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Technical Documents - Documentos Técnicos: Solenoids and their applicactions - Solenoides y sus aplicaciones .

 

SOLENOIDS AND THEIR APPLICATIONS

Solenoids: An Economical Choice for Linear or Rotary Motion

A solenoid is an electromechanical device that converts electrical energy into linear or rotary mechanical motion. All solenoids include a coil for conducting current and generating a magnetic field, an iron or steel shell or case to complete the magnetic circuit, and a plunger or armature for translating motion. Solenoids can be actuated by either direct current (DC) or rectified alternating current (AC).

Solenoids are built with conductive paths that transmit maximum magnetic flux density with minimum electrical energy input. The mechanical action performed by the solenoid depends on the design of the plunger in a linear solenoid or the armature in a rotary solenoid. Linear solenoid plungers are either spring-loaded or use external methods to restrain axial movement caused by the magnetic flux when the coil is energized and restore it to its initial position when the current is switched off.

Cutaway drawing Figure #1 illustrates how pull-in and push-out actions are performed by a linear solenoid. When the coil is energized, the plunger pulls in against the spring, and this motion can be translated into either a “pull-in” or a “push-out” response. All solenoids are basically pull-in-type actuators, but the location of the plunger extension with respect to the coil and spring determines its function. For example, the plunger extension on the left end (end A) provides “push-out” motion against the load, while a plunger extension on the right end terminated by a clevis (end B) provides “pull-in” motion. Commercial solenoids perform only one of these functions. Figure #2 is a cross-sectional view of a typical pull-in commercial linear solenoid.

Rotary solenoids operate on the same principle as linear solenoids except that the axial movement of the armature is converted into rotary movement by various mechanical devices. One of these is the use of internal lands or ball bearings and slots or races that convert a pull-in stroke to rotary or twisting motion.

Motion control and process automation systems use many different kinds of solenoids to provide motions ranging from simply turning an event on or off to the performance of extremely complex sequencing.

When there are requirements for linear or rotary motion, solenoids should be considered because of their relatively small size and low cost when compared with alternatives such as motors or actuators. Solenoids are easy to install and use, and they are both versatile and reliable.

SOLENOIDES Y SUS APLICACIONES

Solenoides: Una opción económica para el movimiento linear o rotatorio

Un solenoide es un dispositivo electromecánico que convierte energía eléctrica en movimiento mecánico linear o rotatorio. Todos los solenoides incluyen una bobina para conducir corriente eléctrica y generar un campo magnético, un hierro o una malla de acero o carcaza para completar el circuito magnético, y un émbolo o una armadura para traducir el movimiento. Los solenoides se pueden accionar tanto por corriente continua (C.C.) como por corriente alternada rectificada (CA).

Los solenoides se construyen con caminos conductivos que transmiten la máxima densidad de flujo magnético con la mínima aplicación de energía eléctrica. La acción mecánica obtenida por el solenoide depende del diseño del émbolo en un solenoide linear o la armadura en un solenoide rotatorio. Los núcleos lineares pueden ser accionados por carga de resorte o por métodos externos para restringir el movimiento axial causado por el flujo magnético cuando la bobina se energiza y restaurar dicho núcleo a su posición inicial cuando se desconecta la corriente.

El gráfico de corte #1 ilustra cómo son llevadas a cabo las acciones de empuje y tracción realizadas por un solenoide linear. Cuando se energiza la bobina, el émbolo tira hacia adentro contra el resorte, y este movimiento puede ser traducido en una respuesta de tracción o empuje. Todos los solenoides son básicamente actuadores del tipo de tracción, pero la localización de la extensión del émbolo con respecto a la bobina y al resorte determina su función. Por ejemplo, la extensión del émbolo en el extremo izquierdo (el extremo A) proporciona el movimiento del “empuje” contra la carga, mientras que una extensión del émbolo en el extremo derecho provisto de una horquilla (el extremo B) proporciona el movimiento “tracción”. Los solenoides comerciales realizan solamente una de estas funciones. El gráfico #2 es una vista seccionada transversalmente de un solenoide linear comercial de tracción típico.

