tiempo de gelificación. Se destacan por su bajo encogimiento y baja exotermia, y por lo general están reconocidos por UL 1446 como un compuesto de relleno aislado con 180 °C (356 °F), clasificación Clase H.

La ventaja única de los motores de CC sin hierro es la ausencia de cogging (variaciones de par causadas por el cambio de atracción entre el hierro y los imanes). Las corrientes parásitas de Foucault no pueden formarse en el rotor ya que no tiene hierro, aunque los rotores de hierro están laminados. Esto puede mejorar en gran medida la eficiencia, pero los controladores de velocidad variable deben usar una velocidad de conmutación más alta (>40 kHz) o CC debido a la disminución de la inducción electromagnética.

Estos motores se inventaron para accionar los cabrestantes de las unidades de cinta magnética, donde el tiempo mínimo para alcanzar la velocidad de funcionamiento y la distancia de parada mínima eran fundamentales. Los motores Pancake se utilizan ampliamente en sistemas servocontrolados de alto rendimiento, sistemas robóticos, automatización industrial y dispositivos médicos. Debido a la variedad de construcciones ahora disponibles, la tecnología se utiliza en aplicaciones militares de alta temperatura hasta bombas de bajo costo y servos básicos.

Otro enfoque (Magnax) es usar un solo estator intercalado entre dos rotores. Uno de estos diseños ha producido una potencia máxima de 15 kW/kg y una potencia sostenida de alrededor de 7,5 kW/kg. Este motor de flujo axial sin yugo ofrece una ruta de flujo más corta, lo que mantiene los imanes más alejados del eje. El diseño permite un voladizo de devanado cero; El 100 por ciento de los devanados están activos. Esto se mejora con el uso de alambre de cobre de sección transversal rectangular. Los motores se pueden apilar para trabajar en paralelo. Las inestabilidades se minimizan al garantizar que los dos discos del rotor ejercen fuerzas iguales y opuestas sobre el disco del estator. Los rotores están conectados entre sí directamente a través de un anillo de eje, anulando las fuerzas magnéticas.

Los motores Magnax varían en tamaño de 0,15 a 5,4 metros (5,9 pulgadas a 17 pies 8,6 pulgadas) de diámetro.

Servo motor

Un servomotor es un motor que se utiliza dentro de un sistema de retroalimentación de control de posición o control de velocidad. Los servomotores se utilizan en aplicaciones como máquinas herramienta, trazadores de pluma y otros sistemas de procesos. Los motores destinados a ser utilizados en un servomecanismo deben tener características predecibles de velocidad, par y potencia. La curva de velocidad/par es importante y es una relación alta para un servomotor. Las características de respuesta dinámica, como la inductancia del devanado y la inercia del rotor, son importantes; estos factores limitan el rendimiento. Los bucles de servo grandes, potentes pero de respuesta lenta pueden utilizar motores convencionales de CA o CC y sistemas de accionamiento con retroalimentación de posición o velocidad. A medida que aumentan los requisitos de respuesta dinámica, se utilizan diseños de motores más especializados, como los motores sin núcleo. motores de corriente alterna

Un servosistema se diferencia de algunas aplicaciones de motores paso a paso en que la retroalimentación de posición es continua mientras el motor está funcionando. Un sistema paso a paso opera inherentemente en bucle abierto, confiando en que el motor no "perderá pasos" para obtener precisión a corto plazo, con cualquier retroalimentación como un interruptor de "inicio" o un codificador de posición externo al sistema del motor.

Motor paso a paso

Los motores paso a paso se utilizan normalmente para proporcionar rotaciones precisas. Un rotor interno que contiene imanes permanentes o un rotor magnéticamente blando con polos salientes está controlado por un conjunto de imanes externos conmutados electrónicamente. También se puede pensar en un motor paso a paso como un cruce entre un motor eléctrico de CC y un solenoide giratorio. A medida que cada bobina se energiza a su vez, el rotor se alinea con el campo magnético producido por el devanado de campo energizado. A diferencia de un motor síncrono, es posible que el motor paso a paso no gire continuamente; en cambio, se mueve en pasos, comenzando y luego deteniéndose, avanzando de una posición a la siguiente a medida que los devanados de campo se activan y desactivan en secuencia. Dependiendo de la secuencia, el rotor puede girar hacia adelante o hacia atrás, y puede cambiar de dirección, detenerse, acelerar o disminuir la velocidad en cualquier momento.

