¿Qué es un Motor sin Escobillas?
Los motores sin escobillas son motores en los que se eliminan las escobillas, el conmutador y otras partes mecánicas de contacto. En su lugar, se utiliza un circuito electrónico para controlar la conmutación de la corriente. Estos motores funcionan mediante la interacción de un campo magnético producido por las bobinas del estator y un rotor con imanes permanentes. La corriente se conmuta utilizando sensores y dispositivos semiconductores para lograr el movimiento del motor.
Estos motores combinan las ventajas de los motores de corriente continua, donde la corriente está relacionada con el par y la tensión con la velocidad de rotación, con las características de los motores de corriente alterna. Son compactos, eficientes, duraderos y no generan chispas ni ruido. Debido a estas ventajas, se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde dispositivos informáticos hasta electrodomésticos.
Aplicaciones de los Motores sin Escobillas
Los motores sin escobillas poseen las ventajas de los motores de corriente continua y se destacan por su alto rendimiento, larga vida útil y bajo nivel de ruido. Son ampliamente utilizados en electrodomésticos, equipos electrónicos y automóviles. En el ámbito de los electrodomésticos, se emplean en motores de ventilador, aires acondicionados, lavavajillas, lavadoras, refrigeradores, aspiradoras y más. Son especialmente adecuados para compresores de aires acondicionados y refrigeradores controlados por inversores.
En el ámbito de la electrónica profesional, se utilizan en diversas aplicaciones, como alimentadores de papel para impresoras láser, sistemas de propulsión y estabilización de drones, discos duros y ópticos, y accionamientos para herramientas como taladros, destornilladores y sierras. También se encuentran en máquinas expendedoras, terminales financieros, máquinas de venta de billetes, fotocopiadoras, calentadores de agua y vitrinas refrigeradas.
Además, su uso en la industria automotriz está creciendo rápidamente. Se están implementando en sistemas de dirección asistida eléctrica, cerraduras de puertas, ajuste de los faros, apertura y cierre de puertas, compresores de aire acondicionado para vehículos eléctricos y motores de tracción para vehículos eléctricos.
Principio de los Motores sin Escobillas
Los motores sin escobillas constan de un rotor y un estator, un sensor para detectar la posición de giro del rotor y un circuito de accionamiento para el accionamiento.
1. Rotor y Estator
El rotor utiliza imanes permanentes para crear un campo magnético, mientras que el estator está bobinado para generar un flujo magnético. En función del ángulo de giro del rotor, la dirección de la corriente en las bobinas del estator cambia para alterar la dirección del flujo magnético. Los motores sin escobillas utilizan sensores e interruptores semiconductores en lugar de conmutadores y escobillas para cambiar la dirección del flujo magnético.
2. Detección de la Posición Rotacional del Rotor
Los circuitos integrados Hall o los codificadores ópticos se utilizan como sensores para detectar la posición rotacional del rotor. Otro método consiste en detectar el EMF de retorno. El rotor se hace girar detectando la posición del rotor y conmutando la corriente para que la dirección del flujo magnético en el estator avance secuencialmente. Si el bobinado del motor es trifásico, se colocan tres sensores en el interior del estator y se emite una señal digital a medida que gira el rotor.
3. Variador de Velocidad
Los motores sin escobillas requieren un circuito inversor para controlar el motor como fuente de alimentación. Se conecta un transistor de conmutación al bobinado del motor y seis transistores forman el inversor. La fuente de alimentación comercial se rectifica mediante un puente de diodos que convierte la tensión en continua, y que se suministra al circuito inversor.
Una señal digital procedente del sensor de detección de la posición del rotor se introduce en los transistores del circuito del inversor, encendiendo y apagando la fuente de alimentación del inversor. Esta potencia se suministra a los bobinados del motor y acciona el motor. El ángulo del polo magnético del rotor se detecta a partir de una combinación de señales de los sensores y los transistores de los devanados en los que se requiere par se controlan para que se cree un campo magnético giratorio.
La velocidad de rotación del motor se retroalimenta a partir de las señales de los sensores al circuito de control para que se pueda mantener una velocidad determinada.
Más Información sobre los Motores sin Escobillas
Características de los Motores sin Escobillas
1. Larga Vida útil
Los motores sin escobillas tienen características de larga vida útil debido a la ausencia de colector y escobillas y a la ausencia de piezas deslizantes. Duran 10 veces más que los motores de escobillas y son más fáciles de mantener.
2. Características del Motor
El motor tiene las características de un motor de corriente continua, siendo proporcionales la corriente y el par y la tensión y la velocidad de giro, pudiendo obtenerse un par elevado incluso a bajas velocidades. Tiene la mayor eficiencia en comparación con otros motores, y su pequeño tamaño y bajo nivel de ruido lo hacen adecuado para una amplia gama de aplicaciones. La rotación a alta velocidad también es fácil, y el ruido generado es bajo.
3. Controlabilidad
Las características de pequeño tamaño y peso ligero y el momento de inercia relativamente pequeño los hacen excelentes para seguir los cambios. Aunque cambie la carga, es posible funcionar a una velocidad estable desde baja hasta alta velocidad.
4. Desventajas
Requiere un circuito inversor para controlar la rotación del motor como fuente de alimentación del mismo. El coste total del dispositivo, incluyendo la unidad de control y el sensor de posición rotativa, es desfavorable.