Los solenoides rotatorios funcionan bajo el mismo principio que los solenoides lineares salvo que el movimiento axial de la armadura es convertido en un movimiento rotatorio por varios dispositivos mecánicos. Uno de éstos es el uso de anclajes internos o rodamientos de bolas y ranuras o recorridos que conviertan un movimiento de tracción en movimiento rotatorio o de torsión.

Los sistemas del control de movimiento y de automatización de proceso utilizan variadas y diferentes clases de solenoides para proporcionar movimientos, que se extienden desde simplemente dar una acción de giro en un sentido o en otro, hasta el desempeño de secuencias extremadamente complejas.

Cuando hay requisitos para el movimiento linear o rotatorio, los solenoides deben ser considerados debido a su costo relativamente bajo y tamaño pequeño en comparación con alternativas tales como motores o actuadores. Los solenoides son fáciles de instalar y de utilizar, además de ser versátiles y confiables.

Figure #1 The pull-in and push-out functions of a solenoid are shown. End A of the plunger pushes out when the solenoid is energized while the clevis-end B pulls in.

Figura : #1 - Muestra las funciones tracción y de empuje de un solenoide. El extremo A del émbolo presiona hacia afuera cuando se energiza el solenoide mientras que la horquilla del extremo B tira hacia adentro.

 

Figure #2 Cross-section view of a commercial linear pull-type solenoid with a clevis. The conical end of the plunger increases its efficiency. The solenoid is mounted with its threaded bushing and nut.

Figura #2 – Vista seccionada transversalmente de un solenoide de tracción linear comercial con una horquilla. El extremo cónico del émbolo aumenta su eficacia. El solenoide se monta con su buje y tuerca roscados.

Temas relacionados : Válvula solenoide - Válvula solenoide instalación - Plantas de refrigeración

Technical Considerations

Important factors to consider when selecting solenoids are their rated torque/force, duty cycles, estimated working lives, performance curves, ambient temperature range, and temperature rise. The solenoid must have a magnetic return path capable of transmitting the maximum amount of magnetic flux density with minimum energy input. Magnetic flux lines are transmitted to the plunger or armature through the bobbin and air gap back through the iron or steel shell. A ferrous metal path is more efficient than air, but the air gap is needed to permit plunger or armature movement. The force or torque of a solenoid is inversely proportional to the square of the distance between pole faces. By optimizing the ferrous path area, the shape of the plunger or armature, and the magnetic circuit material, the output torque/force can be increased.

The torque/force characteristic is an important solenoid specification.

In most applications the force can be a minimum at the start of the plunger or armature stroke but must increase at a rapid rate to reach the maximum value before the plunger or armature reaches the backstop.

The magnetizing force of the solenoid is proportional to the number of copper wire turns in its coil, the magnitude of the current, and the permeance of the magnetic circuit. The pull force required by the load must not be greater than the force developed by the solenoid during any portion of its required stroke, or the plunger or armature will not pull in completely. As a result, the load will not be moved the required distance.

Heat buildup in a solenoid is a function of power and the length of time the power is applied. The permissible temperature rise limits the magnitude of the input power. If constant voltage is applied, heat buildup can degrade the efficiency of the coil by effectively reducing its number of ampere turns. This, in turn, reduces flux density and torque/force output. If the temperature of the coil is permitted to rise above the temperature rating of its insulation, performance will suffer and the solenoid could fail prematurely. Ambient temperature in excess of the specified limits will limit the solenoid cooling expected by convection and conduction.

Heat can be dissipated by cooling the solenoid with forced air from a fan or blower, mounting the solenoid on a heat sink, or circulating a liquid coolant through a heat sink. Alternatively, a larger solenoid than the one actually needed could be used.

