Los motores eléctricos, que impulsan aplicaciones que van desde vehículos eléctricos y robots industriales hasta electrodomésticos y sistemas de energía renovable, dependen en gran medida de la selección del material de laminación.
Mientras que los diseñadores se centran en los devanados y las estrategias de control, los materiales de laminación determinan fundamentalmente el rendimiento magnético, la pérdida de hierro, la eficiencia, el ruido, la disipación de calor y el coste y la fiabilidad generales.
Una comparación rápida
| Material | Permeabilidad magnética | Densidad de flujo de saturación (T) | Pérdida de núcleo | Capacidad de frecuencia | Estabilidad térmica | Nivel de costo | Aplicaciones típicas |
| Acero al silicio | Alto | ~1,5–2,0 | Bajo–Medio | Medio-alto | Bien | Medio | Industrial, vehículos eléctricos, General Motors |
| Aleaciones de cobalto | Muy alto | ~2.0–2.4+ | Muy bajo | Alto | Excelente | Muy alto | Motores aeroespaciales, de alta velocidad y de primera calidad |
| Aleaciones de níquel | Muy alto | ~0,8–1,6 | Bajo | Bajo–Medio | Muy bien | Alto | Motores de precisión, sensores |
| Aleaciones de hierro | Medio | ~1,8–2,2 | Alto | Bajo | Moderado | Bajo | Motores antiguos de baja velocidad |
Acero al silicio
El material más común para laminación del motorEs acero al silicio, también conocido como acero eléctrico. La aleación de hierro con un 1-3,5 % de silicio mejora la resistencia eléctrica y el rendimiento magnético, reduciendo eficazmente las pérdidas por corrientes parásitas y las pérdidas en el núcleo.
El material se ofrece en formas no orientadas (NO) y de grano orientado (GO). El acero al silicio no orientado se utiliza principalmente en motores porque proporciona propiedades magnéticas uniformes en todas las direcciones, ideal para campos magnéticos giratorios.
| Ventajas | Contras |
| Excelente relación calidad-precio | No es el rendimiento magnético más alto |
| Baja pérdida de núcleo a velocidades típicas | Menos adecuado para temperaturas extremas |
| Ampliamente disponible y fácil de procesar. | La pérdida aumenta con la frecuencia |
| Buenas propiedades mecánicas | Puede requerir pilas más gruesas a bajas frecuencias |
Aplicaciones
- Motores de inducción industriales
- Motores de tracción y auxiliares para vehículos eléctricos
- Electrodomésticos (lavadoras, ventiladores, compresores)
- Motores de bomba y HVAC
- Alternadores de generación de energía
Aleaciones de cobalto
Las aleaciones de cobalto, particularmente las de hierro-cobalto (CoFe), son materiales de laminación de alto rendimiento que ofrecen una saturación magnética, permeabilidad y estabilidad térmica muy altas, lo que permite una mayor densidad de potencia y eficiencia.
Aunque son mucho más caras que el acero al silicio debido a los costos de material y procesamiento, las aleaciones de cobalto se justifican en aplicaciones donde el tamaño, el peso y el rendimiento son críticos.
| Ventajas | Contras |
| Saturación magnética muy alta | Costo de material muy alto |
| Excelente rendimiento a temperaturas elevadas. | Suministro global limitado |
| Pérdida de núcleo reducida a altas frecuencias | Difícil de procesar/estampar |
| Permite motores compactos y ligeros | Requiere herramientas especializadas |
Aplicaciones
- Motores aeroespaciales y de defensa
- Husillos de alta velocidad
- Máquinas de alta frecuencia
- Motores EV ultracompactos y de alta densidad de potencia
- Accionamientos industriales especializados
Aleaciones de níquel
Las aleaciones de níquel, especialmente las de hierro-níquel como Permalloy, ofrecen una permeabilidad magnética muy alta y baja coercitividad. Si bien su flujo de saturación es menor que el de las aleaciones de cobalto, son idóneas para aplicaciones que requieren alta sensibilidad, baja pérdida por histéresis y un rendimiento magnético estable.
Por lo tanto, se utilizan comúnmente en motores de precisión, sensores e instrumentación donde es esencial un rendimiento constante y con bajo nivel de ruido.
| Ventajas | Contras |
| Permeabilidad extremadamente alta | Densidad de flujo de saturación reducida |
| Pérdida mínima de histéresis | Más caro que el acero al silicio |
| Rendimiento estable y repetible | Menos adecuado para motores de alta potencia |
| Excelente para sistemas de precisión. | Puede requerir fabricación especializada |
Aplicaciones
- Servomotores de precisión
- Actuadores y sistemas de control
- sensores magnéticos
- Instrumentación aeroespacial
- Dispositivos médicos y científicos
Aleaciones de hierro
Las aleaciones de hierro, principalmente hierro casi puro o con bajo contenido de carbono, se encuentran entre los materiales de laminación de motores más antiguos. Ofrecen una alta densidad de flujo de saturación a bajo costo, pero presentan altas pérdidas por corrientes parásitas debido a su baja resistividad eléctrica, lo que limita su uso a aplicaciones con costos limitados o heredadas.
Aunque en gran medida han sido reemplazadas por el acero al silicio en los motores modernos de alta eficiencia, las aleaciones de hierro aún se utilizan cuando la simplicidad y la minimización de costos son prioridades.
| Ventajas | Contras |
| Alta densidad de flujo de saturación | Pérdidas elevadas por corrientes de Foucault |
| Bajo costo de materia prima | Bajo rendimiento de alta frecuencia |
| Fuertes propiedades mecánicas | Motores de menor eficiencia |
| Cadena de suministro simple | Reemplazado en gran medida en los diseños modernos |
Aplicaciones
- Motores industriales de baja velocidad
- Motores del mercado de legado y reparación
- Algunas máquinas síncronas de gran tamaño
- Aplicaciones económicas de baja eficiencia
Cómo elegir el material adecuado
Para seleccionar el material de laminación del motor adecuado es necesario alinear los requisitos de la aplicación con las limitaciones de rendimiento y producción.
Eficiencia vs. Costo
Si la prioridad es reducir la pérdida de núcleo y mejorar la eficiencia a gran escala, especialmente en vehículos eléctricos o unidades industriales, el acero al silicio suele ser la opción más equilibrada. Su madura cadena de suministro y su compatibilidad de procesamiento lo convierten en la columna vertebral de la fabricación de motores modernos.
Premium de alto rendimiento
Para los motores donde el peso, el rango de temperatura de funcionamiento y la densidad de potencia importan más que el costo, como los motores aeroespaciales o premium de alta velocidad, las aleaciones de cobalto brindan un rendimiento magnético inigualable.
Precisión y control
Los motores utilizados en instrumentación de precisión o sistemas de control aeroespacial se benefician de la estabilidad y la baja pérdida de histéresis de las aleaciones de níquel, aunque su flujo de saturación sea menor.
Legado y bajo presupuesto
En aplicaciones donde el presupuesto o la simplicidad superan al rendimiento, como los motores industriales grandes y lentos o los mercados de reparación tradicionales, las aleaciones de hierro siguen siendo una opción práctica y rentable.
