A Los motores de CC sin escobillas (motor BLDC: motor de corriente continua sin escobillas) es un motor trifásico cuya rotación es impulsada por las fuerzas de atracción y repulsión entre los imanes permanentes y los electromagnets. Es un motor sincrónico que usa potencia de corriente continua (DC). Este tipo de motor a menudo se llama un 'motor de CC sin escobillas' porque en muchas aplicaciones usa cepillos en lugar de un motor de CC (motor CC cepillado o motor de conmutador). El motor de CC sin escobillas es esencialmente un motor sincrónico de imán permanente que usa la entrada de alimentación de CC y usa un inversor para convertirlo en una fuente de alimentación de CA trifásica con retroalimentación de posición.
A El motor de CC sin escobillas (BLDC) funciona usando el efecto del salón y está compuesto por varios componentes clave: un rotor, un estator, un imán permanente y un controlador de motor de accionamiento. El rotor presenta múltiples núcleos de acero y devanados unidos al eje del rotor. A medida que el rotor gira, el controlador usa un sensor de corriente para determinar su posición, lo que le permite ajustar la dirección y la resistencia de la corriente que fluye a través de los devanados del estator. Este proceso genera efectivamente el torque.
Junto con un controlador de unidad electrónica que administra la operación sin escobillas y convierte la potencia de CC suministrada en potencia de CA, los motores BLDC pueden ofrecer un rendimiento similar al de los motores de CC cepillados, pero sin las limitaciones de los cepillos, que se desgastan con el tiempo. Debido a esto, los motores BLDC a menudo se denominan motores conmutados electrónicamente (EC), distinguiéndolos de los motores tradicionales que dependen de la conmutación mecánica con cepillos.
Tipo de motor común
Los motores se pueden clasificar en función de su fuente de alimentación (CA o DC) y el mecanismo que emplean para generar rotación. A continuación, proporcionamos una breve descripción de las características y aplicaciones de cada tipo.
¿Qué es un motor DC cepillado? Una guía completa
Los motores DC cepillados han sido durante mucho tiempo un elemento básico en el mundo de la ingeniería eléctrica. Conocidos por su simplicidad, confiabilidad y rentabilidad, estos motores son ampliamente utilizados en numerosas aplicaciones que van desde electrodomésticos hasta maquinaria industrial. En este artículo, proporcionaremos una descripción detallada de los motores de CC cepillados , explorando su operación, componentes, ventajas, desventajas y usos comunes, así como una comparación con sus contrapartes sin escobillas.
Comprender los conceptos básicos de los motores DC cepillados
Un motor de CC cepillado es un tipo de motor eléctrico de corriente continua (CC) que se basa en cepillos mecánicos para administrar corriente a los devanados del motor. El principio básico detrás de la operación del motor implica la interacción entre un campo magnético y una corriente eléctrica , generando una fuerza de rotación conocida como torque.
¿Cómo funcionan los motores DC cepillados?
En un motor de CC cepillado, una corriente eléctrica fluye a través de un conjunto de devanados (o armadura) ubicado en el rotor. A medida que la corriente fluye a través de los devanados, interactúa con el campo magnético producido por imanes permanentes o bobinas de campo . Esta interacción crea una fuerza que hace que la armadura gire.
El conmutador es un componente clave en un motor CC cepillado. Es un interruptor giratorio que invierte la dirección del flujo de corriente a través de los devanados de la armadura a medida que el motor gira. Esto asegura que la armadura continúe girando en la misma dirección, proporcionando un movimiento constante.
Componentes clave de un motor DC cepillado
Armatura (rotor) : la parte giratoria del motor que contiene los devanados e interactúa con el campo magnético.
Commutador : un interruptor mecánico que asegura que el flujo de corriente se invierta en los devanados a medida que el motor gira.
Cepillos : cepillos de carbono o grafito que mantienen el contacto eléctrico con el conmutador, lo que permite que la corriente fluya hacia la armadura.
Estator : la parte estacionaria del motor, que generalmente consiste en imanes permanentes o electromagnets que crean el campo magnético.
Eje : la varilla central conectada a la armadura que transmite la fuerza de rotación a la carga.