The heating of the solenoid is affected by the duty cycle, which is specified from 10 to 100%, and is directly proportional to solenoid on time. The highest starting and ending torque are obtained with the lowest duty cycle and on time. Duty cycle is defined as the ratio of on time to the sum of on time and off time. For example, if a solenoid is energized for 30 s and then turned off for 90 s, its duty cycle is 30/120 = 1/4, or 25%.

The amount of work performed by a solenoid is directly related to its size. A large solenoid can develop more force at a given stroke than a small one with the same coil current because it has more turns of wire in its coil.

Consideraciones técnicas

Factores importantes a considerar cuando se seleccionan los solenoides son su especificaciones de torsión/fuerza, tiempo de utilización, vida de trabajo estimada , curvas de desempeño, gama de temperaturas ambiente, y elevación de temperatura. El solenoide debe tener una trayectoria de retorno magnético capaz de transmitir la máxima cantidad de densidad de flujo magnético con la mínima entrada de energía. Las líneas de flujo magnético se transmiten al émbolo o a la armadura a través de la bobina y entrehierro (espacio de aire ) nuevamente a través del hierro o de la carcasa de acero. Una trayectoria de metal ferroso es más eficiente que el aire, pero el entrehierro es necesario permitir el movimiento del émbolo o de la armadura. La fuerza o el esfuerzo de torsión de un solenoide son inversamente proporcionales al cuadrado de la distancia entre las caras de los polos. Al optimizar el área ferrosa de la trayectoria, la forma del émbolo o de la armadura, y el material magnético del circuito, el esfuerzo de torsión /fuerza de la salida pueden ser incrementado.

La característica del esfuerzo de torsión/ fuerza es una especificación importante del solenoide.

En la mayoría de los usos la fuerza puede ser un mínimo al principio del movimiento del émbolo o de la armadura pero debe aumentar rápidamente para alcanzar el valor máximo antes de que el émbolo o la armadura alcancen el tope.

La fuerza de magnetización del solenoide es proporcional al número de vueltas del alambre de cobre en su bobina, a la magnitud de la corriente, y a la permeancia del circuito magnético. La fuerza de tracción requerida por la carga no debe ser mayor que la fuerza desarrollada por el solenoide durante cualquier porción de su movimiento requerido, o el émbolo o la armadura no tirará hacia adentro totalmente. Consecuentemente, la carga no será movida la distancia requerida.

La acumulación del calor en un solenoide es una función de la energía y del período de tiempo que dicha energía es aplicada. La elevación de temperatura permitida limita la magnitud de la energía de entrada. Si un voltaje constante es aplicado, la acumulación del calor puede degradar la eficacia de la bobina reduciendo efectivamente su número de amperios-vuelta. Esto, en cambio, reduce la densidad de flujo y el esfuerzo de torsión/fuerza de salida. Si la temperatura de la bobina se deja elevarse sobre el régimen de temperatura de su aislación, el funcionamiento se resentirá y el solenoide podría fallar prematuramente. Una temperatura ambiente superior a los límites especificados limitará el enfriamiento esperado del solenoide por la convección y la conducción.

El calor puede ser disipado enfriando el solenoide con aire a presión de un ventilador o de un soplador, montando el solenoide en un disipador de calor, o circulando un líquido refrigerante a través de un disipador de calor. Alternativamente, un solenoide más grande que el necesario realmente podría ser utilizado.

El calentamiento del solenoide es afectado por el ciclo de trabajo, que se especifica a partir del 10 hasta el 100%, y es directamente proporcional al tiempo del solenoide accionado. Los esfuerzos de torsión del comienzo y final más altos se obtienen con el ciclo de trabajo más bajo y el tiempo accionado. El ciclo de trabajo se define como el cociente el del tiempo accionado sobre la suma del tiempo accionado y del tiempo no accionado. Por ejemplo, si un solenoide se energiza por 30 s y después se apaga por 90 s, su ciclo de trabajo es 30/120 = 1/4, o sea 25%.

