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Instalando los imanes

Antes que nada es necesario tener en cuenta que mientras mas poderosos sean los imanes, mas potencia podra entregar el motor. Por esto es que se busca siempre poner los imanes de tierra rara o neodimio.

Siempre es un poco confuso el tema de los imanes porque no se sabe cuantos y como se instalan. En esta seccion veremos que hay algunas posturas adoptadas ante cuales son las mejores opciones. Por ejemplo para un estator que tiene 9 polos bobinados deberiamos tener 9 o 12 imanes en el rotor. Para motores con muchas RPMs pero bajo par motor (ej ducted-fan) con solo 6 imanes estaremos bien. Pero si queremos alto par motor, la mejor opcion viene de la mano con 12 imanes.  En realidad siempre deberiamos usar 12 imanes para cubrir en cualquier caso mejor los polos como ya veremos mas adelante.

En pocas palabras los imanes (calidad y cantidad) tambien son otro factor determinante de las RPMs y el par motor (Ver motor LRK) como lo es el alambre y la configuracion de las bobinas.

Cuando destripamos un motor de CD-ROM encontraremos que la campana tiene un iman en forma de anillo plano en su parte interior. Este anillo magnetico tiene varios polos N y S incorporados; podemos comprobar esto si recorremos el anillo con un iman en nuestra mano, notaremos la atraccion y repulsion en determinados puntos, los cuales son los polos.



Hay dos tipos de anillos magneticos, uno de color negro donde el material es a base de ferrite y otro de color gris que es mucho mas poderoso que el primero. Estos anillos podemos usarlos para hacer un brushless de baja potencia, solo tendriamos que rebobinar el estator y listo. Se puede volar un avion pequeño de bajo peso sin problemas. De hecho asi fue como empezo esto en la web, un articulo en rcgroups que decia "one hour CD rom motor construction".

Sin embargo, estas pequeñas modificaciones no son suficientemente poderosas y solo tienen rendimiento a altas RPMs, por ende un par motor muy bajo. El iman de fabrica mas poderoso, no es del todo util para nosotros.

El proximo paso es hacer un motor con un rotor con imanes mas poderosos, sacamos el anillo y ponemos unos 12 imanes de 5x5mm por 1mm de espesor, y notaremos un exelente aumento de potencia.

Se gana mucho al utilizar imanes poderosos, el pulso contraelectromotriz (EMF) es mucho mayor para la misma cantidad de espiras en el bobinado que con imanes mas debiles. Si tenemos este EMF se disminuye el rango de velocdad del motor; por ende es necesario bajar la cantidad de espiras de la bobina para lograr esas RPMs que perdimos.


Distintos modelos de imanes de neodimio

Cuando bajamos la cantidad de espiras, se "desperdicia" espacio si usamos el mismo alambre que al principio, por ello deberiamos aumentar la seccion del alambre para llenar nuevamente el diente del estator con espiras y aprovechar asi al maximo las lineas de flujo magnetico. Un alambre mas grueso tiene menos resistencia por lo tanto puede circular mas corriente.

Visto desde otro angulo, mientras mas grueso el alambre, mas corriente y por lo tanto mas potencia disponible en el motor siempre que tengamos imanes poderosos. Por este motivo, hay que usar los imanes mas poderosos de Neodimio que encontremos

Respecto a las fuentes de esos imanes? Bueno aca les dejo un par de links de fabricantes argentinos:
http://www.imanesmagnum.com.ar/
http://www.distriman-argentina.com.ar/

Algo a tener en cuenta es que el iman debe ser polarizado en la direccion correcta, asi de esta forma tenemos mayor fuerza de campo en dicha direccion


Polarizacion correcta


Polarizacion incorrecta
Algunas aplicaciones usan imanes como se muestran en la segunda imagen, para nuestro caso, es completamente inutil

Entre las advertencias finales, esta de mas avisar que estos imanes hay que mantenerlos alejados de las tarjetas de credito, tampoco hay que cortarlos en una medida especial porque a pesar de usar guantes de goma, las particulas son muy dañinas.

Disposicion de los imanes en el rotor.

Cuando se instalan los imanes, hay que tener en cuenta una relacion que se obtiene de dividir el espacio disponible por el espacio cubierto por imanes y luego al multiplicarlo por 100 obtenemos el % de cobertura de campo magnetico. Mientras mas cobertura tengamos es mejor.

Para un motor que tiene los imanes separados el porcentage de cobertura sera pequeño. En lo ideal estamos hablando entre un 80% a un 90% para los motores LRK y desde 50% para un motor de CD-ROM. Recordemos que de todas formas, mientras mas cobertura mejor.

