Preguntas frecuentes
Nuestro equipo de expertos responde a sus preguntas más frecuentes.
Preguntas más frecuentes
Tecnología de motores con estator de PCB
¿Cuáles son los orígenes de la tecnología de motores eléctricos con estator PCB?
La invención del motor con estator PCB (circuito impreso) no se atribuye a una sola persona. Por el contrario, el desarrollo de los motores con estator PCB forma parte de la evolución más amplia de la tecnología de motores y electrónica. Sin embargo, varias de las innovaciones exclusivas del estator de PCB utilizadas por ECM fueron inventadas y patentadas por el director de tecnología de ECM, el Dr. Steven Shaw, que ha sido la fuerza impulsora de los avances en la tecnología disruptiva de ECM.
¿Qué es un estator de circuito impreso?
Un estator PCB, también conocido como estator de placa de circuito impreso, es un tipo de estator utilizado en motores y máquinas eléctricas de corriente continua sin escobillas (BLDC). En estator es uno de los componentes principales de un motor eléctrico que permanece estacionario y contiene bobinas de alambre (arrollamientos) que generan un campo magnético cuando se aplica una corriente eléctrica. Este campo magnético interactúa con el rotor, haciendo que gire y genere movimiento mecánico. En un motor con estator PCB, los devanados del estator no se enrollan con el cable de cobre tradicional, sino que se imprimen directamente en una placa de circuito impreso (PCB). Este diseño ofrece varias
ventajas
.
Los motores con estator PCB se han convertido en componentes centrales de sistemas eléctricos de múltiples sectores verticales, como HVAC, electrónica de consumo, movilidad electrónica, robótica, defensa y aeroespacial.
¿En qué se diferencian los bobinados de cobre de los motores con estator de PCB de los motores eléctricos tradicionales?
Los bobinados de cobre de los motores PCB Stator difieren de los de los motores eléctricos tradicionales principalmente en su construcción y colocación. Las principales diferencias son:
- Construcción:
En los motores eléctricos convencionales, como los motores de inducción o los motores de corriente continua con escobillas, los devanados de cobre se enrollan en forma de bobina alrededor del núcleo del estator. Este proceso de bobinado implica la creación de múltiples vueltas de alambre de cobre para formar los devanados del estator. En los motores con estator PCB, los devanados de cobre no están bobinados con alambre tradicional. En su lugar, se imprimen directamente en una placa de circuito impreso (PCB). Este proceso consiste en grabar trazas de cobre en la placa de circuito impreso para crear los devanados del estator. Este diseño de bobinado impreso elimina la necesidad del laborioso proceso de bobinado de los motores tradicionales.
- Integración:
Los bobinados de cobre de los motores tradicionales están integrados en el núcleo del estator y suelen consistir en bobinas enrolladas sobre el núcleo de hierro laminado del estator. En los motores con estator PCB, los devanados de cobre son parte integrante de la placa de circuito impreso, y el núcleo del estator suele ser de otro material, como vidrio o materiales compuestos. El diseño de la placa de circuito impreso permite una colocación precisa y eficaz de los bobinados.
- Tamaño y peso:
Los bobinados de cobre de los motores tradicionales pueden añadir peso y tamaño al motor debido al proceso de bobinado y al uso de un núcleo de hierro más grande. Los motores con estator PCB son conocidos por su diseño compacto y ligero, ya que los devanados de cobre se imprimen directamente en una fina placa de circuito impreso. Esto reduce el tamaño y el peso total del motor PCB Stators.
- Eficiencia:
En comparación con las máquinas convencionales, los motores PCB Stator pueden ofrecer una mayor eficiencia gracias a la precisión de los bobinados impresos y a la posibilidad de cambiar la forma de las trazas en distintas partes de la placa.
¿Qué tipo de motor es un motor eléctrico con estator PCB?