La cantidad de trabajo realizada por un solenoide se relaciona directamente con su tamaño. Un solenoide grande puede desarrollar más fuerza en un movimiento dado que uno pequeño con la misma corriente de bobina porque tiene más vueltas de alambre en su bobina.

Figure #3 Exploded view of a rotary solenoid showing its principal components. Figura #3. Vista detallada de un solenoide rotatorio que muestra sus componentes principales.

 

Figure #4 Cutaway views of a rotary solenoid de-energized (a) and energized (b). When energized, the solenoid armature pulls in, causing the three ball bearings to roll into the deeper ends of the lateral slots on the faceplate, translating linear to rotary motion. Figura #4 Vistas en corte de (a) solenoide rotatorio desenergizado y (b) energizado. Cuando está energizada, la armadura del solenoide tira hacia adentro, haciendo que los tres rodamientos de bolas roten hacia los extremos más profundos de las ranuras laterales en la placa frontal, traduciendo movimiento linear a rotatorio.

Figure #5. This bidirectional rotary actuator has a permanent magnet disk mounted on its armature that interacts with the solenoid poles. When the solenoid is deenergized (a), the armature seeks and holds a neutral position, but when the solenoid is energized, the armature rotates in the direction shown. If the input voltage is reversed, armature rotation is reversed (c). Figura #5. Este actuador rotatorio bidireccional tiene un disco de imán permanente montado sobre su armadura que interactúa con los polos del solenoide. Cuando el solenoide es desenergizado (a), la armadura busca y se mantiene en una posición neutral, pero cuando se energiza el solenoide, la armadura gira en la dirección mostrada. Si se invierte el voltaje de entrada, la rotación de la armadura es invertida (c).

 

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Open-Frame Solenoids

Open-frame solenoids are the simplest and least expensive models. They have open steel frames, exposed coils, and movable plungers centered in their coils. Their simple design permits them to be made inexpensively in high-volume production runs so that they can be sold at low cost. The two forms of open-frame solenoid are the C-frame solenoid and the boxframe solenoid . They are usually specified for applications where very long life and precise positioning are not critical requirements.

C-Frame Solenoids

C-frame solenoids are low-cost commercial solenoids intended for lightduty applications. The frames are typically laminated steel formed in the shape of the letter C to complete the magnetic circuit through the core, but they leave the coil windings without a complete protective cover. The plungers are typically made as laminated steel bars. However, the coils are usually potted to resist airborne and liquid contaminants. These solenoids can be found in appliances, printers, coin dispensers, security door locks, cameras, and vending machines. They can be powered with either AC or DC current. Nevertheless, C-frame solenoids can have operational lives of millions of cycles, and some standard catalog models are capable of strokes up to 0.5 in. (13 mm).

Box-Frame Solenoids

Box-frame solenoids have steel frames that enclose their coils on two sides, improving their mechanical strength. The coils are wound on phenolic bobbins, and the plungers are typically made from solid bar stock.

The frames of some box-type solenoids are made from stacks of thin insulated sheets of steel to control eddy currents as well as keep stray circulating currents confined in solenoids powered by AC. Box-frame solenoids are specified for higher-end applications such as tape decks, industrial controls, tape recorders, and business machines because they offer mechanical and electrical performance that is superior to those of Cframe solenoids. Standard catalog commercial box-frame solenoids can be powered by AC or DC current, and can have strokes that exceed 0.5 in. (13 mm).

Tubular Solenoids

The coils of tubular solenoids have coils that are completely enclosed in cylindrical metal cases that provide improved magnetic circuit return and better protection against accidental damage or liquid spillage. These DC solenoids offer the highest volumetric efficiency of any commercial solenoids, and they are specified for industrial and military/aerospace equipment where the space permitted for their installation is restricted. These solenoids are specified for printers, computer disk-and tape drives, and military weapons systems; both pull-in and push-out styles are available.