Los controladores de motor paso a paso simples energizan o desenergizan por completo los devanados de campo, lo que lleva al rotor a "engranar" a un número limitado de posiciones. Los controladores de micropasos pueden controlar proporcionalmente la potencia de los devanados de campo, lo que permite que los rotores se coloquen entre los puntos de engranaje y giren suavemente. Los motores paso a paso controlados por computadora son uno de los sistemas de posicionamiento más versátiles, particularmente como parte de un sistema digital servocontrolado.

Los motores paso a paso se pueden girar a un ángulo específico en pasos discretos con facilidad y, por lo tanto, los motores paso a paso se utilizan para el posicionamiento del cabezal de lectura/escritura en las primeras unidades de disco, donde la precisión y la velocidad que ofrecían podían posicionar correctamente el cabezal de lectura/escritura. A medida que aumentó la densidad de la unidad, las limitaciones de precisión y velocidad las hicieron obsoletas para las unidades de disco duro; la limitación de precisión las hizo inutilizables y la limitación de velocidad las hizo poco competitivas; por lo tanto, las unidades de disco duro más nuevas utilizan sistemas de actuadores de cabeza basados en bobinas de voz. (El término "bobina de voz" en este sentido es histórico; se refiere a la estructura de un altavoz tipo cono).

Los motores paso a paso se utilizan a menudo en impresoras de computadora, escáneres ópticos y fotocopiadoras digitales para mover el elemento activo, el carro del cabezal de impresión (impresoras de inyección de tinta) y la platina o los rodillos de alimentación.

Los llamados relojes de pulsera analógicos de cuarzo contienen los motores paso a paso comunes más pequeños; tienen una bobina, consumen poca energía y tienen un rotor de imán permanente. El mismo tipo de motor impulsa los relojes de cuarzo alimentados por batería. Algunos de estos relojes, como los cronógrafos, contienen más de un motor paso a paso.

Estrechamente relacionados en diseño con los motores síncronos de CA trifásicos, los motores paso a paso y los SRM se clasifican como motores de reluctancia variable.

Motor lineal

Un motor lineal es esencialmente cualquier motor eléctrico que ha sido "desenrollado" de modo que, en lugar de producir par (rotación), produce una fuerza lineal a lo largo de su longitud.

Los motores lineales suelen ser motores de inducción o motores paso a paso. Los motores lineales se encuentran comúnmente en montañas rusas donde el movimiento rápido del vagón sin motor está controlado por el riel. También se utilizan en trenes de levitación magnética, donde el tren "vuela" sobre el suelo. En una escala más pequeña, el trazador de pluma HP 7225A de la era de 1978 usaba dos motores paso a paso lineales para mover la pluma a lo largo de los ejes X e Y.

