Rodamientos con sensor integrado

La aparición de la movilidad electrificada ha empujado a marcas como FAG a idear nuevas tecnologías que optimicen el peso de las máquinas eléctricas y el espacio en los vehículos. Para ello, en este post explicaremos qué son los rodamientos con sensor integrado y cuál es su funcionamiento.

El rodamiento con sensor es una solución con ventajas en cuanto a tamaño y flexibilidad en términos de aplicación. Además, resulta una alternativa a los sensores de tipo transformador de coordenadas o resolver de los motores de vehículos eléctricos e híbridos con múltiples mejoras respecto a estos, como por ejemplo:

-Adaptabilidad a cada aplicación.

-Más compacto y ligero que un rodamiento con sensor resolver.

-Fácil instalación.

-Patentes de nuevos materiales.

-Posición no dependiente del montaje.

-Coste general menor.

-Capacidad para altas velocidades.

Las medidas sensor integrado en el rodamiento se ajustan al tamaño del motor eléctrico específico, tanto si es de tipo asíncrono como síncrono. La forma del componente también se diseña para un montaje del sensor en configuración axial, radial o en el extremo del rodamiento, existiendo incluso la opción de añadir un segundo sensor por razones de seguridad o redundancia.

Las funciones principales del rodamiento con sensor integrado son, por un lado, permitir la rotación de la máquina eléctrica, y, por otro lado, detectar la velocidad y el sentido de giro del motor eléctrico. Las señales que proporciona el sensor son generadas a partir del conjunto del codificador magnético del anillo giratorio y el sensor del anillo fijo (parte fija del rodamiento). Estas señales pueden ser analógicas con onda senoidal y cosenoidal o de tipo digital de onda cuadrada si se trata de un sensor de efecto Hall, en ambos casos con un desfase entre las salidas de señal de 90° que permite calcular la dirección de la rotación. La alta precisión de la señal de bajo nivel armónico permite un control optimizado del motor eléctrico con una alta eficiencia.

El conector del sensor con señal analógica de cuatro unidades sensoras puede estar formado por seis pines, de los cuales uno es para la alimentación positiva, otro para la conexión a masa, dos para las salidas de señal sinusoidales de dos unidades sensoras y dos últimos pines para las salidas de coseno positivo y negativo de las dos unidades sensoras restantes.

Nota: el valor de la posición angular está disponible inmediatamente después de la conexión y puede ser analizado en cualquier momento por la gestión electrónica.

Este tipo de rodamientos deben ser capaces de soportar velocidades de giro superiores a las 15.000 revoluciones por minuto y temperaturas de aproximadamente 150 °C.

El fabricante del grupo Schaeffler ya cuenta con relevante experiencia al haber desarrollado en el pasado rodamientos con sensor integrado para modelos de vehículo eléctricos, como son el Th!nk City y el Fiat Seicento Elettra. En estos casos, se utilizó un motor asíncrono trifásico de 220 voltios refrigerado por agua que tenía un tamaño similar al de una caja de zapatos, por lo que ofrecía un excelente rendimiento gracias a sus 30 kW de potencia que dotaba al vehículo de una aceleración de 0 a 50 km/h en menos de ocho segundos y una velocidad punta de más de 90 km/h con una autonomía máxima de 210 km. El primero de ellos, de fabricación noruega, está incluido en el programa de transporte español Plan Movele del IDAE, en el municipio Ataun de la provincia de Guipúzcoa.

Esperamos haber explicado los conceptos principales de los rodamientos con sensor integrado y cuáles pueden ser sus mayores aplicaciones en automoción.

¡Un saludo!