Some commercial tubular linear solenoids in this class have strokes up to 1.5 in. (38 mm), and some can provide 30 lbf (14 kgf) from a unit less than 2.25 in (57 mm) long. Linear solenoids find applications in vending machines, photocopy machines, door locks, pumps, coin-changing mechanisms, and film processors.

Rotary Solenoids

Rotary solenoid operation is based on the same electromagnetic principles as linear solenoids except that their input electrical energy is converted to rotary or twisting rather than linear motion. Rotary actuators should be considered if controlled speed is a requirement in a rotary stroke application. One style of rotary solenoid is shown in the exploded view Figure #3. It includes an armature-plate assembly that rotates when it is pulled into the housing by magnetic flux from the coil. Axial stroke is the linear distance that the armature travels to the center of the coil as the solenoid is energized. The three ball bearings travel to the lower ends of the races in which they are positioned.

The operation of this rotary solenoid is shown in Figure #4. The rotary solenoid armature is supported by three ball bearings that travel around and down the three inclined ball races. The de-energized state is shown in (a). When power is applied, a linear electromagnetic force pulls in the armature and twists the armature plate, as shown in (b). Rotation continues until the balls have traveled to the deep ends of the races, completing the conversion of linear to rotary motion.

This type of rotary solenoid has a steel case that surrounds and protects the coil, and the coil is wound so that the maximum amount of copper wire is located in the allowed space. The steel housing provides the high permeability path and low residual flux needed for the efficient conversion of electrical energy to mechanical motion.

Rotary solenoids can provide well over 100 lb-in. (115 kgf-cm) of torque from a unit less than 2.25 in. (57 mm) long. Rotary solenoids are found in counters, circuit breakers, electronic component pick-and-place machines, ATM machines, machine tools, ticket-dispensing machines, and photocopiers.

Rotary Actuators

The rotary actuator shown in Figure #4 operates on the principle of attraction and repulsion of opposite and like magnetic poles as a motor.

In this case the electromagnetic flux from the actuator's solenoid interacts with the permanent magnetic field of a neodymium-iron disk magnet attached to the armature but free to rotate.

The patented Ultimag rotary actuator from the Ledex product group of TRW, Vandalia, Ohio, was developed to meet the need for a bidirectional actuator with a limited working stroke of less than 360° but capable of offering higher speed and torque than a rotary solenoid. This fast, short-stroke actuator is finding applications in industrial, office automation, and medical equipment as well as automotive applications

The PM armature has twice as many poles (magnetized sectors) as the stator. When the actuator is not energized, as shown in (a), the armature poles each share half of a stator pole, causing the shaft to seek and hold mid-stroke.

When power is applied to the stator coil, as shown in (b), its associated poles are polarized north above the PM disk and south beneath it.

The resulting flux interaction attracts half of the armature's PM poles while repelling the other half. This causes the shaft to rotate in the direction shown.

When the stator voltage is reversed, its poles are reversed so that the north pole is above the PM disk and south pole is below it. Consequently, the opposite poles of the actuator armature are attracted and repelled, causing the armature to reverse its direction of rotation.

According to the manufacturer, Ultimag rotary actuators are rated for speeds over 100 Hz and peak torques over 100 oz-in. Typical actuators offer a 45° stroke, but the design permits a maximum stroke of 160°.

These actuators can be operated in an on/off mode or proportionally, and they can be operated either open- or closed-loop. Gears, belts, and pulleys can amplify the stroke, but this results in reducing actuator torque.

 

Solenoides de chasis abierto

Los solenoides de chasis abierto son los modelos más simples y menos costosos. Tienen marcos de acero abiertos, bobinas expuestas, y émbolos movibles centrados en sus bobinas. Su diseño simple permite que sean hechos económicamente en altos volúmenes de producción para poderlos vender a bajo costo. Las dos formas de solenoide del chasis abierto son el solenoide de chasis C y el solenoide de carcasa de caja. Se especifican generalmente para aplicaciones donde son requisitos críticos la larga vida y el posicionamiento preciso.