Comparación por categorías principales

Escribe	Ventajas	Desventajas	Aplicación tipica	Unidad típica, salida
Motores autoconmutados
DC cepillado	Control de velocidad sencilloBajo costo inicial	Mantenimiento (cepillos)Vida útil media Conmutador y escobillas costosos	AceríasMáquinas de fabricación de papel Ejercitadores de cinta de correr Accesorios para automóviles	Rectificador, transistor(es) lineal(es) o controlador chopper de CC.
Motor CC sin escobillas (BLDC o BLDM)	Larga vida útilBajo mantenimiento Alta eficiencia	Mayor costo inicialRequiere controlador EC con control de circuito cerrado	Unidades de disco rígido ("duro")Reproductores de CD/DVD Vehículos eléctricos Vehículos RC UAV	Sincrónico; monofásica o trifásica con rotor PM y devanado estatórico trapezoidal; VFD típicamente tipo inversor VS PWM.
Motor de reluctancia conmutada (SRM)	Larga vida útilBajo mantenimiento Alta eficiencia Sin imanes permanentes Bajo costo Construcción simple	resonancia mecanicaposible Altas pérdidas de hierro No es posible: * Control abierto o vectorial * Funcionamiento en paralelo Requiere controlador EC	AccesoriosVehículos eléctricos Fábricas textiles Aplicaciones aeronáuticas	PWM y varios otros tipos de unidades, que tienden a usarse en aplicaciones especializadas/OEM.
motores universales	Alto par de arranque, compacto, de alta velocidad.	Mantenimiento (cepillos)Vida útil más corta Por lo general, acústicamente ruidoso Solo las clasificaciones pequeñas son económicas	Herramientas eléctricas portátiles, licuadoras, aspiradoras, sopladores de aislamiento	Control de ángulo de fase de CA monofásico variable, de onda completa o de media onda con triac(s); control de circuito cerrado opcional.
Motores asíncronos de CA
CA polifásicoMotor de inducción de rotor bobinado o de jaula de ardilla (SCIM) o (WRIM)	arranque automáticoCalificaciones nominales robustas y confiables de bajo costo hasta 1+ MW Tipos estandarizados.	Alta corriente de arranqueMenor eficiencia debido a la necesidad de magnetización.	SCIM de velocidad fija, tradicionalmente, el caballo de batalla del mundo, especialmente en aplicaciones de bajo rendimiento de todo tipoBombas, ventiladores, sopladores y compresores de velocidad variable, tradicionalmente de bajo rendimiento y par variable. De velocidad variable, cada vez más, otras cargas dinámicas o de par constante y potencia constante de alto rendimiento.	Aplicaciones de bajo rendimiento y velocidad fija de todo tipo.Tradicionalmente, unidades WRIM de velocidad variable o VSD controlados por V/Hz de velocidad fija. VSD de velocidad variable, cada vez más controlados por vector, que desplazan a los motores de inducción de CC, WRIM y CA monofásicos.
CA SCIMArranque de condensador de fase dividida	Alto Voltajealto par de arranque	Velocidad ligeramente por debajo de sincrónicaRequiere interruptor o relé de arranque	AccesoriosHerramientas eléctricas estacionarias	CA monofásica fija o variable, la velocidad variable se obtiene, típicamente, mediante control de ángulo de fase de onda completa con triac(s); control de circuito cerrado opcional.
CA SCIMoperación de capacitor de fase dividida	Poder moderadoAlto par de arranque Sin interruptor de arranque Vida útil relativamente larga	Velocidad ligeramente por debajo de sincrónicaLigeramente más costoso	sopladores industrialesMaquinaria industrial
CA SCIMdevanado de arranque auxiliar de fase partida	Poder moderadoPar de arranque bajo	Velocidad ligeramente por debajo de sincrónicaRequiere interruptor o relé de arranque	AccesoriosHerramientas eléctricas estacionarias
Polo sombreado de inducción de CAmotor	Bajo costoLarga vida	Velocidad ligeramente por debajo de sincrónicaPar de arranque bajo Capacidades nominales bajas Eficiencia baja	Ventiladores, electrodomésticos, tocadiscos
Motores síncronos de CA
Motor síncrono de rotor bobinado (WRSM)	Velocidad síncronaMotor de inducción inherentemente más eficiente, bajo factor de potencia	Más costoso	motores industriales	Velocidad fija o variable, trifásica; El VFD es típicamente un tipo de inversor conmutado por carga CS de seis pasos o un tipo de inversor VS PWM.
motor de histéresis	Control de velocidad precisoBajo nivel de ruido Sin vibraciones Alto par de arranque	Muy baja eficiencia	Relojes, temporizadores, equipos de producción o grabación de sonido, disco duro, cabrestante	Motor monofásico de CA, arranque por capacitor bifásico, funcionamiento por capacitor
Motor síncrono de reluctancia (SyRM)	Equivalente a SCIMexcepto que es más robusto, más eficiente, funciona a menor temperatura y ocupa menos espacio Compite con el motor síncrono PM sin problemas de desmagnetización	Requiere un controladorNo ampliamente disponible Alto costo	AccesoriosVehículos eléctricos Fábricas textiles Aplicaciones aeronáuticas	El VFD puede ser del tipo DTC estándar o del tipo PWM del inversor VS.
Motores especiales
Motores de rotor axial o panqueque	Diseño compactoControl de velocidad sencillo	Costo medioVida útil media	Equipo de oficinaVentiladores/bombas, servos industriales y militares rápidos	Las unidades generalmente pueden ser de tipo CC con escobillas o sin escobillas.
Motor paso a paso	Posicionamiento de precisiónAlto par de retención	Algunos pueden ser costososRequiere un controlador	Posicionamiento en impresoras y disqueteras; maquinas herramientas industriales	No es un variador de frecuencia. La posición del paso a paso se determina mediante el conteo de pulsos.

