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Convertir los conocimientos de los usuarios en innovaciones de la arquitectura del motor

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Cuando se trata de especificar motores en miniatura, los diseñadores de aplicaciones siempre tienen que sopesar la velocidad, el par y el coste

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Pero los avances tecnológicos plantean nuevos retos que superan los límites de los diseños de motores tradicionales. Por ejemplo, los brazos robóticos y los dispositivos médicos cada vez más pequeños exigen motores de alto rendimiento que quepan en un espacio limitado. Otras aplicaciones pueden requerir un motor de alta velocidad que también tiene que ser lo suficientemente rentable como para utilizarlo en un dispositivo desechable. Y aún hay más aplicaciones que necesitan motores personalizados que se ajusten a los requisitos específicos de una aplicación.

Dado que los clientes tienen requisitos siempre cambiantes, los fabricantes de motores no pueden permitirse el lujo de quedarse simplemente en el statu quo sin cambios. Para centrarse realmente en el cliente, deben escuchar al ingeniero para repensar e innovar las tecnologías de motor y movimiento para los requisitos futuros.

Por eso, nuestro proceso de desarrollo de productos se basa en las opiniones de los clientes. A través del proceso "Voice of the Customer", aprovechamos los conocimientos técnicos de nuestros usuarios y los convertimos en productos de movimiento innovadores que resuelven problemas complejos para sus aplicaciones críticas. Estas colaboraciones han dado lugar a diferentes plataformas de productos Portescap, y todas ellas son 100% personalizables. También aprovechamos la tecnología de optimización de búsquedas para determinar si las búsquedas de los clientes pueden revelar una oportunidad para innovar y lanzar al mercado.

Cuando se inicia una iniciativa inspirada por el cliente, utilizamos el consolidado y respetado proceso de desarrollo de productos "stage-gate". El proceso "stage-gate" hace que una idea de producto pase del concepto al caso de negocio y a la producción mediante una lista de acciones bien definidas. También utilizamos los principios de la gestión ajustada para determinar si una idea de producto es escalable. Los equipos se apropian del producto en cada etapa, mientras reciben revisiones y comentarios de los usuarios a lo largo del proceso.

Al escuchar al cliente para abordar sus necesidades no satisfechas previamente, nuestro proceso de Voz del Cliente ha dado lugar a muchas plataformas motoras nuevas e innovadoras. He aquí algunos ejemplos.

INNOVACIONES PARA LA ROBÓTICA, LAS CIENCIAS DE LA VIDA Y OTRAS APLICACIONES INDUSTRIALES

Los diseñadores de robótica se sienten atraídos por los motores BLDC gracias a su robustez, larga vida útil y capacidad para funcionar a altas velocidades. Además, los motores BLDC también pueden ayudar a reducir el tamaño del diseño. Los comentarios de los usuarios nos llevaron a crear una bobina patentada en forma de U que integra accesorios de cobre de mayor tamaño para proporcionar a la bobina un rendimiento superior al de una bobina recta estándar, pero con un tamaño más pequeño y unas pérdidas de hierro mínimas, una mayor eficiencia y un funcionamiento más frío. De hecho, el diseño permite que los motores de dos polos, por ejemplo, ofrezcan un 30% más de par en comparación con el mismo tamaño de motor. Los motores BLDC sin ranuras que incorporan bobinas en U pueden adaptarse a alta velocidad, alto par o un equilibrio de ambos.

Otro requisito habitual en las aplicaciones robóticas es la alta respuesta dinámica. Las pinzas robóticas necesitan una combinación de precisión rápida e incremental que puede proporcionar un motor paso a paso, así como la velocidad y aceleración típicas de los motores DC sin escobillas.

Utilizando sólo una fina lámina de material magnético de tierras raras en forma de disco, esta plataforma de motor consigue resoluciones de pasos finos y proporciona una alta respuesta dinámica para las aplicaciones de agarre.

Hay una nueva forma de conseguir las ventajas de ambos tipos de motor: aprovechar la potencia de un imán de tierras raras utilizando sólo una fina lámina de material magnético en forma de disco. Este concepto permite obtener resoluciones de paso más finas que las de los motores paso a paso de imán permanente en una envolvente determinada, una aceleración significativamente mayor gracias a la baja inercia y una velocidad máxima superior a la de los motores paso a paso convencionales gracias a un circuito magnético más corto que presenta menores pérdidas en el hierro.