Solenoide de chasis C

Los solenoide de chasis C son solenoides comerciales baratos previstos para los usos de poca potencia. Los marcos son típicamente laminados de acero con la forma de la letra C para completar el circuito magnético a través del núcleo, pero dejan las espiras de bobina sin una cubierta protectora completa. Los émbolos se hacen típicamente como barras de acero laminadas. Sin embargo, las bobinas son generalmente conformadas en molde hueco para resistir los contaminantes arrastrados por el aire y líquidos. Estos solenoides se pueden encontrar en electrodomésticos, impresoras, dispensadores de moneda, cerraduras de seguridad de puertas, cámaras, y máquinas expendedoras. Pueden ser energizadas tanto con corriente CA o CC. Sin embargo, los solenoides de chasis C pueden tener vida operativa de millones de ciclos, y algunos modelos estándar de catálogo son capaces de movimientos de hasta 0.5 pulgadas (13 milímetros).

Solenoides de carcasa de caja

Los solenoides de carcasa de caja tienen carcasa de acero que protegen las bobinas a ambos lados, mejorando así su fuerza mecánica. Las bobinas se devanan en carreteles fenólicos, y los émbolos se hacen típicamente de barra de alimentación sólida.

Las carcasas de algunos solenoides de carcasa se hacen de pilas de finas hojas de acero aisladas para controlar las corrientes de Foucault, así como para mantener confinadas las corrientes de circulación por pérdidas en los solenoides accionados por la CA. Los solenoides de carcasa de caja son indicados para usos de específicos tales como cubiertas de cinta, controles industriales, registradores de cinta, y máquinas de negocio porque ofrecen un funcionamiento mecánico y eléctrico que es superior al de los solenoides de chasis C. Los solenoides comerciales de carcasa de caja de catálogo estándar se pueden accionar por corrientes alternas y continuas, y pueden tener movimientos que excedan de 0.5 pulgadas (13 milímetros).

Solenoides tubulares

Las bobinas de solenoides tubulares tienen bobinas que van totalmente contenidas en cajas cilíndricas de metal, que proporcionan protección mejorada de retorno de circuito magnético y mejor protección contra daño accidental o derrame de líquidos. Estos solenoides de corriente continua ofrecen la eficacia volumétrica más alta que cualquier solenoide comercial, y se especifican para equipos industriales y militar/aeroespacial donde está restricto el espacio permitido para su instalación. Estos solenoides son indicados para impresoras, lectoras de disco o cinta de computadoras, y para sistemas de armas militares; los tipos de tracción y de empuje están disponibles.

Algunos solenoides lineares tubulares comerciales en esta clase tienen movimientos hasta 1.5 pulgadas (38 milímetros), y algunos pueden proporcionar 30 lbf (14 kgf ) desde una unidad de menos de 2.25 pulgadas (57 milímetros) de largo. Los solenoides lineares encuentran su uso en las máquinas expendedoras, máquinas de fotocopia, cerraduras de puerta, bombas, mecanismos de cambio de moneda, y procesadores de la película.

Solenoides rotatorios

La operación rotatoria del solenoide se basa en los mismos principios electromágneticos que los solenoides lineares salvo que su entrada de energía eléctrica se convierte en rotatorio o de giro en vez de movimiento linear. Los actuadores rotatorios se debe considerar si una velocidad controlada es un requisito en un uso rotatorio de movimiento. Un estilo del solenoide rotatorio se observa en la figura #3 en vista detallada. Incluye un montaje de la armadura-placa que gira cuando es tirada hacia la cubierta por el flujo magnético de la bobina. El movimiento axial es la distancia linear que la armadura se desplaza al centro de la bobina al ser energizado el solenoide. Los tres rodamientos de bolas se mueven hacia los extremos inferiores de sus desplazamientos en las cuales se posicionan.