Electromagnetismo

Fuerza y par

Un motor eléctrico convierte la energía eléctrica en energía mecánica a través de la fuerza entre dos campos magnéticos opuestos. Al menos uno de los dos campos magnéticos debe ser creado por un electroimán a través del campo magnético provocado por una corriente eléctrica.

La fuerza entre una corriente $yo$ en un conductor de longitud $ana$ perpendicular a un campo magnético $matemáticas {B}$ se puede calcular utilizando la ley de fuerza de Lorentz: ${displaystyle mathbf {F} =Iell times mathbf {B} ,!}$

Nota: X denota producto cruzado vectorial.

Los enfoques más generales para calcular las fuerzas en los motores utilizan la notación tensorial.

Energía

Donde ${ estilo de visualización omega _ {rpm}}$ es la velocidad del eje en rpm y T es el par, la salida de potencia mecánica de un motor P _em está dada por,

en unidades imperiales con T expresada en libras-pie, ${displaystyle P_{em}={frac {omega _{rpm}T}{5252}}}$ (caballos de fuerza), y,

en unidades SI con velocidad angular del eje $omega$ , expresada en radianes por segundo, y T expresada en newton-metro, ${displaystyle P_{em}=omega T}$ (vatios).

Para un motor lineal, con fuerza F expresada en newtons y velocidad v expresada en metros por segundo, ${displaystyle P_{em}=F{v}}$ (vatios).

En un motor asíncrono o de inducción, la relación entre la velocidad del motor y la potencia del entrehierro viene dada por lo siguiente: ${displaystyle P_{espacio de aire}={frac {R_{r}}{s}}I_{r}^{2}}$ , dóndeR _r – resistencia del rotorI _r – cuadrado de la corriente inducida en el rotors – deslizamiento del motor; es decir, la diferencia entre la velocidad síncrona y la velocidad de deslizamiento, que proporciona el movimiento relativo necesario para la inducción de corriente en el rotor.

Volver CEM

El movimiento de los devanados del inducido de un motor de corriente continua o universal a través de un campo magnético, induce un voltaje en ellos. Este voltaje tiende a oponerse al voltaje de alimentación del motor, por lo que se denomina "fuerza contraelectromotriz (EMF)". El voltaje es proporcional a la velocidad de funcionamiento del motor. La fuerza contraelectromotriz del motor, más la caída de tensión en la resistencia interna del devanado y las escobillas, debe ser igual a la tensión en las escobillas. Esto proporciona el mecanismo fundamental de regulación de velocidad en un motor de CC. Si aumenta la carga mecánica, el motor se ralentiza; Se produce un EMF en la parte inferior de la espalda y se extrae más corriente del suministro. Este aumento de corriente proporciona el par adicional para equilibrar la carga.

En las máquinas de CA, a veces es útil considerar una fuente EMF trasera dentro de la máquina; esto es de particular interés para la regulación de velocidad cercana de motores de inducción en VFD.

Pérdidas

Las pérdidas del motor se deben principalmente a pérdidas resistivas en los devanados, pérdidas en el núcleo y pérdidas mecánicas en los cojinetes, y también se producen pérdidas aerodinámicas, especialmente cuando hay ventiladores de refrigeración.

También se producen pérdidas en la conmutación, chispa de conmutadores mecánicos; conmutadores electrónicos y también disipan el calor.

