Materiales magnéticos para motores eléctricos
Hasta la fecha, los materiales magnéticos se especificaban y comercializaban sobre la base de los datos recopilados utilizando técnicas de medición descritas en normas internacionales. Según la norma de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI) 60404, las propiedades magnéticas se determinan solo para tensiones senoidales inducidas y valores específicos de polarización de la magnetización y la frecuencia. Sin embargo, las condiciones de funcionamiento que se dan en los motores eléctricos con alta densidad de potencia para aeronaves están muy alejadas de la situación ideal, lo cual hace que los datos disponibles sean insuficientes. Un grupo de investigadores financiado por la Unión Europea se ha enfrentado al desafío de caracterizar materiales magnéticos blandos y duros en condiciones electromagnéticas y mecánicas reales. En el marco del proyecto EMMPC (Electrical machine magnetic properties characterisation setup for aerospace application), los investigadores desarrollaron un montaje experimental de alta fidelidad para medir pérdidas de energía cuando los materiales se excitan con tensiones con formas de onda de distintas formas. También permite monitorizar las propiedades magnéticas con temperaturas variables y tensiones mecánicas aplicadas. La unidad de medición central es el resultado de combinar un sistema 1D y un sistema 2D, a los cuales se conectan nueve sistemas de sensores distintos. Entre ellos hay dos nuevos bastidores Epstein adecuados para pruebas de pérdidas de energía con altas frecuencias y densidades de flujo magnético. Un medidor con una sola tira de acero mide la magnetostricción y las pérdidas en el hierro sometido a tensión mecánica. Además, el nuevo montaje de pruebas puede caracterizar distintos tipos de materiales, incluidos sólidos y laminados, así como aceros eléctricos con granos orientados o no orientados. Además de su capacidad para distinguir entre pérdidas de flujo alternas y rotacionales, puede determinar la relación de densidad de flujo respecto a la intensidad del campo magnético a medida que varía con la densidad de flujo, es decir, la saturación. El montaje de EMMPC, que permite realizar una amplia variedad de mediciones sobre materiales magnéticos, es una primicia en Europa. Como tal, abre el camino hacia un conocimiento más detallado y profundo de las distintas pérdidas que tienen lugar en los materiales con los que se construyen los motores de las aeronaves eléctricas, lo cual es esencial para mejorar su eficiencia en el futuro. Gracias a los datos recopilados en condiciones que reproducen las que se esperan durante el funcionamiento como punto de partida, se pueden desarrollar mejores modelos de ingeniería eléctrica analíticos (o semianalíticos), lo cual repercutirá en un diseño más eficiente.
Palabras clave
Materiales magnéticos, motores eléctricos, aeronave, montaje de pruebas, CEI 60404, EMMPC