Diseño y construcción de un motor eléctrico de imanes permanentes sin escobillas por medio de técnicas de prototipado rápido.
En el presente trabajo se diseñaron y fabricaron tres prototipos de motor sincrónico de imanes permanentes (PMSM) y se caracterizaron dos de ellos. Las piezas principales de dichos modelos fueron fabricadas en ácido poliláctico (PLA) por medio de la técnica de fabricación por filamento fundido. El...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2018
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/701/1/1Rudd.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En el presente trabajo se diseñaron y fabricaron tres prototipos de motor sincrónico de imanes permanentes (PMSM) y se caracterizaron dos de ellos. Las piezas principales de dichos modelos fueron fabricadas en ácido poliláctico (PLA) por medio de la técnica de fabricación por filamento fundido.
El primer prototipo no resultó funcional debido a desalineaciones provenientes del eje que poseía, por lo que se fabricó uno nuevo y se alteraron las dimensiones de las piezas principales obteniendo el segundo prototipo. El estator del prototipo fue impreso en PLA con limaduras de hierro, del proveedor Proto-pasta, bajo la hipótesis de que su permeabilidad magnética es significativamente mayor a la del aire. Una serie de ensayos realizados sobre el material demostraron lo contrario. Se realizaron ensayos con la máquina funcionando como generador en vacío, cortocircuito y con cargas resistivas variables en un rango de operación de 300rpm a 2000rpm aproximadamente, con el fin de encontrar los parámetros del circuito equivalente, modelo con el cual se representa el funcionamiento de esta máquina. Los resultados de dichos ensayos mostraron una alta reluctancia del sistema por lo que se analizó la factibilidad de reducción de esta magnitud por medio del aumento en la permeabilidad magnética efectiva del prototipo. En base a esta conclusión, se fabricó un tercer prototipo con elementos adicionales de acero en el estator y en el rotor y se repitieron los ensayos de caracterización realizando una comparación entre prototipos. La eficiencia medida del motor con su electrónica de control no supera el 25%. Por otra parte, la potencia mecánica máxima alcanzada fue de ( 5 ± 1)W .
Finalmente, en lo que respecta a costos, es posible lograr un prototipo con una inversión aproximada de 800$, lo cual representa un tercio del costo de un motor comercial de peso similar, sin embargo, el precio por unidad de potencia mecánica que fue posible calcular con el dispositivo experimental de medición de eficiencia fue de 158$/W, mientras que el valor de uno comercial es 1.4$/W aproximadamente. En un trabajo futuro se revisará dicho dispositivo para encontrar el mínimo costo por unidad de potencia de este tipo de tecnología. Por otra parte, un PMSM fabricado en PLA resulta académicamente muy interesante, ya que es posible alterar varias características, como el esquema de bobinado o las piezas, con gran versatilidad y sin costo adicional significativo, permitiendo observar cómo afecta cada cambio el comportamiento del motor. |
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