febrero 08, 2023

Autor: Gabriela Torres

Funcionamiento y beneficios de los actuadores de bobina móvil


En este blog encontrarás todo lo que necesitas saber acerca de la innovadora tecnología de los actuadores de bobina móvil. Si buscas conocer los beneficios de estos dispositivos sobre otro tipo de tecnología y conocer cómo es que brindan tanto gran capacidad como retroalimentación, este artículo te será de gran interés.


¿Qué son los actuadores de bobina móvil?


Un actuador de bobina móvil es un dispositivo que utiliza la tecnología electromagnética para proveer control de movimiento a mecanismos secundarios. Si bien su principio de funcionamiento es similar a la tecnología convencional de solenoide, en este caso la bobina del actuador interactúa con el campo de imanes estáticos.

Este tipo de actuadores tienen la capacidad de producir movimientos bidireccionales y también pueden ser configurados para generar movimientos de salida rotativos y lineales. Además, estos componentes tienen la capacidad de controlar el rango de movimientos de salida mediante sistemas de retroalimentación. Como ves, puedes integrarlos sin problemas a un servosisistema.

Los actuadores de bobina móvil también son conocidos como actuadores lineales de CC no conmutativos, así que se consideran un tipo de motor lineal de tecnología de accionamiento directo (direct drive). Por otra parte, el nombre en inglés de estos actuadores es voice coil, por lo que es común que en español sean nombrados actuadores de voz.

Esta acepción proviene del uso que originalmente se le daba a esta tecnología, pues se utilizaba para emitir la vibración de las bocinas. Esto se refiere, pues, a que su principio de funcionamiento inicial es el mismo que el de los altavoces: una o varias bobinas son colocadas en un campo magnético generado por imanes permanentes, los cuales hacen circular la corriente por la bobina; a su vez, esto genera un campo magnético que interactúa con el campo fijo. Al mismo tiempo, se crean las ondas de presión de aire que producen la salida de sonido del altavoz.

No obstante su origen, la tecnología de bobina móvil ha ampliado en gran medida su rango de aplicaciones hacia sistemas oscilatorios o dispositivos de más de tres ejes para control de posición, por mencionar solo algunos ejemplos.

Partes de la bobina móvil.
Partes de la bobina móvil.

¿Cómo funcionan los actuadores de bobina móvil?

Estos actuadores están conformados por una formación de imanes estáticos y una bobina móvil que interactúan entre sí para atraer o repeler la bobina y transferir, así, el movimiento. Dicho en otras palabras, un flujo de corriente pasa a través de la bobina y este interactúa con el campo de los imanes permanentes; de esa forma, se genera un vector de fuerza perpendicular a la dirección de la corriente. Este vector puede ser revertido al cambiar la polaridad de la corriente que pasa por la bobina.


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Así, los actuadores de bobina móvil generan una fuerza basada en la interacción de los conductores de corriente dentro de un campo magnético permanente. La fuerza generada por la bobina es proporcional al resultado de la interacción del flujo de la corriente que pasa a través de la bobina y del flujo magnético del campo permanente, tal como lo establece la ecuación de la fuerza de Lorentz.

Fórmula para calcular la fuerza de salida del actuador.

Fórmula para calcular la fuerza de salida del actuador.

Funcionamiento de los actuadores de bobina móvil.
Funcionamiento de los actuadores de bobina móvil.


Diferencia entre los actuadores de bobina móvil y los solenoides

Dado que ambos tipos de componentes pueden ser susceptibles de confusiones, aprovechamos el espacio de este blog para compartirte algunas diferencias claves. Mientras que la tecnología de bobina móvil genera una fuerza basada en la interacción de la corriente que fluye a través del conductor inmerso en un campo magnético permanente, el solenoide genera la fuerza a partir del campo electromagnético meramente creado por el conductor que porta la corriente.

Un solenoide está conformado por una bobina que está dentro de una carcasa de acero ferroso y por una barra o arandela de acero que es móvil. Cuando está desenergizado, la fuerza llega a cero y los resortes regresan a su posición extendida. Inicialmente, la fuerza es alta, pero disminuye conforme incrementa la carrera. Los solenoides comúnmente son utilizados para abrir pestillos, o bien, para el cierre y apertura de válvulas.

Así que, ¿cómo sabes si te conviene más la tecnología de la bobina móvil o la de un solenoide? Pues bien, si tu aplicación solamente requiere una función de apertura y cierre, el solenoide hará el trabajo a la perfección, pero sin dejar a un lado sus limitaciones en cuanto a la fuerza lineal que consigue en relación con la longitud de carrera. En otras palabras, no puedes confiar en que un solenoide brinde una fuerza constante.

Por su parte, el actuador de bobina móvil sí garantiza una fuerza constante, lo cual se vuelve especialmente útil para sistemas oscilatorios. Otra de las ventajas de la tecnología de bobina móvil es que provee control de fuerza sin necesidad de integrar un dispositivo de retroalimentación, gracias a que la fuerza de salida (en cualquier posición dentro de la carrera) es directamente proporcional a la corriente de entrada.

Comparación entre un actuador de bobina móvil y un solenoide

Comparación entre un actuador de bobina móvil y un solenoide


Puedes consultar la información original en el artículo “Motion Control: Linear motion devices: What is a voice-coil actuator?”

Beneficios de los actuadores de bobina móvil

  • Presentan baja masa móvil, por lo que logran aceleración y velocidad extremadamente elevadas (lo cual representa una contundente ventaja sobre los pesados magnetos integrados en la mayoría de los motores lineales).
  • Son seguros, eficientes y ahorran energía porque funcionan con una baja corriente típica de 1.5 amperes a 24 voltios de CC.
  • Operan sin aire, es decir, no requieren la costosa generación de aire comprimido y tampoco hay que preocuparse por fugas. Por la misma razón, no hay riesgos asociados con la generación de partículas que contaminen el medio ambiente.
  • Prescinden de válvulas que utilicen presión, así que no hay fluctuaciones de fuerza derivadas de oscilaciones en la presión del aire comprimido.
  • Garantizan control total gracias a que la fuerza de salida es proporcional a la corriente aplicada; no olvidemos, además, que esta fuerza es uniforme a lo largo de toda la carrera del actuador, ya sea lineal o rotativo.
  • Tienen un comportamiento magnético libre de histéresis sobre otras áreas de operación típicas (aunque, algunos rodamientos o bujes sí pueden liberar un muy bajo porcentaje de histéresis).
  • Ofrecen simplicidad en cuanto a diseño e instalación, pues son dispositivos de un solo polo que no requieren conmutación; así que, tanto el dispositivo en sí mismo como el controlador pueden ser muy sencillos y robustos al mismo tiempo.
  • Logran un alto rendimiento debido a que la tecnología de bobina móvil proporciona una elevada densidad de fuerza aun en largas carreras y en dispositivos de tamaños muy pequeños.


Ahora que ya conoces los principales beneficios de la tecnología de bobina móvil, también queremos recordarte que este tipo de actuadores se integran perfectamente a tus aplicaciones servo. Si tu siguiente pregunta es ¿cuáles son las mejores alternativas en el mercado y dónde puedes adquirirlas? Nosotros tenemos la solución.

En Urany, contamos con la tecnología desarrollada por DH Robotics y estamos disponibles para cotizar y hacerte llegar el componente que complementará con exactitud y control tu aplicación. Si quieres conocer más de este tema y de los actuadores de DH, da clic aquí, nuestros asesores están listos para atenderte de forma personalizada.

También puedes conocer estos actuadores en la página oficial de DH Robotics.

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