Un motor eléctrico con estator PCB es un imán permanente, de flujo axial, síncrono, motor de corriente continua sin escobillas (BLDC). Los motores BLDC se caracterizan por la ausencia de escobillas y conmutador, que suelen encontrarse en los motores de CC con escobillas. En su lugar, los motores BLDC utilizan la conmutación electrónica a través del controlador del motor para lograr un control preciso de la velocidad y la dirección del motor. Los motores de estator PCB son una variante de diseño específica de los motores BLDC, con los devanados del estator impresos directamente en una placa de circuito impreso (PCB). Este diseño ofrece ventajas en términos de compacidad, ahorro de peso y eficiencia, lo que las hace adecuadas para diversas aplicaciones, en particular las que tienen limitaciones de tamaño o necesitan una alta eficiencia energética. El campo magnético generado por los devanados del estator interactúa con los imanes permanentes del rotor, lo que da lugar a la rotación del motor.
¿Un motor PCB Stator es de flujo axial o de flujo radial?
Losmotores con estator PCB suelen utilizan un diseño de flujo axial. Esto significa que el flujo magnético es paralelo al eje del rotor del motor, lo que da como resultado un diseño de motor compacto y eficiente que resulta adecuado para una amplia gama de aplicaciones. Flujo axial Estator PCB son comúnmente utilizados en aplicaciones como HVACrobótica, vehículos eléctricos y otros dispositivos en los que se requiere una solución de motor compacta y eficiente. compacta y eficiente.
¿Qué tipo de imanes se utilizan en los motores con estator de PCB?
Los motores con estator PCB suelen utilizar imanes permanentes como parte de su diseño. Estos imanes permanentes son esenciales para generar el campo magnético necesario para el funcionamiento del motor. Los tipos más comunes de imanes utilizados en los motores con estator PCB incluyen:
- Imanes de neodimio (NdFeB): Los imanes de neodimio son conocidos por su gran fuerza magnética y se utilizan ampliamente en muchas aplicaciones de motores. Ofrecen fuertes campos magnéticos en un tamaño compacto, lo que los hace adecuados para motores más compat…
- Imanes de ferrita (cerámicos): Los imanes de ferrita, también conocidos como imanes cerámicos, son otro tipo de imán permanente utilizado en algunos motores PCB Stator. Son menos caros que los imanes de neodimio y ofrecen buenas propiedades magnéticas, aunque su fuerza es aproximadamente 1/3 de la de los imanes de neodimio.
La elección del tipo de imán depende de varios factores, como los requisitos de diseño del motor, consideraciones de coste y la aplicación específica.
¿Cuál es la gama de velocidades de los motores con estator PCB?
La gama de velocidades de los motores de estator PCB puede variar ampliamente en función del diseño y la aplicación prevista. Los motores de estator PCB pueden optimizarse para funcionar a distintas velocidades, desde bajas a altas velocidades de rotación. El rango de velocidad específico para un motor PCB Stator depende de factores como el tamaño del motor, la tensión, el tipo de imanes utilizados y el sistema de control empleado. En general, los PCB Los motores de estator pueden diseñarse para alcanzar una amplia gama de velocidades, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones. Algunos motores PCB Stator pueden tener un rango de velocidad más bajo, ideal para aplicaciones que requieren movimientos precisos y lentos, mientras que otros pueden alcanzar velocidades más altas adecuadas para tareas que exigen una rotación rápida. La gama exacta de velocidades puede adaptarse a las necesidades específicas de la aplicación en la que se emplee el motor.
- La preparación tecnológica actual de ECM permite soluciones que van de 0 a 30.000 RPM.
- Se están realizando esfuerzos de I+D para ampliar la gama disponible.
¿Cuál es la gama de potencia de los motores con estator PCB?
El rango de potencia de los motores de estator PCB puede variar ampliamente en función del diseño específico y la aplicación prevista. Los motores de estator PCB están disponibles en una amplia gama de potencias nominales, y sus capacidades pueden personalizarse para adaptarse a diferentes requisitos.
- La preparación tecnológica actual de ECM permite soluciones que van de los 4W a los 20kW.
- Se están realizando esfuerzos de I+D para ampliar la gama disponible.
¿Cuáles son las ventajas de los motores con estator PCB?
