Análisis de elementos finitos en el diseño de motores eléctricos

En esta nueva revisión de software vamos a centrarnos en la utilización de herramientas de análisis de elementos finitos para el diseño de motores eléctricos. Los ingenieros necesitan cada vez más adaptar más sus diseños de máquinas a requerimientos de tamaño, peso, consumo energético, y otros factores. Las exigencias de competitividad del mercado imponen cada vez más el uso de paquetes de simulación electromagnética basada en elementos finitos. Estas herramientas de software pueden utilizarse para diseñar motores con magnetización permanente, así como con motores para productos de consumo tales como transmisiones de discos duros, herramientas de potencia o cámaras digitales. Cierto es que el uso de simuladores FEA lleva bastante tiempo, tanto en el aprendizaje con el uso del software, como en la aplicación del propio programa. Sin embargo, ningún otro software analítico para diseño de motores proporciona bastante exactitud y precisión. Una aplicación específica para estos diseños es Opera, con buenas opciones para máquinas eléctricas. Ya hablamos de este programa hace algún tiempo en un artículo sobre diseño electromagnético, y en esta ocasión profundizaremos en su uso en el diseño de motores. El software trabaja con una pantalla de modelización de aplicaciones electromagnéticas. Dependiendo del tipo de motor y sus variantes de diseño el usuario elegirá entre tres opciones de diálogo. Estas opciones definen la geometría del rotor, el estator, y permite la selección de los materiales de construcción, así como el tamaño de la malla que se usará en el análisis de elementos finitos. Una vez se cumplimentan todas las pantallas, con parámetros tales como el radio exterior e interior, el modelo está listo para la simulación. La creación de un modelo puede requerir aproximadamente medio día, pero la simulación emplea luego aproximadamente 20 minutos en cada caso. Hay que tener en cuenta que al diseñar un motor, luego debe emplearse bastante tiempo en optimizarlo. Es decir, son necesarias muchas pruebas posteriores para obtener el resultado buscado. Una vez construido un prototipo, con el simulador podemos ir introduciendo múltiples variantes y mejoras que simplificarán el desarrollo del producto.

Palabras clave: General-purpose electromagnetic- simulation package based on FEA techniques