Los motores DC cepillados siguen siendo una tecnología esencial en muchas industrias debido a su simplicidad, confiabilidad y rentabilidad. Si bien tienen limitaciones, como el desgaste de cepillos y la eficiencia reducida a altas velocidades, sus ventajas, como un alto par de arranque y facilidad de control, asegura su continua relevancia en una variedad de aplicaciones. Ya sea en de los electrodomésticos , las herramientas eléctricas , o una pequeña robótica , los motores de CC cepillados ofrecen una solución probada para tareas que requieren potencia moderada y un control preciso.
¿Qué es un motor paso a paso? Una guía completa
Los motores paso a paso son un tipo de motor DC conocido por su capacidad para moverse en pasos o incrementos precisos, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren un movimiento controlado. A diferencia de los motores convencionales, que giran continuamente cuando se alimentan, un motor paso a paso divide una rotación completa en varios pasos discretos, cada uno de los cuales es una fracción precisa de la rotación completa. Esta capacidad los hace valiosos para una amplia gama de aplicaciones en industrias como robótica, impresión 3D , automatización y más.
En este artículo, exploraremos los fundamentos de los motores paso a paso , sus principios de trabajo, tipos, ventajas, desventajas, aplicaciones y cómo se comparan con otras tecnologías motoras.
¿Cómo funciona un motor paso a paso?
Un motor paso a paso opera en el principio del electromagnetismo. Tiene un rotor (la parte móvil) y un estator (la parte estacionaria), similar a otros tipos de motores eléctricos. Sin embargo, lo que distingue a un motor paso a paso es cómo el estator energiza sus bobinas para que el rotor gire en pasos discretos.
Principio de trabajo básico
Cuando la corriente fluye a través de las bobinas del estator, genera un campo magnético que interactúa con el rotor, lo que hace que gire. El rotor generalmente está hecho de un imán permanente o un material magnético, y se mueve en pequeños incrementos (pasos) a medida que la corriente a través de cada bobina se enciende y apaga en una secuencia específica.
Cada paso corresponde a una pequeña rotación, típicamente que varía de 0.9 ° a 1.8 ° por paso , aunque son posibles otros ángulos de pasos. Al energizar diferentes bobinas en un orden preciso, el motor puede lograr un movimiento fino y controlado.
Ángulos de pasos y precisión
La resolución de un motor paso a paso está definida por el ángulo de paso . Por ejemplo, un motor paso a paso con un ángulo de paso de 1.8 ° completará una rotación completa (360 °) en 200 pasos. Los ángulos de paso más pequeños, como 0.9 ° , permiten un control aún más fino, con 400 pasos para completar una rotación completa. Cuanto más pequeño sea el ángulo de paso, mayor será la precisión del movimiento del motor.
Tipos de motores paso a paso
Los motores paso a paso vienen en varias variedades, cada una diseñada para adaptarse a aplicaciones específicas. Los tipos principales son:
1.
Un motor paso a paso de imán permanente utiliza un rotor de imán permanente y funciona de manera similar a un motor de CC . El campo magnético del rotor se siente atraído por el campo magnético del estator, y el rotor pasa para alinearse con cada bobina energizada.
Ventajas : diseño simple, bajo costo y par moderado a bajas velocidades.
Aplicaciones : tareas de posicionamiento básico como en impresoras o escáneres.
2. Paso de reticencia variable (VR Paso)
En un motor paso a paso de reticencia variable , el rotor está hecho de un núcleo de hierro blando, y el rotor no tiene imanes permanentes. El rotor se mueve para minimizar la reticencia (resistencia) al flujo magnético. A medida que se cambia la corriente en las bobinas, el rotor se mueve hacia el área más magnética, paso a paso.
3. Motor paso a paso híbrido
Un motor paso a paso híbrido combina las características del imán permanente y los motores paso a paso de reticencia variable. Tiene un rotor hecho de imanes permanentes, pero también contiene elementos de hierro blando que mejoran el rendimiento y proporcionan una mejor salida de torque. Los motores híbridos ofrecen lo mejor de ambos mundos: alto torque y control preciso.