La operación de este solenoide rotatorio se observa en el gráfico #4. La armadura rotatoria del solenoide está soportada por tres rodamientos de bolas que se mueven en forma circular y hacia abajo en los tres recorridos inclinados de bolas. El estado desenergizado se muestra en (a). Cuando la energía es aplicada, una fuerza electromágnetica linear tira hacia adentro la armadura y rota la placa de la armadura, según las indicaciones de (b). La rotación continúa hasta que las bolas hayan hecho el recorrido a los extremos profundos de sus carreras, terminando ahí la conversión de movimiento linear al rotatorio.

Este tipo de solenoide rotatorio tiene un cuerpo de acero que rodea y protege la bobina, y la bobina se devana de manera de localizar la cantidad máxima de alambre de cobre en el espacio permitido. El cuerpo de acero proporciona un circuito de alta permeabilidad magnética y bajo flujo residual necesarios para la conversión eficiente de la energía eléctrica en movimiento mecánico.

Los solenoides rotatorios pueden proporcionar bien valores de esfuerzo de torsión ( torque ) de hasta 100 libras/pulgada (115 kgf-cm) a partir de una unidad de longitud menor a 2.25 pulgadas (57 milímetros). Los solenoides rotatorios se encuentran en contadores, disyuntores, máquinas ensambladoras de componentes electrónicos, máquinas de cajeros automáticos, máquinas herramientas, máquinas dispensadoras de boletos, y fotocopiadoras.

Actuadores rotatorios

El actuador rotatorio visto en la figura 1-54 funciona según el principio de atracción y repulsión de polos magnéticos opuestos como un motor.

En este caso el flujo electromágnetico del solenoide del actuador interactúa con el campo magnético permanente de un imán de disco de neodimio-hierro fijado a la armadura pero libre de girar.

El actuador rotatorio patentado por Ultimag del grupo de productos de Ledex de TRW, Vandalia, Ohio, fue desarrollado para cubrir la necesidad de un actuador bidireccional con un movimiento de trabajo limitado de menos de 360°, pero capaz de ofrecer una velocidad y un esfuerzo de torsión más altos que un solenoide rotatorio. Este rápido actuador de corto movimiento está encontrando usos en la ofimática industrial, y en equipamiento médico así como usos en automotores.

La armadura P.M. tiene el doble de cantidad de polos (sectores magnetizados) que el estator. Cuando el actuador está energizado, como se ve en la figura (a), los polos de la armadura cada uno comparten la mitad de un polo del estator, haciendo que el eje busque y se mantenga a media carrera.

Cuando se aplica energía a la bobina de estator, según so observa en (b), sus polos asociados se polarizan al norte sobre el disco PM y sur debajo del mismo.

La interacción resultante del flujo atrae la mitad de los polos de la armadura del P.M. mientras que repele la otra mitad. Esto hace al eje girar en la dirección indicada.

Cuando se invierte el voltaje del estator, se invierten sus polos de modo que el polo norte estará sobre el disco del P.M. y el polo sur estará debajo de él. Por lo tanto, los polos opuestos de la armadura del actuador se atraen y se rechazan, haciendo que la armadura invierta su dirección de rotación.

Según el fabricante, los actuadores rotatorios Ultimag son clasificados para velocidades superiores a los 100 hertzios y esfuerzos de torsión máximos superiores a 100 onzas-pulgadas. Los actuadores típicos ofrecen un movimiento de 45°, pero el diseño permite un movimiento máximo de 160°.

Estos actuadores pueden ser operados en un modo activado/desactivado o proporcionalmente, y pueden funcionar en lazo abierto o cerrado. Los engranajes, correas, y las poleas pueden amplificar el movimiento, pero esto da lugar a reducciones en el esfuerzo de torsión del actuador.

 

 

 

 

 

 

 
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