Eficiencia

Para calcular la eficiencia de un motor, la potencia de salida mecánica se divide por la potencia de entrada eléctrica: $eta ={frac{P_{m}}{P_{e}}}$ ,

donde $eta$ es la eficiencia de conversión de energía, $Educación física}$ es la potencia de entrada eléctrica y $Pm$ es la potencia de salida mecánica: $P_{e}=IV$ $P_{m}=Tomega$

donde $V$ es el voltaje de entrada, $yo$ es la corriente de entrada, $T$ es el par de salida y $omega$ es la velocidad angular de salida. Es posible derivar analíticamente el punto de máxima eficiencia. Suele ser inferior a la mitad del par de parada.

Varias autoridades reguladoras nacionales han promulgado leyes para fomentar la fabricación y el uso de motores de mayor eficiencia. Los motores eléctricos tienen eficiencias que van desde al menos el 15 % para los motores de polos sombreados hasta el 98 % para los motores de imanes permanentes, y la eficiencia también depende de la carga. La eficiencia máxima suele ser del 75% de la carga nominal. Entonces (como ejemplo) un motor de 10 HP es más eficiente cuando maneja una carga que requiere 7.5 HP. La eficiencia también depende del tamaño del motor; los motores más grandes tienden a ser más eficientes. Algunos motores no pueden funcionar de forma continua durante más de un período de tiempo especificado (por ejemplo, durante más de una hora por funcionamiento)

Factor de bondad

Eric Laithwaite propuso una métrica para determinar la 'bondad' de un motor eléctrico: $G={frac {omega }{resistenciaveces reluctancia}}={frac {omega mu sigma A_{m}A_{e}}{l_{m}l_{e}}}$

Dónde: $GRAMO$ es el factor de bondad (es probable que los factores por encima de 1 sean eficientes) $A_{m},A_{e}$ son las áreas de la sección transversal del circuito magnético y eléctrico $l_{m},l_{e}$ son las longitudes de los circuitos magnético y eléctrico $mu$ es la permeabilidad del núcleo $omega$ es la frecuencia angular a la que se acciona el motor

A partir de esto, demostró que es probable que los motores más eficientes tengan polos magnéticos relativamente grandes. Sin embargo, la ecuación solo se relaciona directamente con los motores que no son PM.

Parámetros de rendimiento

Esfuerzo de torsión

Los motores electromagnéticos derivan el par del producto vectorial de los campos que interactúan. El cálculo del par requiere el conocimiento de los campos en el entrehierro. Una vez establecidos estos, el par es la integral de todos los vectores de fuerza multiplicada por el radio del vector. La corriente que fluye en el devanado produce los campos. Para un motor que utiliza un material magnético, el campo no es proporcional a la corriente.

Una cifra que relacione la corriente con el par puede informar la selección del motor. El par máximo de un motor depende de la corriente máxima, en ausencia de consideraciones térmicas.

Cuando se diseña de manera óptima dentro de una restricción de saturación de núcleo dada y para una corriente activa (es decir, corriente de par), voltaje, número de pares de polos, frecuencia de excitación (es decir, velocidad síncrona) y densidad de flujo de entrehierro, todas las categorías de motores eléctricos Los generadores exhiben prácticamente el mismo par de eje continuo máximo (es decir, par de operación) dentro de un área de entrehierro dada con ranuras de bobinado y profundidad de hierro posterior, lo que determina el tamaño físico del núcleo electromagnético. Algunas aplicaciones requieren ráfagas de par más allá del máximo, como ráfagas para acelerar un vehículo eléctrico desde parado. Siempre limitada por la saturación del núcleo magnético o el aumento seguro de la temperatura y el voltaje de funcionamiento, la capacidad para las ráfagas de par más allá del máximo difiere significativamente entre los tipos de motor/generador.

Las máquinas eléctricas sin una topología de circuito de transformador, como la de los WRSM o PMSM, no pueden proporcionar ráfagas de par sin saturar el núcleo magnético. En ese punto, la corriente adicional no puede aumentar el par. Además, el conjunto de imanes permanentes de los PMSM puede sufrir daños irreparables.