Ventajas : mayor eficiencia, más torque y mejor rendimiento que los tipos de PM o VR.
Aplicaciones : robótica, maquinaria CNC, impresoras 3D y sistemas de automatización.
Los motores paso a paso son componentes esenciales en sistemas que requieren posicionamiento preciso, control de velocidad y par a bajas velocidades. Con su capacidad para moverse en incrementos precisos, se destacan en aplicaciones como 3D de impresión , de Robótica , las máquinas CNC , y más. Aunque tienen algunas limitaciones, como una eficiencia reducida a velocidades y vibraciones más altas a bajas velocidades, su confiabilidad, precisión y facilidad de control los hace indispensables en numerosas industrias.
Si está considerando un motor paso a paso para su próximo proyecto, es importante evaluar sus necesidades y las ventajas y desventajas específicas para determinar si un motor paso a paso es la opción correcta para su aplicación.
¿Qué es un motor de inducción? Una descripción completa
Un motor de inducción es un tipo de motor eléctrico que opera según el principio de inducción electromagnética. Es uno de los motores más utilizados en aplicaciones industriales y comerciales debido a su simplicidad, durabilidad y rentabilidad. En este artículo, nos sumergiremos en el principio de trabajo de los motores de inducción, sus tipos, ventajas, desventajas y aplicaciones comunes, así como una comparación con otros tipos de motor.
¿Cómo funciona un motor de inducción?
El motor de inducción opera en el principio de inducción electromagnética , descubierto por Michael Faraday. En esencia, cuando un conductor se coloca dentro de un campo magnético cambiante, se induce una corriente eléctrica en el conductor. Este es el principio fundamental detrás de la operación de todos los motores de inducción.
Componentes clave de un motor de inducción
Un motor de inducción generalmente consta de dos partes principales:
Estator : la parte estacionaria del motor, generalmente hecha de acero laminado, que contiene bobinas que se energizan con corriente alterna (AC) . El estator genera un campo magnético giratorio cuando la CA pasa a través de las bobinas.
Rotor : la parte giratoria del motor, colocada dentro del estator, que puede ser un rotor de jaula de ardilla (más común) o un rotor de la herida. El rotor es inducido a girar por el campo magnético producido por el estator.
El principio de trabajo básico
Cuando la alimentación de CA se suministra al estator, genera un campo magnético giratorio.
Este campo magnético giratorio induce una corriente eléctrica en el rotor debido a la inducción electromagnética.
La corriente inducida en el rotor genera su propio campo magnético, que interactúa con el campo magnético del estator.
Como resultado de esta interacción, el rotor comienza a girar, creando una salida mecánica. El rotor siempre debe 'Chase ' el campo magnético rotativo producido por el estator, por lo que se llama motor de inducción , porque la corriente en el rotor es 'inducida' por el campo magnético en lugar de suministrarse directamente.
Deslizar en motores de inducción
Una característica única de los motores de inducción es que el rotor nunca alcanza la misma velocidad que el campo magnético en el estator. La diferencia entre la velocidad del campo magnético del estator y la velocidad real del rotor se conoce como deslizamiento . El deslizamiento es necesario para inducir la corriente en el rotor, que es lo que genera torque.
Tipos de motores de inducción
Los motores de inducción vienen en dos tipos principales:
1. Motor de inducción de la jaula de ardilla
Este es el tipo de motor de inducción más utilizado. El rotor consiste en acero laminado con barras conductoras dispuestas en un circuito cerrado. El rotor se asemeja a una jaula de ardilla , y debido a esta construcción, es simple, resistente y confiable.
Ventajas :
Aplicaciones : se utiliza en la mayoría de las aplicaciones industriales y comerciales, incluidos de bombas , de ventiladores , los compresores y transportadores.
2. Motor de inducción del rotor de heridas
En este tipo, el rotor consiste en devanados (en lugar de barras cortocircuitadas) y está conectado a la resistencia externa. Esto permite un mayor control sobre la velocidad y el par del motor, lo que lo hace útil en ciertas aplicaciones específicas.