Los motorescon estator PCB ofrecen
ventajas
Entre ellas, compacidad, alta eficiencia, ahorro de peso, personalización, mejora de la disipación térmica, reducción de las pérdidas por corrientes parásitas y mejora de la eficiencia energética global. Estas ventajas las hacen ideales para aplicaciones avanzadas en toda una gama de industrias.
¿Son sostenibles los motores PCB Stator?
En resumen, sí. PCB
S
tadores son sostenibles gracias a su alta eficiencia, que reduce el consumo de energía. Además, la reducción del uso de materiales y el diseño compacto pueden contribuir a los objetivos de sostenibilidad al minimizar el uso de recursos.
Los motores ECM requieren hasta un 70% menos de materias primas y son hasta un 70% más ligeros que las máquinas de bobinado tradicional. Los motores con estator PCB eliminan la necesidad de bobinado de alambre y laminaciones de hierro utilizadas en los motores y generadores convencionales, y PrintStator tiene la capacidad de optimizar el uso de cobre en sus diseños para reducir aún más las necesidades de materias primas.
La huella de carbono de las máquinas con estator PCB de ECM se reduce aún más gracias a la posibilidad de reciclar los imanes permanentes.
Los imanes permanentes, si se cuidan adecuadamente, sólo pierden alrededor del 1% de su magnetismo cada 100 años. Al final del ciclo de vida de un motor ECM, se puede desmontar y retirar los imanes para reutilizarlos en otras aplicaciones de motores con estator PCB.
¿Qué aplicaciones se benefician de los motores PCB Stator?
Los motoresPCB Stator son idóneos para una amplia gama de aplicaciones.
aplicaciones
,
sobre todo las que requieren un alto rendimiento y un diseño compacto. Están especialmente indicadas para situaciones que exigen un movimiento suave, un funcionamiento silencioso, pocas vibraciones y necesidades especiales de integración.
Entre las aplicaciones más comunes se incluye la robótica,
HVAC
eléctricos, dispositivos médicos, automatización industrial, aeroespacial y defensa, energías
energía renovable
y electrónica de consumo.
¿Cuáles son las diferencias de tamaño y peso entre los motores con estator de PCB y los motores eléctricos tradicionales?
Los motores con estator de PCB suelen ser más pequeños y ligeros que los motores eléctricos tradicionales con bobinados de cobre. Las diferencias específicas varían en función de la aplicación y el diseño, pero PCB Sos motores de rotor suelen ofrecer de tamaño y peso gracias a su diseño compacto y al uso eficiente de los materiales.
¿Cuál es la eficiencia de los motores con estator PCB?
Los motores con estator PCB son famosos por su alto rendimiento, aunque el porcentaje exacto puede variar en función del diseño y la aplicación. Es crucial subrayar que el porcentaje se adapta a las necesidades del cliente en lugar de estar dictado únicamente por el diseño y la aplicación. Con PrintStator, podemos optimizar la eficiencia según sus especificaciones.
En numerosos casos, los motores ECM superan el 90%, lo que supone una ventaja significativa en términos de ahorro energético y minimización de la generación de calor. En particular, varios de nuestros diseños de motor alcanzan una impresionante eficiencia máxima del 94%, y muchos de nuestros diseños de motor logran la prestigiosa clase de eficiencia IE5 .
¿Cómo se refrigeran los motores ECM PCB Stator?
Los motores ECM se refrigeran mediante características térmicas patentadas que extraen eficazmente el calor del estator a la carcasa, donde puede expulsarse al ambiente.
El área activa de los estatores de ECM (que produce par y está cubierta por imanes) es el área comprendida entre los anillos de vía interior y exterior. Las trazas de cobre que se ven fuera del exterior turnos finales están inactivos. Mientras no son huecos, llamamos a estas trazas «tubos de calor«. En use cobre para conducir el calor desde el centro del estator hasta el borde exterior, donde el estator se sujeta a la carcasa y puede ser rechazado a ambiente. Enlos tubos de calor del estator también funcionan en la dirección Z para distribuir el calor a las capas superior e inferior de la placa.
¿Quién fabrica los motores PCB Stator?
Cualquiera puede fabricar motores con estator PCB.
