Motores de imanes permanentes (PMM) se utilizan ampliamente en automatización industrial, vehículos eléctricos y electrodomésticos debido a su alta eficiencia, densidad de potencia y bajo mantenimiento. Entre los PMM, dominan los motores CC sin escobillas (BLDC) y los motores síncronos de imanes permanentes (PMSM); sin embargo, sus características de par difieren significativamente en estructura, control y rendimiento.
Diseño: Back-EMF trapezoidal con devanados de estator concentrados.
Control: La conmutación electrónica (sensores Hall/sin sensores) conmuta las corrientes del estator en secuencias de seis pasos, creando un campo magnético giratorio.
Objetivo: Control de velocidad/posición con corrientes de onda cuadrada.
Diseño: Back-EMF sinusoidal con devanados distribuidos.
Control: algoritmos avanzados como SVPWM o FOC generan campos giratorios suaves mediante un control vectorial de corriente preciso.
Objetivo: Control de par/velocidad/posición de alta precisión con corrientes sinusoidales.
Generación de par
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Tipo de motor |
Ecuación de par |
Componentes clave |
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BLDC |
T = K_t × I_a |
K_t: Constante de par (depende del flujo/devanados). I_a: Corriente del estator. |
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PMSM |
T = (3/2) × p × [λ_PM×i_q + (L_d - L_q)×i_d×i_q] |
λ_PM: flujo de PM. i_d/i_q: corrientes del eje d/q. L_d/L_q: Inductancias. |
Notas de torsión PMSM:
Montado en superficie (SPMSM): L_d ≈ L_q → Torque principalmente del flujo de PM (i_q).
Interior (IPMSM): L_d ≠ L_q → El par de reluctancia adicional optimiza la salida.
Características de par
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Parámetro |
BLDC |
PMSM |
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Ondulación del par |
Alto (debido a la conmutación de onda cuadrada) |
Baja (corrientes sinusoidales + FOC) |
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Precisión de control |
Moderado (dependiente del bucle de velocidad) |
Alto (control directo de par/corriente) |
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Par máximo |
Limitado |
Mayor (debilitamiento de campo + par de reluctancia) |
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Capacidad de sobrecarga |
moderado |
Alto (limitación de corriente avanzada) |
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Eficiencia |
Alto (~85–90%) |
Muy alto (~90–95%, armónicos más bajos) |
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Aspecto |
BLDC |
PMSM |
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Método de control |
Conmutación de seis pasos, sensores Hall |
FOC, DTC, debilitamiento de campo |
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Implementación |
Sencillos (microcontroladores de bajo coste) |
Complejo (se requiere DSP/FPGA) |
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Costo |
Bajo |
Alto |
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Rango de velocidad |
Estrecho |
Amplio (debilitamiento de campo habilitado) |
Conclusiones clave:
BLDC: Fácil de implementar, rentable, pero perjudica la suavidad del torque.
PMSM: Rendimiento superior con FOC/DTC, lo que exige mayor potencia computacional.
Elija BLDC cuando:
Sensibilidad al costo > precisión del torque (por ejemplo, ventiladores, pequeñas bombas de agua, herramientas eléctricas básicas).
Un control simple es suficiente (por ejemplo, transmisiones de velocidad fija).
Se necesita un par de arranque alto (pero la ondulación es tolerable).
Elija PMSM cuando:
La precisión importa (robótica, servosistemas, tracción de vehículos eléctricos).
La eficiencia y la baja ondulación del par son fundamentales (aeroespacial, dispositivos médicos).
Se requiere un amplio rango de velocidades (husillos, automatización industrial).
BLDC: "Caballo de batalla" para aplicaciones económicas y de rendimiento moderado.
PMSM: "Alto rendimiento" para sistemas de alta eficiencia y precisión crítica.
Consejo profesional:
Para modernizaciones, la simplicidad de BLDC a menudo gana.
Para nuevos diseños, el control avanzado de PMSM da sus frutos en términos de rendimiento.
Adapte el motor a sus necesidades y el par no será un cuello de botella.