¿Qué es un motor sincrónico? Una descripción detallada
Un motor sincrónico es un tipo de motor de CA que funciona a una velocidad constante, llamada velocidad sincrónica, independientemente de la carga en el motor. Esto significa que el rotor del motor gira a la misma velocidad que el campo magnético giratorio producido por el estator. A diferencia de otros motores, como los motores de inducción, un motor sincrónico requiere un mecanismo externo para comenzar, pero puede mantener la velocidad sincrónica una vez en funcionamiento.
En este artículo, exploraremos el principio de funcionamiento de los motores sincrónicos, sus tipos, ventajas, desventajas, aplicaciones y cómo difieren de otros tipos de motores como los motores de inducción.
¿Cómo funciona un motor sincrónico?
La operación básica de un motor sincrónico implica la interacción entre el campo magnético giratorio producido por el estator y el campo magnético creado por el rotor. El rotor, a diferencia de los motores de inducción, generalmente está equipado con imanes permanentes o electromagnets alimentados por corriente continua (DC).
Componentes clave de un motor sincrónico
Un motor síncrono típico consta de dos componentes principales:
Estator : la parte estacionaria del motor, que generalmente se compone de devanados que funcionan con el suministro de CA. El estator genera un campo magnético giratorio cuando la corriente de CA fluye a través de los devanados.
Rotor : la parte giratoria del motor, que puede ser un imán permanente o un rotor electromagnético alimentado por un suministro de CC . El campo magnético del rotor se bloquea con el campo magnético giratorio del estator, lo que hace que el rotor gire a la velocidad sincrónica.
El principio de trabajo básico
Cuando la potencia de CA a los devanados del estator, se aplica campo magnético giratorio . se genera un
El rotor, con su campo magnético, se bloquea en este campo magnético giratorio, lo que significa que el rotor sigue el campo magnético del estator.
A medida que interactúan los campos magnéticos, el rotor se sincroniza con el campo rotativo del estator, y ambos giran a la misma velocidad. Es por eso que se llama motor sincrónico : el rotor funciona sincronizado con la frecuencia del suministro de CA.
Dado que la velocidad del rotor coincide con el campo magnético del estator, los motores síncronos funcionan a una velocidad fija determinadas por la frecuencia del suministro de CA y el número de polos en el motor.
Tipos de motores sincrónicos
Los motores sincrónicos vienen en varias configuraciones diferentes, dependiendo del diseño del rotor y la aplicación.
1. Motor sincrónico de imán permanente (PMSM)
En un motor sincrónico de imán permanente , el rotor está equipado con imanes permanentes, que proporcionan el campo magnético para la sincronización con el campo magnético giratorio del estator.
Ventajas : alta eficiencia, diseño compacto y alta densidad de par.
Aplicaciones : Se utiliza en aplicaciones donde se requiere un control de velocidad preciso, como vehículos eléctricos y maquinaria de alta precisión.
2. Motor sincrónico del rotor de la herida
Un motor sincrónico del rotor de la herida utiliza un rotor que se enrolla con devanados de cobre, que están energizados por un suministro de CC a través de anillos deslizantes. Los devanados del rotor producen el campo magnético necesario para la sincronización con el estator.
Ventajas : más robustos que los motores magnéticos permanentes y capaces de resistir niveles de potencia más altos.
Aplicaciones : Se utiliza en grandes sistemas industriales donde se necesitan alta energía y par, como generadores y plantas de energía.
3. Motor sincrónico de histéresis
Un motor sincrónico de histéresis utiliza un rotor con materiales magnéticos que exhiben histéresis (el retraso entre la magnetización y el campo aplicado). Este tipo de motor es conocido por su operación suave y tranquila.
Ventajas : vibración y ruido extremadamente bajo.
Aplicaciones : Común en de relojes , dispositivos de sincronización y otras aplicaciones de bajo torque donde se requiere una operación suave.
Los motores sincrónicos son máquinas potentes, eficientes y precisas que ofrecen un rendimiento constante en aplicaciones que requieren velocidad constante y corrección de factores de potencia . Son particularmente beneficiosos en grandes sistemas industriales, generación de energía y aplicaciones donde la sincronización precisa es crucial. Sin embargo, su complejidad, mayor costo inicial y la necesidad de mecanismos de inicio externos los hacen menos adecuados para ciertas aplicaciones en comparación con otros tipos de motores como los motores de inducción.