ECM es una empresa de software y diseño de motores eléctricos que utiliza Motor CAD y SaaS para permitir a a nuestros clientes aprovechar tecnología avanzada de estator PCB. ECM ofrece nuestro
PrintStator
como servicio y se ha asociado con varios fabricantes por contrato para producir motores con estator PCB para el cliente final. La construcción simplificada de la tecnología de ECM también ofrece a los clientes la oportunidad de integrar verticalmente y fabricar sus propias soluciones personalizadas.
¿Tiene ECM patentes sobre estator de PCB?
ECM tiene
14
patentes exclusivas sobre varios componentes del motor PCB Stator, incluidas las geometrías del cobre, la dinámica térmica y las características de fabricación.
Póngase en contacto con el equipo de ECM en info@pcbstator.com para obtener más información sobre patentes.
¿Cuáles son los beneficios y las ventajas de utilizar un motor E-Circuit en comparación con otras máquinas?
Para aplicaciones de baja potencia, la máquina ECM ofrece claras ventajas de eficiencia y ruido sobre las típicas máquinas de inducción de arranque por condensador. En relación con los motores BLDC, las ventajas son la durabilidad de los bobinados, la ausencia de par de arrastre para las aplicaciones que utilizan el giro descendente y la eficiencia. La ventaja de la eficiencia se debe a la ausencia de pérdidas de hierro. El aumento de la eficiencia y de la capacidad de reducción puede traducirse en mejoras a nivel de los sistemas, como equipos conectados más pequeños, reducción de los picos de carga y ventajas similares.
¿Cuál es la velocidad de las máquinas ECM y el par motor curva / características? ¿Cómo se compara con otros?
Cuando una máquina ECM se conmuta del mismo modo que un motor de CC con escobillas, en función de la posición del eje, la curva par-velocidad es plana y lineal. Esta curva es similar a la de un motor de CC sin escobillas convencional, pero sin la zona de par de arrastre intermitente.
La ausencia total de par de arrastre es una característica destacada de la máquina ECM.
¿Cuál es la vida útil del motor E-Circuit en comparación con el BLDC?
Los fallos de aislamiento de fin de carrera y los fallos de los rodamientos son los principales modos de fallo en los motores BLDC. Los rodamientos son una cuestión de calidad inicial y del entorno, pero las vueltas finales son donde los bobinados de un BLDC están menos soportados y donde el aislamiento está sometido a la mayor tensión por una cuestión de construcción.
Por el contrario, las máquinas ECM tienen devanados completamente limitados y encapsulados, incluidos los giros finales. Estos giros finales no experimentan ninguna tensión de aislamiento por una cuestión de construcción. En caso de que falle el estátor de una máquina ECM, se trata de un único componente que puede sustituirse.
¿Las máquinas ECM producen armónicos y cómo se comparan con las BLDC?
Los devanados del motor del circuito E están escalonados en capas a lo largo de la placa de circuito impreso de tal forma que el CEM es casi sinusoidal. Los motores BLDC convencionales con hierro concentrador de flujo tienden a producir una forma de onda trapezoidal pronunciada.
¿Cuáles son los rangos de tensión de funcionamiento seguro del motor de circuito E?
El controlador del motor del circuito E determina los rangos de funcionamiento seguro y, por lo tanto, las máquinas ECM pueden diseñarse para adaptarse a cualquier operación de entrada y/o acondicionamiento de potencia.
¿Necesitan ventilación las máquinas ECM?
Las máquinas ECM no están ventiladas como una máquina de inducción convencional. La contaminación con materiales magnéticos transportados por el aire sería difícil de eliminar y podría provocar un fallo prematuro de la máquina. Las máquinas BLDC convencionales, algunas de las cuales son diseños de chasis abierto, comparten esta característica.
Los motores de circuito eléctrico pueden refrigerarse de forma pasiva o activa por aire o agua en función del. Los motores de circuito electrónico refrigerados por agua han demostrado un rendimiento notable. Pero la refrigeración convencional TEFC o pasiva es normal para una máquina ECM.
¿Cuál es el intervalo de temperatura ambiente de trabajo de la máquina ECM?