La tecnología de motores de imanes de disco de baja inercia permite a este actuador lograr una rápida aceleración y desaceleración lineal dentro del mismo paquete de bajo perfil.

La tecnología de imanes de disco de baja inercia también puede aplicarse a los actuadores, permitiendo una rápida aceleración y desaceleración lineal dentro de un paquete de bajo perfil para ahorrar tiempo de proceso. Esto significa que los ingenieros pueden simplificar sus diseños a la vez que resuelven complejos retos de aplicación.

Si una máquina debe realizar tanto movimientos lineales como rotativos, cada tipo de movimiento requerirá componentes de control motorizados por separado. Sin embargo, estos diseños tan voluminosos y complicados no son deseables para los equipos automatizados y los robots con limitaciones de espacio. Una forma innovadora de permitir el movimiento lineal y rotativo simultáneo consiste en combinar dos motores paso a paso permanentes en un paquete ligero y compacto, lo que da lugar a un diseño más sencillo.

El actuador Dual Motion Can Stack apila dos motores paso a paso permanentes dentro de un paquete para proporcionar movimiento lineal y rotativo simultáneamente.

El diseño del actuador proporciona un movimiento lineal puro en cualquier dirección sin rotación del eje, una rotación pura -en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario- sin traslación del eje a lo largo de su eje, o una combinación de movimiento lineal y rotación simultáneamente en cualquier dirección.

INNOVACIONES IDEALES PARA APLICACIONES MÉDICAS Y QUIRÚRGICAS

El fracaso no es una opción para los pequeños dispositivos médicos que requieren motores compactos. Sin embargo, los motores de CC con escobillas están sujetos a un desgaste que puede afectar a la fiabilidad del dispositivo. El desgaste mecánico provoca una reducción del grosor de la escobilla. Para alertar a los usuarios de posibles fallos debidos al desgaste, añadimos un terminal adicional entre la fuente de alimentación y el motor donde se encuentran las conexiones. El controlador del dispositivo envía los datos relativos al grosor de las escobillas a la red para que los usuarios puedan controlar el motor. Esta plataforma inteligente es especialmente deseable para aplicaciones sanitarias como bombas médicas, máquinas de rayos X y analizadores de laboratorio, así como para bombas industriales o cualquier dispositivo pequeño y motorizado en el que la fiabilidad sea fundamental.

Para aplicaciones que requieren altas velocidades de rotación, los motores de CC sin escobillas de altas revoluciones pueden ser una opción atractiva. Sin embargo, si el motor BLDC sólo tiene que funcionar durante unos minutos en un instrumento desechable, por ejemplo, la alta velocidad puede no justificar el coste. A medida que los instrumentos quirúrgicos pequeños y desechables, como los que se utilizan en las cirugías de aterectomía, se vuelven más frecuentes, necesitan una opción de motor económico de alta velocidad. En respuesta, hemos desarrollado un nuevo concepto de motor con escobillas sin núcleo que incorpora un material de escobillas modificado y rodamientos de bolas para ofrecer un funcionamiento de alta velocidad a dispositivos con una vida útil corta.

El motor de CC sin escobillas Athlonix DCP de Portescap puede modificarse con manguitos adicionales para aumentar el diámetro del estator y mejorar el rendimiento del par.

El resultado: las velocidades superan las 10.000 rpm y pueden incluso alcanzar las 40.000 rpm durante varios minutos de uso antes de su eliminación. Su diseño optimizado también minimiza las interferencias electromagnéticas (EMI), un aspecto clave en el que nuestros clientes nos han dicho que se centran cuando consideran un motor de CC con escobillas.

LAS INNOVACIONES DE PORTESCAP RESUELVEN LOS RETOS ACTUALES Y FUTUROS

Estas plataformas de movimiento y motor emergentes comenzaron con el reto de un diseñador y Portescap se centró en lo que será posible en los próximos tres a cinco años. Tanto si está diseñando un robot con requisitos de par y velocidad difíciles de satisfacer como si se trata de un instrumento médico desechable que necesita un motor rápido y rentable, sus ideas nos ayudarán a crear un motor en miniatura a medida para responder a sus retos actuales y dar forma a los diseños futuros.