Mecanismo del motor DC sin escobillas
Los motores de CC sin escobillas funcionan con dos componentes principales: un rotor que contiene imanes permanentes y un estator equipado con bobinas de cobre que se convierten en electromagnets cuando la corriente fluye a través de ellos.
Estos motores se clasifican en dos tipos: Inrunner (motores de rotor interno) y OPFORNER (motores de rotor externos). En los motores inrunner, el estator se coloca externamente mientras el rotor gira dentro. Por el contrario, en los motores Outunner, el rotor gira fuera del estator. Cuando la corriente se suministra a las bobinas del estator, generan un electroimán con postes norte y sur distintos. Cuando la polaridad de este electromagnet se alinea con la del imán permanente orientado, los polos similares se repelen entre sí, lo que hace que el rotor gire. Sin embargo, si la corriente permanece constante en esta configuración, el rotor girará momentáneamente y luego se detendrá a medida que se alinean los electromagnets opuestos y los imanes permanentes. Para mantener la rotación continua, la corriente se suministra como una señal trifásica, que altera regularmente la polaridad del electromagno.
La velocidad de rotación del motor corresponde a la frecuencia de la señal trifásica. Por lo tanto, para lograr una rotación más rápida, se puede aumentar la frecuencia de la señal. En el contexto de un vehículo de control remoto, acelerando el vehículo al aumentar el acelerador instruye efectivamente al controlador que aumente la frecuencia de conmutación.
¿Cómo funciona el motor DC sin escobillas?
A El motor de CC sin escobillas , a menudo denominado motor sincrónico de imán permanente, es un motor eléctrico conocido por su alta eficiencia, tamaño compacto, bajo ruido y larga vida útil. Encuentra aplicaciones extensas tanto en la fabricación industrial como en los productos de consumo.
La operación de un motor DC sin escobillas se basa en la interacción entre la electricidad y el magnetismo. Comprende componentes como imanes permanentes, un rotor, un estator y un controlador de velocidad electrónico. Los imanes permanentes sirven como la fuente principal del campo magnético en el motor, que generalmente utilizan materiales de tierras raras. Cuando el motor está alimentado, estos imanes permanentes crean un campo magnético estable que interactúa con la corriente que fluye dentro del motor, generando un campo magnético del rotor.
El rotor de un El motor de CC sin escobillas es el componente giratorio y está formado por varios imanes permanentes. Su campo magnético interactúa con el campo magnético del estator, lo que hace que gire. El estator, por otro lado, es la parte estacionaria del motor, que consiste en bobinas de cobre y núcleos de hierro. Cuando la corriente fluye a través de las bobinas del estator, genera un campo magnético variable. Según la ley de inducción electromagnética de Faraday, este campo magnético influye en el rotor, produciendo un par de rotación.
El controlador de velocidad electrónica (ESC) gestiona el estado operativo del motor y regula su velocidad controlando la corriente suministrada al motor. El ESC ajusta varios parámetros, incluidos el ancho de pulso, el voltaje y la corriente, para controlar el rendimiento del motor.
Durante la operación, la corriente fluye a través del estator y el rotor, creando una fuerza electromagnética que interactúa con el campo magnético de los imanes permanentes. Como resultado, el motor gira de acuerdo con los comandos del controlador de velocidad electrónico, produciendo trabajo mecánico que impulsa el equipo o maquinaria conectada.
En resumen, el El motor de CC sin escobillas opera en el principio de interacciones eléctricas y magnéticas que producen un par rotacional entre los imanes permanentes giratorios y las bobinas del estator. Esta interacción impulsa la rotación del motor y convierte la energía eléctrica en energía mecánica, lo que le permite realizar el trabajo.
