IPM

Un motor IPM (imán permanente interior) incrusta imanes permanentes dentro de la estructura del rotor en lugar de pegarlos a su superficie exterior. Los imanes se asientan empotrados en ranuras o cavidades dentro del propio hierro del rotor, típicamente orientados para crear trayectorias de flujo tanto radiales como circunferenciales. Esta geometría permite que el motor desarrolle par de dos fuentes: la interacción entre el campo del estator y los imanes del rotor, más el par de reluctancia de la resistencia magnética variable del rotor a medida que gira.

El diseño de imán enterrado intercambia la complejidad de fabricación por ganancias de rendimiento. Debido a que los imanes están protegidos dentro del cuerpo del rotor, los motores IPM toleran velocidades y temperaturas más altas que los tipos de imán permanente de superficie (SPM), donde los imanes son vulnerables al estrés centrífugo y la degradación térmica. La resistencia mecánica del rotor mejora porque el hierro rodea los imanes. Sin embargo, el ensamblaje requiere precisión: los imanes deben colocarse y asegurarse con exactitud dentro de las cavidades, y el rotor debe equilibrarse dinámicamente después para evitar vibraciones.

Eficiencia y rango de operación

Los motores IPM operan eficientemente en un rango de velocidad más amplio que los motores SPM porque la inductancia del rotor proporciona una segunda vía de par a altas velocidades. Una vez que un motor gira lo suficientemente rápido como para que la fuerza contraelectromotriz se acerque al voltaje de suministro, el par de reluctancia se vuelve dominante, lo que permite que el motor mantenga una salida de potencia útil incluso cuando el flujo del imán se debilita. Esta propiedad hace que los accionamientos IPM sean adecuados para aplicaciones de frecuencia variable donde se requiere una operación de potencia constante, como los sistemas de propulsión de vehículos eléctricos y los husillos de máquinas herramienta.

La desmagnetización sigue siendo una preocupación si el motor se sobrecalienta o experimenta una alta corriente inversa. La geometría del imán enterrado ayuda aquí al rodear los imanes con hierro, lo que soporta el circuito magnético y reduce la exposición a campos desestabilizadores. Los diseñadores eligen grados de imán (típicamente NdFeB con una clasificación de 120 a 150 grados Celsius) y la estructura del rotor para equilibrar el costo con los márgenes de seguridad térmica y eléctrica.

Los motores IPM dominan en aplicaciones automotrices y de servomotores industriales de alto volumen donde la eficiencia, la densidad de potencia y el rango de velocidad justifican el costo del diseño del rotor. Compiten contra los motores de inducción (que no necesitan imanes) para aplicaciones que requieren una salida de par constante en un rango de velocidad modesto, y contra los motores síncronos de reluctancia (que no tienen imanes en absoluto pero menor densidad de par) donde el suministro o el costo de los imanes es crítico.