Las máquinas eléctricas con una topología de circuito de transformador, como las máquinas de inducción, las máquinas eléctricas de inducción doblemente alimentadas y las máquinas de inducción o de rotor devanado síncrono doblemente alimentadas (WRDF), permiten ráfagas de par debido a que la corriente activa inducida por EMF en cualquier lado del Los transformadores se oponen entre sí y, por lo tanto, no contribuyen en nada a la densidad de flujo del núcleo magnético acoplado al transformador, evitando la saturación del núcleo.

Las máquinas eléctricas que se basan en principios asíncronos o de inducción cortocircuitan un puerto del circuito del transformador y, como resultado, la impedancia reactiva del circuito del transformador se vuelve dominante a medida que aumenta el deslizamiento, lo que limita la magnitud de la corriente activa (es decir, real). Se pueden realizar ráfagas de par de dos a tres veces más altas que el par de diseño máximo.

La máquina sin escobillas de doble alimentación síncrona de rotor bobinado (BWRSDF) es la única máquina eléctrica con una topología de circuito de transformador de doble puerto (es decir, ambos puertos excitados de forma independiente sin puerto en cortocircuito).Se sabe que la topología del circuito del transformador de dos puertos es inestable y requiere un conjunto multifásico de escobillas de anillos colectores para propagar una potencia limitada al conjunto de devanados del rotor. Si estuviera disponible un medio de precisión para controlar instantáneamente el ángulo de torsión y el deslizamiento para una operación síncrona durante la operación y, al mismo tiempo, proporcionar energía sin escobillas al conjunto de devanados del rotor, la corriente activa de la máquina BWRSDF sería independiente de la impedancia reactiva del circuito del transformador y las ráfagas de energía. Sería realizable un par significativamente más alto que el par máximo operativo y mucho más allá de la capacidad práctica de cualquier otro tipo de máquina eléctrica. Se han calculado ráfagas de par superiores a ocho veces el par operativo.

Densidad de par continuo

La densidad de par continuo de las máquinas eléctricas convencionales está determinada por el tamaño del área del entrehierro y la profundidad del hierro posterior, que están determinados por la potencia nominal del conjunto de devanado del inducido, la velocidad de la máquina y el aire alcanzable. densidad de flujo de la brecha antes de la saturación del núcleo. A pesar de la alta coercitividad de los imanes permanentes de neodimio o samario-cobalto, la densidad de par continuo es prácticamente la misma entre las máquinas eléctricas con conjuntos de devanados de armadura diseñados de manera óptima. La densidad de par continuo se relaciona con el método de enfriamiento y el período de operación permisible antes de la destrucción por sobrecalentamiento de los devanados o daño del imán permanente.

Otras fuentes afirman que varias topologías de máquinas eléctricas tienen una densidad de par diferente. Una fuente muestra lo siguiente:

Tipo de máquina eléctrica	Densidad de par específico (Nm/kg)
SPM: CA sin escobillas, conducción de corriente de 180°	1.0
SPM: CA sin escobillas, conducción de corriente de 120°	0,9–1,15
IM, máquina asíncrona	0,7–1,0
IPM, máquina de imanes permanentes para interiores	0,6–0,8
VRM, máquina de reluctancia doblemente saliente	0,7–1,0

donde, la densidad de par específica se normaliza a 1,0 para el imán permanente de superficie (SPM), CA sin escobillas, conducción de corriente de 180°.

La densidad de par es aproximadamente cuatro veces mayor para los motores enfriados por líquido, en comparación con los enfriados por aire.

Una fuente que comparó la corriente continua, los motores de inducción (IM), PMSM y SRM mostró:

Característica	corriente continua	SOY	PMSM	SRM
Densidad de par	3	3.5	5	4
Densidad de poder	3	4	5	3.5

Otra fuente señala que las PMSM de hasta 1 MW tienen una densidad de par considerablemente mayor que las máquinas de inducción.

Densidad de potencia continua

La densidad de potencia continua está determinada por el producto de la densidad de par continuo y el rango de velocidad de par constante. Los motores eléctricos pueden alcanzar densidades de hasta 20KW/KG, lo que significa 20 Kilovatios de potencia de salida por kilogramo.