Control del motor de CC sin escobillas
Para habilitar un El motor de CC sin escobillas para girar, es esencial controlar la dirección y el momento de la corriente que fluye a través de sus bobinas. El siguiente diagrama ilustra el estator (bobinas) y el rotor (imanes permanentes) de un motor BLDC, que presenta tres bobinas etiquetadas como U, V y W, separados 120º separados. La operación del motor se impulsa por la gestión de las fases y las corrientes en estas bobinas. La corriente fluye secuencialmente a través de la fase U, luego la fase V, y finalmente la fase W. La rotación se mantiene cambiando continuamente el flujo magnético, lo que hace que los imanes permanentes sigan el campo magnético giratorio generado por las bobinas. En esencia, la energización de las bobinas U, V y W deben alternarse constantemente para mantener el flujo magnético resultante en movimiento, creando así un campo magnético giratorio que atrae continuamente los imanes del rotor.
Actualmente hay tres métodos de control del motor sin escobillas:
1. Control de onda trapezoidal
El control de la onda trapezoidal, comúnmente denominado control de 120 ° o control de conmutación de 6 pasos, es uno de los métodos más directos para controlar los motores de CC sin escobillas (BLDC). Esta técnica implica aplicar corrientes de onda cuadrada a las fases del motor, que se sincronizan con la curva trapezoidal de EMF del motor BLDC para lograr una generación óptima de torque. El control de la escalera BLDC es adecuado para una variedad de diseños de sistemas de control de motores en numerosas aplicaciones, incluidos electrodomésticos, compresores de refrigeración, sopladores de HVAC, condensadores, unidades industriales, bombas y robótica.
El método de control de onda cuadrada ofrece varias ventajas, incluido un algoritmo de control sencillo y bajos costos de hardware, lo que permite velocidades motoras más altas utilizando un controlador de rendimiento estándar. Sin embargo, también tiene inconvenientes, como fluctuaciones de par significativas, cierto nivel de ruido de corriente y eficiencia que no alcanza su máximo potencial. El control de la onda trapezoidal es particularmente adecuada para aplicaciones donde no se requiere un alto rendimiento rotacional. Este método utiliza un sensor de salón o un algoritmo de estimación no inductivo para determinar la posición del rotor y ejecuta seis conmutaciones (una cada 60 °) dentro de un ciclo eléctrico de 360 ° en función de esa posición. Cada conmutación genera fuerza en una dirección específica, lo que resulta en una precisión posicional efectiva de 60 ° en términos eléctricos. El nombre 'Control de onda trapezoidal ' proviene del hecho de que la forma de onda de corriente de fase se asemeja a una forma trapezoidal.
2. Control de onda sinusoidal
El método de control de onda sinusoidal emplea la modulación de ancho de pulso del vector espacial (SVPWM) para producir un voltaje de onda sinusoidal trifásica, y la corriente correspondiente también es una onda sinusoidal. A diferencia del control de las olas cuadradas, este enfoque no implica pasos de conmutación discretos; En cambio, se trata como si se produzca un número infinito de conmutaciones dentro de cada ciclo eléctrico.
Claramente, el control de las olas sinusoidal ofrece ventajas sobre el control de onda cuadrada, incluidas las fluctuaciones de torque reducidas y menos armónicos de corriente, lo que resulta en una experiencia de control más refinada. Sin embargo, requiere un rendimiento ligeramente más avanzado del controlador en comparación con el control de onda cuadrada, y aún no logra la máxima eficiencia del motor.
3. Control orientado al campo (FOC)
El control orientado al campo (FOC), también denominado control de vectores (VC), es uno de los métodos más efectivos para administrar eficientemente Motores de CC sin escobillas (BLDC) y motores sincrónicos de imán permanente (PMSM). Mientras que el control de onda sinusoidal gestiona el vector de voltaje y controla indirectamente la magnitud de la corriente, no tiene la capacidad de controlar la dirección de la corriente.
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El método de control FOC se puede ver como una versión mejorada del control de onda sinusoidal, ya que permite el control del vector actual, administrando efectivamente el control del vector del campo magnético del estator del motor. Al controlar la dirección del campo magnético del estator, asegura que los campos magnéticos del estator y el rotor permanezcan en un ángulo de 90 ° en todo momento, lo que maximiza la salida de torque para una corriente dada.
