ParaNetic Motor

Los motores eléctricos convierten la energía eléctrica en rotación mecánica a diferentes rangos de salida según el proceso llevado a cabo. Durante décadas los ingenieros han rediseñado estos motores para alcanzar mayores eficiencias y para abrirse un hueco en el mercado. Esto es debido a la necesidad de ahorrar energía y de avanzar hacia una sociedad más energéticamente sostenible. Para conseguir esto, se implementan y prueban nuevas configuraciones de motores y nuevas tecnologías.
Este proyecto está basado en el novedoso imán ParaNetic desarrollado por ParaNetics Inc. Estos nuevos imanes presentan una configuración de dos polos positivos en vez de un polo positivo y uno negativo como tienen todos los demás imanes. El objetivo de este proyecto es diseñar, construir y probar un motor eléctrico usando el patentado ParaNetic Magnet y comprobar si esta nueva configuración representa un camino para desarrollar un nuevo modelo de motor. Esto se mide en este proyecto analizando el comportamiento del motor y sobre todo midiendo su eficiencia. Además el equipo mide en este análisis las ventajas, desventajas y el sentido práctico del ParaNetic Magnet para su implementación en motores.
Después de analizar varios diseños, el equipo se decidió por un modelo en "noria" usando un eje de diámetro 0.5 pulgadas de acero 1045. El motor utiliza 8 ParaNetic Magnets acoplados en dos discos de aluminio y 8 electroimanes integrados en una estructura de aluminio que también actúa en la disipación del calor. Los electroimanes son controlados usando un encoder que va conectado al eje y que envía en todo momento la posición del rotor al Arduino, quien basándose en esta posición envía una señal eléctrica a un puente en H que abre o cierra el circuito en una polaridad o en la inversa mejorando el funcionamiento del motor.
En este proyecto también se estudia la iteración entre un electroimán y un ParaNetic Magnet para entender mejor los campos magnéticos y las fuerzas generadas entre ellos. La dirección de la corriente, la orientación entre el electroimán y el ParaNetic Magnet, así como la distancia entre ambos son características que influyen en la salida del motor. También, estudiando los electroimanes se puede determinar la cantidad de calor que generan pero también el calor que será transmitido al soporte de estos electroimanes. Implementando los resultados obtenidos se conseguirá un motor más fiable, un mejor funcionamiento y una mayor seguridad.

Electric motors convert electrical energy into mechanical rotational energy at specific output ranges to run a desired process. For decades engineers have redesigned electric motors to achieve higher efficiencies and, or outperform other motors in a niche market. This is due to the need of save energy and build a more sustainable world. In order to achieve this, new technologies and new configurations of the electric motors have to been tested.
This project is based on ParaNetic Magnet developed by ParaNetics Inc. Those new magnets have a novel configuration with two positive magnetic fields instead of one positive and one negative magnetic field that regular magnets have. The goal of this project is to design, build and test an electric motor using the patented ParaNetic Magnet and check if this new configuration represents a way to build a new model of motors. Another objective is check if this new technology increase efficiency to fit a niche market. In addition, the team will analyze the test results to understand the advantages, disadvantages, and feasibility of the ParaNetic Magnet for electric motor implementation.
After analyzing several designs, the team went forward with the “Ferris wheel” configuration using a 0.5” 1045 steel output shaft. The motor utilizes 8 ParaNetic Magnets attached to two aluminum mounting disks and 8 electromagnets that are integrated with an aluminum mounting plate that also acts as a heat sink. The electromagnets are controlled using an encoder and an Arduino single-board microcontroller to track the position of the magnets and send current to the electromagnets at the right time and in the right direction. A H-bridge controlled by the Arduino will be used to invert the polarity to improve the performance of the motor.
The team studied the electromagnet and ParaNetic magnet interactions to better understand the magnetic fields and forces between. Direction of the current, orientations between the electromagnets and ParaNetic Magnets, as well as the distance between the two all influence the output of the motor. Also, studying the Electromagnets to determine the amount of heat that they will generate but also how that heat transfers to the center plate is crucial for the success of the motor. Implementing all these results will yield a more viable motor, ensure higher motor performance and user safety.