Ruido acústico y vibraciones.

El ruido acústico y las vibraciones se suelen clasificar en tres fuentes:

fuentes mecánicas (por ejemplo, debido a los cojinetes)
fuentes aerodinámicas (por ejemplo, debido a ventiladores montados en ejes)
fuentes magnéticas (p. ej., debido a fuerzas magnéticas como Maxwell y fuerzas de magnetoestricción que actúan sobre las estructuras del estator y el rotor)

La última fuente, que puede ser responsable del "ruido de chirrido" de los motores eléctricos, se denomina ruido acústico inducido electromagnéticamente.

Estándares

Los siguientes son los principales estándares de diseño, fabricación y prueba que cubren los motores eléctricos:

Instituto Americano del Petróleo: motores de inducción de jaula de ardilla con devanado formado API 541: 375 kW (500 caballos de fuerza) y mayores
Instituto Americano del Petróleo: Máquinas síncronas sin escobillas API 546: 500 kVA y mayores
Instituto Americano del Petróleo: Motores de inducción de jaula de ardilla de bobinado conformado de propósito general API 547: 250 Hp y más grandes
Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos: Procedimiento de prueba estándar IEEE Std 112 para motores y generadores de inducción polifásicos
Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos: IEEE Std 115 Guía para procedimientos de prueba para máquinas síncronas
Instituto de ingenieros eléctricos y electrónicos: Estándar IEEE Std 841 para la industria química y del petróleo: motores de inducción de jaula de ardilla totalmente cerrados, totalmente cerrados, refrigerados por ventilador (TEFC) de eficiencia superior para servicio severo: hasta 370 kW (500 Hp) inclusive
Comisión Electrotécnica Internacional: IEC 60034 Máquinas eléctricas rotativas
Comisión Electrotécnica Internacional: IEC 60072 Dimensiones y series de salida para máquinas eléctricas rotativas
Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos: Motores y Generadores MG-1
Underwriters Laboratories: UL 1004 – Norma para motores eléctricos
Estándar indio: IS: 12615-2018 - Motores de CA trifásicos operados en línea (CÓDIGO IE) "Clases de eficiencia y especificación de rendimiento" (Tercera revisión)

Motores no magnéticos

Un motor electrostático se basa en la atracción y repulsión de carga eléctrica. Por lo general, los motores electrostáticos son el doble de los motores convencionales basados en bobinas. Por lo general, requieren una fuente de alimentación de alto voltaje, aunque los motores pequeños emplean voltajes más bajos. En cambio, los motores eléctricos convencionales emplean atracción y repulsión magnética, y requieren alta corriente a bajo voltaje. En la década de 1750, Benjamin Franklin y Andrew Gordon desarrollaron los primeros motores electrostáticos. Los motores electrostáticos encuentran un uso frecuente en sistemas microelectromecánicos (MEMS) donde sus voltajes de accionamiento están por debajo de los 100 voltios, y donde las placas cargadas en movimiento son mucho más fáciles de fabricar que las bobinas y los núcleos de hierro. La maquinaria molecular que hace funcionar las células vivas a menudo se basa en motores electrostáticos lineales y rotatorios.

Un motor piezoeléctrico o motor piezoeléctrico es un tipo de motor eléctrico basado en el cambio de forma de un material piezoeléctrico cuando se aplica un campo eléctrico. Los motores piezoeléctricos utilizan el efecto piezoeléctrico inverso mediante el cual el material produce vibraciones acústicas o ultrasónicas para producir un movimiento lineal o giratorio. En un mecanismo, el alargamiento en un solo plano se usa para hacer una serie de estiramientos y posiciones, de forma similar a como se mueve una oruga.

Un sistema de propulsión de naves espaciales accionado eléctricamente utiliza tecnología de motores eléctricos para impulsar naves espaciales en el espacio exterior. La mayoría de los sistemas se basan en la aceleración eléctrica del propulsor a alta velocidad, mientras que algunos sistemas se basan en los principios de propulsión a la magnetosfera mediante ataduras electrodinámicas.

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