Los imanes permanentes suelen caracterizarse por una «temperatura máxima de funcionamiento», por encima de la cual se produce una pérdida de magnetización. Esta temperatura máxima es significativamente inferior a la temperatura de Curie, momento en el que se pierde toda la magnetización. Las temperaturas máximas de funcionamiento dependen del imán específico, pero el intervalo de temperaturas de interés es de 80 C a 200 C.
Las propiedades mecánicas de la placa de circuito impreso se resienten a unos 120 C. Sin embargo, existen materiales para placas de circuito impreso resistentes a altas temperaturas y a altas temperaturas de transición vítrea, que pueden incorporarse a un motor de circuito E, aumentando la resistencia a la temperatura hasta 180 C, comparable a las máquinas de inducción de clasificación «H».
Software de diseño y fabricación PrintStator
¿Qué es PrintStator?
El avanzado software CAD para motores de ECM, PrintStator, es una innovadora plataforma SaaS que transforma las especificaciones del usuario en diseños optimizados de motores de estator de placa de circuito impreso (PCB).
Con PrintStator, los usuarios tienen acceso a una libertad de diseño y un plazo de comercialización inigualables para motores PCB Stator avanzados. Como resultado, los proyectos avanzados de creación de prototipos pueden llevarse a cabo ahora con mayor precisión y con plazos y presupuestos significativamente reducidos.
PrintStator agiliza la fabricación de motores PCB Stator mediante el desarrollo de archivos de fabricación que pueden utilizarse para crear prototipos del motor de forma global.
¿Cómo funciona PrintStator?
PrintStator ofrece una interfaz fácil de usar que facilita la innovación en motores eléctricos. Los ingenieros pueden crear diseños de motores totalmente exclusivos para sus soluciones específicas o acceder a una biblioteca de diseños existentes y personalizarlos según sus necesidades.
Opciones de personalización
El programa ofrece una serie de opciones de personalización, entre las que se incluyen:
- dimensiones del motor
- limitaciones de tensión/corriente
- especificaciones de rendimiento
- objetivo eficacia
- material magnético específico integrado
Rápida iteración del diseño
PrintStator emplea algoritmos propios y analiza el comportamiento electromagnético, térmico y mecánico del motor para ofrecer a los usuarios predicciones precisas del rendimiento del motor y permitir una rápida iteración del diseño.
¿Se puede crear un motor eléctrico personalizado con PrintStator?
PrintStator
utaliza algoritmos avanzados para transformar especificaciones discretas de motores en soluciones optimizadas de estator de PCB.
Geometrías complejas, patrones de bobinado y características de los materiales. La solución de diseño de motores de ECM permite a los usuarios simular el rendimiento de sus diseños en diversas condiciones de funcionamiento y a distintas temperaturas ambiente.
Las salidas de
PrintStator
pueden emplearse como archivos de diseño para un motor eléctrico único y personalizado.
Diseño de motor personalizado en 5 pasos
¿Cómo funciona la fabricación con PrintStator?
PrintStator aprovecha la capacidad global de la industria de circuitos impresos para permitir la creación rápida de prototipos y la producción a gran escala. Con cada diseño único de PCB Stator, PrintStator genera automáticamente un archivo Gerber, un formato vectorial ASCII abierto para imágenes binarias 2D utilizado omnipresentemente por la industria de fabricación de PCB. Este archivo especifica factores clave, como el peso del cobre, la disposición de cada capa, las vías, la máscara de soldadura y la leyenda, y puede utilizarse para imprimir inmediatamente el estator en todo el mundo. El resultado final es una flexibilidad, un tiempo de comercialización y una escalabilidad inigualables.
¿Cuáles son las aplicaciones de PrintStator?
Dada la variedad de oportunidades de personalización, PrintStator puede personalizar y optimizar las soluciones de motor PCB Stator para una amplia gama de aplicaciones y casos de uso. Hasta la fecha, PrintStator se ha utilizado en aplicaciones de 4 a 20 kW y en sectores como A&D, electrónica de consumo, robótica, HVAC, equipamiento industrial, movilidad eléctrica, energías renovables, dispositivos médicos, marítimo, inercia simulada, etc.
,
y equipos de fitness.
