¿Cuáles son las ventajas de los generadores de disco?

Un generador de disco (también conocido como generador de flujo axial o generador de disco) es un tipo de motor con una estructura diferente de los generadores de flujo radial tradicionales (el tipo más común de generador con rotor y estator cilíndricos).

Ha recibido una gran atención porque tiene una serie de ventajas sobresalientes, especialmente en campos de aplicación específicos.

Las siguientes son las principales ventajas de los generadores de discos:

01

Densidad de potencia y de par extremadamente altas

Esta es la principal ventaja de los generadores de disco. Su estructura es plana y la trayectoria del flujo magnético es axial (a lo largo del eje), lo que significa que pueden generar mucha más potencia y par que los generadores tradicionales con el mismo diámetro y volumen.

Resultado: Esto permite que el motor sea muy compacto y ligero, a la vez que genera una gran potencia. Esto es crucial para aplicaciones que requieren un espacio y un peso extremadamente reducidos.

02

Estructura compacta, apariencia plana.

Debido a su diseño en "forma de disco" o "forma de pastel", su longitud axial (espesor) es muy delgada, pero su diámetro es relativamente grande.

Aplicación: Muy adecuado para la integración en cubos de ruedas (como motores de cubo de ruedas para vehículos eléctricos), sistemas de accionamiento directo para turbinas eólicas y varios dispositivos con requisitos especiales de espacio de instalación.

03

Alta eficiencia y baja pérdida de riel

El circuito magnético del generador de disco es corto y muchos diseños utilizan estructuras sin núcleo o con pocos núcleos (el devanado del estator está curado con materiales como resina epoxi, sin láminas de acero al silicio tradicionales).

Beneficios:

Eliminación de la pérdida de hierro: sin un núcleo de hierro, se evitan la pérdida por corrientes parásitas y la pérdida por histéresis, lo que mejora significativamente la eficiencia durante el funcionamiento a alta velocidad.

Efecto de engranaje nulo: El diseño sin núcleo garantiza que no haya cambios en la resistencia magnética cuando gira el rotor, lo que resulta en un par de arranque extremadamente bajo y un funcionamiento suave y silencioso.

04

Excelente rendimiento dinámico y características de control.

Debido a su bajo momento de inercia (el rotor suele ser delgado y ligero), puede acelerar y desacelerar muy rápidamente.

Aplicación: Excelente rendimiento en situaciones que requieren arranques y paradas frecuentes y respuesta rápida a cambios de velocidad, como servoaccionamientos industriales y articulaciones de robots.

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Buen rendimiento de disipación de calor

La forma plana proporciona una mayor superficie expuesta para el devanado del estator, lo que facilita la disipación del calor a través de la carcasa. Si se trata de una estructura con dos estatores intercalando un rotor, la disipación del calor es mejor.

Beneficio: Permite que el motor funcione bajo cargas elevadas a largo plazo sin degradación del rendimiento (desmagnetización) debido al sobrecalentamiento, mejorando así la capacidad de sobrecarga del motor.

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Adecuado para conexión directa con motores principales de alta velocidad.

Debido a su rotor robusto y características de baja pérdida, el generador de disco es muy adecuado para la conexión directa con turbinas de alta velocidad (como microturbinas de gas) sin la necesidad de una caja de reducción, lo que simplifica la estructura del sistema y mejora la confiabilidad general.

Resumen y escenarios de aplicación

Combinando estas ventajas, los generadores de disco son especialmente adecuados para los siguientes campos:

Vehículos de nueva energía: motores de cubo de rueda, motores de tracción principales (por ejemplo, los primeros modelos de Tesla Model S/X utilizaban motores de flujo axial suministrados por la empresa taiwanesa Futian Electric).

Generación de energía eólica: las turbinas eólicas de accionamiento directo pueden eliminar las voluminosas cajas de engranajes y mejorar la confiabilidad y la eficiencia.

Aeroespacial: campo que requiere un peso y una potencia extremadamente elevados, como en el caso de las fuentes de alimentación auxiliares para aeronaves y los sistemas de propulsión de vehículos aéreos no tripulados.

Equipos industriales de alta gama: servomotores, articulaciones de robot, máquinas-herramientas CNC de alta precisión.

Sistema de microgeneración de energía de alta velocidad: se utiliza junto con microturbinas de gas.

Por supuesto, también tiene algunos inconvenientes:

El proceso de fabricación es complejo y el costo es elevado, especialmente para el proceso de bobinado y curado de estatores sin hierro, que es más complicado que la fabricación de motores tradicionales, lo que resulta en un precio unitario más alto.

La cantidad de acero magnético utilizada puede ser mayor: para obtener un campo magnético elevado, a veces se necesitan más materiales magnéticos permanentes.

Problema de fuerza de tracción magnética axial: en una estructura de espacio de aire único, el rotor experimentará una fuerte fuerza de tracción magnética axial, lo que impone mayores requisitos en el diseño y la vida útil del rodamiento (pero la estructura de rotor doble puede contrarrestar esta fuerza).

En resumen, las ventajas de los generadores de disco son muy destacadas, especialmente en aplicaciones modernas de alta tecnología que buscan ligereza, miniaturización, alta eficiencia y rendimiento dinámico. Demuestran una competitividad cada vez mayor.