* Motor Brushless

MOTOR BRUSHLESS

Un motor eléctrico sin escobillas o motor brushless es un motor eléctrico que no emplea escobillas para realizar el cambio de polaridad en el rotor.

Los motores eléctricos solían tener un colector de delgas o un par de anillos rozantes. Estos sistemas, que producen rozamiento, disminuyen el rendimiento, desprenden calor y ruido, requieren mucho mantenimiento y pueden producir partículas de carbón que manchan el motor de un polvo que, además, puede ser conductor.

Los primeros motores sin escobillas fueron los motores de corriente alterna asíncronos. Hoy en día, gracias a la electrónica, se muestran muy ventajosos, ya que son más baratos de fabricar, pesan menos y requieren menos mantenimiento, pero su control era mucho más complejo. Esta complejidad prácticamente se ha eliminado con los controles electrónicos.

El inversor debe convertir la corriente alterna en corriente continua, y otra vez en alterna de otra frecuencia. Otras veces se puede alimentar directamente con corriente continua, eliminado el primer paso. Por este motivo, estos motores de corriente alterna se pueden usar en aplicaciones de corriente continua, con un rendimiento mucho mayor que un motor de corriente continua con escobillas. Algunas aplicaciones serían los coches y aviones con radiocontrol, que funcionan con pilas.

Otros motores sin escobillas, que sólo funcionan con corriente continua son los que se usan en pequeños aparatos eléctricos de baja potencia, como lectores de CD-ROM, ventiladores de ordenador, casetes, etc. Su mecanismo se basa en sustituir la conmutación (cambio de polaridad) mecánica por otra electrónica sin contacto. En este caso, la espira sólo es impulsada cuando el polo es el correcto, y cuando no lo es, el sistema electrónico corta el suministro de corriente. Para detectar la posición de la espira del rotor se utiliza la detección de un campo magnético. Este sistema electrónico, además, puede informar de la velocidad de giro, o si está parado, e incluso cortar la corriente si se detiene para que no se queme. Tienen la desventaja de que no giran al revés al cambiarles la polaridad (+ y -). Para hacer el cambio se deberían cruzar dos conductores del sistema electrónico.

Un sistema algo parecido, para evitar este rozamiento en los anillos, se usa en los alternadores. En este caso no se evita el uso de anillos rozantes, sino que se evita usar uno más robusto y que frenaría mucho el motor. Actualmente, los alternadores tienen el campo magnético inductor en el rotor, que induce el campo magnético al estator, que a la vez es inducido. Como el campo magnético del inductor necesita mucha menos corriente que la que se va generar en el inducido, se necesitan unos anillos con un rozamiento menor. Esta configuración la usan desde pequeños alternadores de coche hasta los generadores de centrales con potencias del orden del megavatio.

FUNCIONAMIENTO DE UN MOTOR BRUSHLES

Estos motores sin escobillas permiten que consigamos un gran rendimiento y una gran potencia a cambio de un gran consumo. Debido a esto, tenemos que utilizar baterías Lypo (Polímero de litio), son baterías con poca densidad de energía en comparación con otras pero con una característica única, pueden entregar muchísima potencia ya que los motores brushless necesitan del orden de 10 A a 11 v.

Como su propio nombre indica, brushless quiere decir "sin escobillas". En este tipo de motor la corriente eléctrica pasa directamente por los bobinados del estator o carcasa, por lo tanto aquí no son necesarios ni las escobillas ni el colector que se utilizan en los brushless. Esta corriente eléctrica genera un campo electromagnético que interacciona con el campo magnético creado por los imanes permanentes del rotor, haciendo que aparezca una fuerza que hace girar al rotor y por lo tanto al eje del motor.

No tenemos ni escobillas, ni colector y tampoco tenemos delgas; por lo que ahora el elemento que controlará que el rotor gire sea cual sea su posición será el variador electrónico; que lo que hace básicamente es ver en qué posición se encuentra el rotor en cada momento, para hacer que la corriente que le llegue sea la adecuada para provocar el movimiento de rotación que le corresponde. El variador es capaz de hacer esto, gracias a unos sensores en el motor, o también mediante la respuesta obtenida o mejor dicho, observación de cómo se comporta la corriente del motor. Por este motivo, los variadores empleados en este tipo de motores son algo más complicados que los utilizados en brushless, ya que deben analizar la respuesta y los datos de funcionamiento del motor según están teniendo lugar, es decir, en tiempo real.

K_v la característica básica de un motor brushless:        

Esta constante significa simplemente la cantidad de vueltas (RPM) que da el motor por cada voltio de continua aplicado al ESC (A máxima potencia). Es decir que si a un motor de 1100 K_v le aplicamos 11,1v  funcionará a 12210 RPM como máximo (Con el ESC se puede disminuir). Esta es su velocidad nominal y nunca subirá más velocidad a no ser que aumentemos la diferencia de potencial (Voltaje).

A mayores valores para el kV, mayores valores de velocidad, pero menores valores de par y viceversa.

La construcción de motores sin escobillas modernos es muy similar a la del motor de CA, conocida como  el motor síncrono de imán permanente.

 En la figura anterior se  ilustra la estructura de un típico  motor de corriente continua sin escobillas de tres fases. Los devanados del estator son similares a las de un polifásico  motor de corriente alterna, y el rotor está compuesto por uno o más imanes permanentes.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MOTORES BRUSHLESS

VENTAJAS

DESVENTAJAS

·         Mayor eficiencia (menos perdida por calor) ·         Mayor rendimiento (mayor duración de las baterías para la misma potencia) ·         Menor peso para la misma potencia ·         Requieren menos mantenimiento al no tener escobillas ·         Relación velocidad/par motor es casi una constante ·         Mayor potencia para el mismo tamaño ·         Mejor disipación de calor ·         Rango de velocidad elevado al no tener limitación mecánica. ·         Menor ruido electrónico (menos interferencias en otros circuitos)

·         Mayor costo de construcción ·         El control es mediante un circuito caro y complejo ·         Siempre hace falta un control electrónico para que funcione (ESC's), que a veces duplica el costo.