¿Quién ha utilizado ya PrintStator para diseñar productos?
PrintStator ha trabajado para una amplia gama de empresas, desde nuevas empresas hasta destacados líderes del sector. En el tercer trimestre de 2023, ECM había diseñado y fabricado más de 100 prototipos de soluciones exclusivas, muchas de las cuales ya están en funcionamiento. integrados en productos comerciales de gran volumen.
¿Para qué niveles de potencia puede PrintStator diseñar motores?
Las soluciones ECM han sido diseñadas para un amplio espectro de industrias y aplicaciones, con potencias que van desde los 4W hasta los 20kW. La tecnología de ECM ha sido ampliamente probada dentro de esta gama proporcionando un alto nivel de confianza. ECM lleva a cabo continuamente proyectos de I+D para ampliar la preparación tecnológica a potencias superiores.
¿Para qué rangos de par y velocidad puede utilizarse PrintStator?
PrintStator puede diseñar motores con una amplia gama de pares especificados para una gran variedad de aplicaciones y casos de uso.
- La preparación tecnológica actualde ECM permite soluciones que van de 0 a 75 Nm de par continuo y 500 Nm de par instantáneo máximo.
- La preparación tecnológica actualde ECM permite soluciones que van de 0 a 30.000 RPM.
- Se están realizando esfuerzos de I+D para ampliar las gamas disponibles.
¿Cuáles son las ventajas de PrintStator?
PrintStator ofrece ventajas significativas sobre un motor diseñado manualmente, incluyendo:
Diseños exactos de motores
Los avanzados algoritmos de modelado de PrintStator transforman las especificaciones discretas del motor en diseños optimizados del estator del motor de PCB sin riesgo de error humano.
Flexibilidad de diseño
PrintStator proporciona a los usuarios una flexibilidad de diseño sin precedentes, permitiéndoles diseñar un motor en torno a su sistema en lugar de diseñar su sistema en torno a un motor.
Herramientas de simulación
PrintStator simula con precisión el rendimiento de cada diseño de motor en diversos entornos operativos, lo que permite a los usuarios optimizar rápidamente las soluciones para adaptarlas mejor a su aplicación específica.
Optimización
Los usuarios de PrintStator pueden optimizar los diseños de motores en función de diversas características, como el peso, la eficiencia, la densidad de par, el tamaño, la corriente y/o una combinación de criterios en función de los requisitos de la aplicación.
Ciclo de diseño rápido
PrintStator permite iteraciones rápidas de los diseños mediante la introducción de parámetros modificados. Con PrintStator, los modelos completos están listos en cuestión de horas y los prototipos funcionales, en cuestión de semanas.
Fabricación simplificada
PrintStator produce archivos Gerber únicos con cada diseño de motor. Estos archivos pueden enviarse a fabricantes de placas de circuito impreso de todo el mundo para la creación inmediata de prototipos, lo que simplifica el proceso de fabricación y agiliza el ciclo de diseño a prototipo.
Actualizaciones de software
Como software basado en la nube, PrintStator cuenta con un bucle de retroalimentación integrado que garantiza la mejora continua de la precisión del modelado y las capacidades de optimización. Los usuarios de PrintStator pueden esperar actualizaciones periódicas del software.
¿Cómo puedo acceder a PrintStator?
Póngase en contacto con nosotros.
Lanzamiento público de nuestro galardonado software de diseño de motores
PrintStator
está previsto para el primer trimestre de 2024.
Con PrintStator en su caja de herramientas, creará sus propios motores y generadores de estator PCB integrados y personalizados, especializados para sus aplicaciones de uso final, desde la comodidad de su ordenador personal. A continuación, el software se comunicará con las empresas locales de diseño de circuitos impresos para entregarle su solución completa de motor llave en mano en cuestión de semanas.
Deje de diseñar su sistema en torno a un motor y comience a utilizar el CAD de motores PrintStator para diseñar motores de última generación a medida de su sistema.
Diseños personalizados
Soluciones especializadas con parámetros de funcionamiento exactos.
Aplicaciones comerciales
Aplicaciones innovadoras impulsadas por la tecnología PCB Stator de ECM.
