Diseño de Motores Eléctricos

Motor Impreso en 3D

Prototipo 1

En este video se observa el proceso de embobinado de un motor eléctrico impreso en 3D, realizado por el equipo del CUCEI (Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías) de la Universidad de Guadalajara. Este proceso consiste en enrollar cuidadosamente el alambre de cobre alrededor de las ranuras del estator del motor, formando las bobinas necesarias para generar campos magnéticos cuando se aplica corriente eléctrica.

Este embobinado es una etapa crucial en la construcción de motores brushless (sin escobillas), ya que determina la eficiencia y el rendimiento del motor. El uso de impresión 3D para fabricar las piezas del motor permite una personalización y optimización del diseño, facilitando la integración de tecnologías avanzadas como algoritmos metaheurísticos para mejorar su desempeño.

Este trabajo forma parte del proyecto "Diseño e innovaciones en motores/generadores inteligentes jaliscienses para movilidad sustentable", que busca desarrollar motores eléctricos eficientes y sostenibles para aplicaciones en micro movilidad y generación de energía limpia.

Prueba técnica de motor eléctrico

La prueba funcional de un motor eléctrico sin escobillas (brushless) completamente diseñado y fabricado mediante impresión 3D.

Durante la prueba, se observa cómo el motor, resultado de un meticuloso proceso de diseño asistido por computadora y manufactura aditiva, es sometido a evaluaciones de rendimiento. Estas pruebas son cruciales para validar la eficiencia del diseño y la calidad de la fabricación, asegurando que el motor cumpla con los estándares requeridos para aplicaciones en movilidad sustentable.

Motor Impreso en 3D

Prototipo 2

En este video, estudiantes del Laboratorio de Tecnologías Sustentables, Inteligencia Artificial y Metaheurísticas (TSIM) del CUCEI se presenta el proceso de diseño de un motor utilizando SolidWorks, un software CAD avanzado. A través de este proyecto, se ilustra la aplicación práctica de conceptos de ingeniería, diseño asistido por computadora y manufactura digital. Los estudiantes desarrollan y ensamblan virtualmente cada componente del motor, demostrando su capacidad para crear prototipos funcionales y eficientes.

Validación física de un motor eléctrico

Una etapa clave del proceso de desarrollo tecnológico que se lleva a cabo en el laboratorio es la validación física de un motor eléctrico diseñado y fabricado mediante impresión 3D. Lo que antes era un modelo digital en SolidWorks, hoy cobra vida en un prototipo real, donde se evalúa su funcionamiento, precisión mecánica y ensamblaje. Esta prueba no solo demuestra la funcionalidad del diseño, sino también la capacidad de nuestros estudiantes para convertir ideas en soluciones tangibles con aplicaciones reales.

Prueba Funcional

En los siguientes videos se muestra una prueba funcional de un motor diseñado y fabricado mediante impresión 3D. Se puede observar el movimiento coordinado de engranajes y componentes mecánicos, lo que refleja la precisión en el diseño y ensamblaje. Este tipo de proyectos permite a nuestros estudiantes y docentes explorar principios de mecánica, diseño asistido por computadora y manufactura digital. Es un ejemplo concreto del trabajo práctico que realizamos, combinando tecnología, innovación y aprendizaje aplicado.

Motor Impreso en 3D

Prototipo 3

Se observa paso a paso el modelado tridimensional de un motor eléctrico desde su etapa inicial. Se parte con la creación de piezas clave como el rotor y el estator, modeladas con precisión en SolidWorks. Posteriormente, se ensamblan digitalmente los componentes internos, cuidando el alineamiento y las dimensiones. El diseño incluye detalles como ranuras, alojamientos para imanes y soporte de ejes. La animación del ensamblaje permite visualizar el funcionamiento mecánico y validar su estructura antes de pasar a la impresión 3D o manufactura. Este tipo de prototipado virtual es esencial para garantizar un diseño funcional, eficiente y optimizado desde el primer intento.

Prueba Física

El motor está colocado sobre una superficie de prueba, conectado a una fuente de alimentación. Al activarse, se observa que el rotor comienza a girar de forma continua, lo que indica que el diseño y el ensamblaje fueron exitosos.

Destaca el uso de componentes impresos en PLA o un material similar, lo que demuestra la viabilidad de crear motores funcionales a bajo costo y con tiempos de producción reducidos. También se puede notar la integración de elementos metálicos en zonas clave, como el eje del rotor, para mejorar la durabilidad y el rendimiento.

Este tipo de prototipos son fundamentales para el desarrollo de tecnologías sustentables.

Simulación en Solid Works

Prototipo 4

Se observa el ensamblaje del rotor, estator y carcasa, mostrando cómo cada parte encaja y funciona en conjunto. La animación también ilustra el movimiento rotacional del rotor, impulsado por fuerzas electromagnéticas, simulando el funcionamiento real del motor. Este tipo de visualización es esencial para validar el diseño antes de la fabricación, asegurando que el motor cumpla con los requisitos de eficiencia y rendimiento.

Este enfoque de diseño y simulación es fundamental en el desarrollo de motores eléctricos eficientes, especialmente en proyectos que buscan soluciones de movilidad sustentable. Al utilizar herramientas como SolidWorks, los ingenieros pueden optimizar cada componente del motor, desde la disposición de los imanes hasta la geometría del rotor, contribuyendo a la creación de tecnologías más limpias y sostenibles.

Prueba Física

Durante la prueba, se puede apreciar el motor en funcionamiento, evidenciando su capacidad operativa y eficiencia. Este tipo de evaluaciones son cruciales para validar el diseño y la fabricación del motor, asegurando que cumple con los estándares requeridos para su aplicación en soluciones de movilidad sustentable.

Este proyecto forma parte de una iniciativa más amplia que busca desarrollar motores y generadores eléctricos eficientes y sostenibles, utilizando tecnologías avanzadas como la inteligencia artificial y la fabricación aditiva. El objetivo es contribuir a la reducción de emisiones de CO2 y fomentar la independencia tecnológica en el ámbito de la movilidad eléctrica en México.

Para obtener más información sobre este proyecto y otros desarrollos del CUCEI en el campo de la ingeniería eléctrica y la movilidad sustentable, se puede visitar el sitio web oficial del instituto.

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