Para explicar el funcionamiento de este tipo
de motor vamos a basarnos en su versión más simple, un motor bipolar.
En la imagen se puede observar que este motor
consta de un imán permanente dividido en dos partes fijas y que forman parte
del estator. El semicírculo rojo corresponde al polo norte mientras que el azul
corresponde al sur.
Entre estos dos polos, observamos el rotor,
que consta de un electroimán que va girando entre los polos magnéticos del imán
permanente. Además, se puede observar un colector dividido en dos segmentos y
dos escobillas haciendo contacto con ellos en el eje del rotor.
La batería está conectada de tal manera que la corriente fluye desde el
polo positivo, que se encuentra conectado a la escobilla izquierda hasta el
polo negativo conectado a la derecha. Las escobillas permanecen en contacto
permanente con las secciones del colector incluso mientras el rotor se
encuentra girando.
Como podemos observar en la
imagen, los segmentos del colector y por tanto la bobina del rotor se energizan
con la corriente eléctrica que suministra la pila por el contacto del colector
con las escobillas. La corriente que recibe el colector a través de la
escobilla izquierda, identificada con el símbolo + recorre las espiras de la
bobina de la mitad roja del electroimán y continúa recorriendo posteriormente
las espiras de la mitad azul para finalmente retornar al polo negativo de la
batería y completar el circuito eléctrico.
Cuando la corriente
eléctrica comienza a fluir por la parte de la bobina con las espiras rojas,
el electroimán adquiere polaridad norte “N” en ese
extremo y polaridad sur “S” en el lado opuesto, representado
por las espiras azules.
Según la Ley de Lorentz y
aplicando la “Regla de la mano izquierda” se puede comprobar que, en estas
condiciones, debido al torque magnético producido en el sentido contrario a las
agujas del reloj, el rotor comienza a girar. Este torque es el resultado del
rechazo que se produce entre las polaridades iguales del campo electromagnético
del rotor y el campo magnético del imán permanente colocado en el estator.
Cada vez que el electroimán del
rotor gira media vuelta y alcanza la posición vertical, las escobillas dejan de
hacer contacto con los segmentos del color, que también giran junto al rotor.
En esta posición, el flujo de corriente eléctrica a las espiras de la bobina
del rotor para instantáneamente. Sin embargo, la fuerza de inercia o impulso
que mantiene el electroimán, hacen que continúe girando y este punto se
sobrepase inmediatamente, por lo que los segmentos del colector ahora pasan a
tener la posición contraria a la que tenían anteriormente y entran en contacto
de nuevo con las escobillas.
Como se puede observar, la bobina
del rotor vuelve a energizarse, sin embargo, al haber cambiado la polaridad de
la corriente eléctrica suministrada por el colector, los polos magnéticos del electroimán
del rotor cambian también. Este cambio periódico en la polaridad de la
corriente que alimenta la bobina, permite que los polos del electroimán sean
siempre los mismos a cada lado del eje del rotor, por lo que son continuamente
rechazados por los polos magnéticos del imán permanente, dando lugar a que el
rotor gire ininterrumpidamente mientras se le suministre corriente desde la
fuente de fuerza electromotriz.
Hasta aquí la explicación sobre el funcionamiento de este tipo de motores tan importantes a nivel industrial. Con este último post, cerramos
las entradas dedicadas a los motores de corriente continua. Próximamente
podréis encontrar información sobre motores de alterna, también muy
interesantes.