Tenemos que prestar especial cuidado al espacio que queda entre el estator y el rotor, este espacio lo llamaremos luz de rotor. Siempre buscaremos hacer la luz de rotor sea lo mas pequeña posible sin que se vayan a tocar los imanes con el estator mientras giren. Mientras mas cerca se encuentren mejor es aprovechado el campo magnetico de los imanes, resultando en una baja relacion RPM/V, impactando seriamente en la eficiencia del motor.

una forma de mejorar la disposicion de los imanes es poniendo dos imanes en el mismo polo para "redondear" la cavidad y asi mejorar la luz de rotor general.


Imanes anchos, resultan en un alto valor de luz de rotor.


Es mejor a veces usar 2 imanes mas chicos para lograr bajar la luz de rotor

Ambos motores de las imagenes de mas arriba funcionarian correctamente, solo que en el segundo caso tenemos mejor distribuido la luz de rotor y por ende podemos reducirla.

Usar dos o mas imanes por polo es un trabajo extra, pero el resultado es un motor con mas eficiencia, aunque a veces dependiendo del uso que se le piensa dar al motor, no vale la pena.

Vienen todo tipo de imanes, incluso se consiguen unos que son curvos, estos imanes vienen de un tamaño especifico y tal vez son un poco complicados de conseguir. Lo bueno es que podemos realmente aprovechar el espacio, dandole un 100% de cobertura y con muy poca luz de rotor.


Imanes curvos especiales para rotores


Cobertura perfecta y muy poca luz de rotor!

Efecto de la temperatura en los imanes

Mientras mas poderosos son los imanes, menos temperatura es la que soportan o bien dicho en otras palabras, se disminuye la temperatura de trabajo. Normalmente se consiguen los imanes de Neodimio de alrededor de 80ºC y otros de mayor coeficiente 120ºC. En la experiencia encontramos que un iman de 80º no esta para nada mal, ya que si bien algunos motores estan diseñados para trabajar calientes, un motor outrunner se refrigera muy bien y en condiciones normales nunca llega a calentar tanto los imanes. Si esto ocurriese, es que hay algo que no esta bien.

Ejemplos Practicos




Una forma de construir los rotores es pegando varios imanes pequeños para formar un polo
De esta forma se logran pequeños espacios de aire por polo y una forma curva.

Instalacion de Imanes en un rotor

Para la instalacion, es necesario contar con algunas herramientas debido a que instalar los imanes con la polaridad suele ser una tarea un poco complicada al principio. Los imanes se pegan entre si y ademas se deben pegar a la carcasa. Normalmente lo mejor para esto es usar epoxi y CA.


  1. Herramienta para sujetar en su lugar los imanes hecha a partir de una pinza de depilar modificada
  2. Herramienta hecha con una punta de aluminio que permite correr los imanes hacia la posicion correcta
  3. Herramienta hecha con una punta de bronce que sirve para aplicar una gota de Ciano Acrilato (CA) en lugares incomodos y asi pegar los imanes.

Una forma de hacerlo es poniendo un iman por cada polo a instalar o a lo sumo dos imanes para calcular mejor el espacio. Los imanes deben ir exactamente donde y como queremos que queden definitivamente, pero por ahora solo se mantienen en su lugar por su propio magnetismo.

Hay que prestar especial atencion a la polaridad de cada iman y de como seran dispuestos.

Sera necesario marcarlos, en la foto se puede ver como una cara esta marcada con un color y otra con otro color, para ello se pueden emplear marcadores de fibra con tinta indeleble.


Vemos la utilidad de la "pinza sujetadora"

Luego hay que posicionar los imanes a una distancia exacta entre si, no puede haber error en esto porque las lineas de campo magnetico serian diferentes para cada polo. Para ello se puede emplear un separador casero (ver foto) que tiene la medida exacta que necesitamos para el caso.

Una vez separado, hay que aplicar una gota de CA de buena calidad y viscosidad media a cada uno de los imanes instalados. Luego posicionamos los imanes adjacentes mas o menos cerca del que ya quedo instalado, lo sujetamos con la pinza sujetadora y lo arrimamos venciendo la fuerza de repulsion para instalarlo pegado al otro iman y asi al aplicar otro poco de CA lo dejamos fijo en esa posicion.

Luego solo resta repetir este paso hasta tener todos los imanes donde deben quedar pegados y asegurados con CA el cual pondremos incluso entre las ranuras.




Metodo de Brian Mulder

Primero buscamos un material separador, en mi caso utilice un poco de madera balsa. Insertamos los imanes de a uno y solo se sostienen por su propia imantacion.


Imanes separados por pedacitos de madera balsa
ubicados es una posicion aproximada


Eje y papel impreso con los radios extendidos


Con un poco de terciada y balsa hacemos un posicionador
Tiene que ser construido a medida para el motor


Vemos que podamos rotarlo habiendo pasado el eje por el centro


sacamos los separadores de balsa y medimos con el instrumento


Repetimos la medicion para cada iman varias veces
Nos aseguramos que todo quede como debe ser
Pegamos los imanes con CA


Imanes pegados ya listos para ser usados en el rotor