El desequilibrio mecánico es un fenómeno que concierne a elementos rotativos, incluidos los rotores en máquinas eléctricas. Un rotor desequilibrado genera vibración, la cual se transfiere al cuerpo de la máquina. La vibración contribuye a reducir la fiabilidad del sistema de accionamiento y, como consecuencia, lleva a paradas frecuentes. Por lo tanto, desde un punto de vista económico, es justificado monitorear el desequilibrio de los elementos rotativos. En este trabajo, el desequilibrio del rotor de un sistema de accionamiento con un motor síncrono de imán permanente (PMSM) fue modelado físicamente utilizando un escudo especialmente desarrollado, con cinco masas de prueba fijadas en el eje del motor. La señal de diagnóstico analizada fue la vibración mecánica. El desequilibrio fue detectado utilizando métodos de análisis de señales seleccionados, como métodos de dominio de frecuencia (análisis de espectro clásico FFT y un método de bispectro de orden superior) y dos métodos aplicados en diagnósticos técnicos (análisis de orden y método de órbita). La eficiencia de la detección de síntomas de desequilibrio utilizando estos cuatro métodos fue comparada para el PMSM controlado por frecuencia. Las propiedades de los métodos de diagnóstico analizados fueron evaluadas y comparadas en términos de su utilidad en el diagnóstico de desequilibrio del rotor, y se determinaron las características básicas que caracterizan la utilidad de estos métodos dependiendo de las condiciones de operación del accionamiento. Este trabajo podría tener un impacto significativo en el proceso de diseño de sistemas de diagnóstico para accionamientos PMSM.