4. Control sin sensor
A diferencia de los métodos de control de motor convencionales que dependen de los sensores, el control sin sensor permite que el motor funcione sin sensores como sensores de pasillo o codificadores. Este enfoque utiliza los datos de corriente y voltaje del motor para determinar la posición del rotor. La velocidad del motor se calcula en función de los cambios en la posición del rotor, utilizando esta información para regular la velocidad del motor de manera efectiva.
La principal ventaja del control sin sensor es que elimina la necesidad de sensores, lo que permite una operación confiable en entornos desafiantes. También es rentable, requiere solo tres pines y ocupando un espacio mínimo. Además, la ausencia de sensores de pasillo mejora la vida útil y la confiabilidad del sistema, ya que no hay componentes que puedan dañarse. Sin embargo, un inconveniente notable es que no proporciona un inicio suave. A bajas velocidades o cuando el rotor es estacionario, la fuerza electromotriz posterior es insuficiente, lo que dificulta detectar el punto de cruce cero.
DC cepillado vs. motores sin escobillas
Similitudes entre DC cepillados y motores sin escobillas
Los motores de CC sin escobillas y los motores de CC cepillados comparten ciertas características comunes y principios operativos:
Los motores de CC sin escobillas y cepillados tienen una estructura similar, que comprende un estator y un rotor. El estator produce un campo magnético, mientras que el rotor genera torque a través de su interacción con este campo magnético, transformando efectivamente la energía eléctrica en energía mecánica.
Ambos Los motores de CC sin escobillas y los motores de CC cepillados requieren una fuente de alimentación de CC para proporcionar energía eléctrica, ya que su operación depende de la corriente continua.
Ambos tipos de motores pueden ajustar la velocidad y el par alterando el voltaje o la corriente de entrada, lo que permite flexibilidad y control en varios escenarios de aplicación.
Diferencias entre motores DC cepillados y sin escobillas
Mientras se cepillado y Los motores DC sin escobillas comparten ciertas similitudes, también exhiben diferencias significativas en términos de rendimiento y ventajas. Los motores de CC cepillados utilizan cepillos para conmutar la dirección del motor, lo que permite la rotación. En contraste, los motores sin escobillas emplean control electrónico para reemplazar el proceso de conmutación mecánica.
Tipo de motor de CC sin escobillas
Tipo de motor BESFOC BLDC
Hay muchos tipos de motores de CC sin escobillas vendidos por JkongMotor, y comprender las características y usos de diferentes tipos de motores paso a paso lo ayudarán a decidir qué tipo es mejor para usted.
1. Motor BLDC estándar (rotor interno)
Besfoc suministra NEMA 17, 23, 24, 34, 42, 52 marco y tamaño métrico 36 mm - 130 mm Motor de CC sin escobillas estándar. Los motores (rotor interno) incluyen 3 fases 12V/24V/36V/48V/72V/110V Voltaje de bajo voltaje y 310 V Motores eléctricos de alto voltaje con un rango de potencia de 10W - 3500W y un rango de velocidad de 10 rpm - 10000 rpm. Los sensores de pasillo integrados se pueden usar en aplicaciones que requieren una posición precisa y retroalimentación de velocidad. Si bien las opciones estándar ofrecen una excelente confiabilidad y alto rendimiento, la mayoría de nuestros motores también se pueden personalizar para trabajar con diferentes voltajes, potencias, velocidades, etc. Tipo de eje personalizado/longitud y bridas de montaje están disponibles a pedido.
2. Motor BLDC engranado
Un motor con engranaje de CC sin escobillas es un motor con una caja de cambios incorporada (que incluye una caja de cambios espolón, caja de cambios de gusano y caja de cambios planetaria). Los engranajes están conectados al eje de transmisión del motor. Esta imagen muestra cómo la caja de cambios se acomoda en la carcasa del motor.
Las cajas de cambios juegan un papel crucial en la reducción de la velocidad de los motores de CC sin escobillas al tiempo que mejora el par de salida. Por lo general, los motores de CC sin escobillas funcionan de manera eficiente a velocidades que van desde 2000 a 3000 rpm. Por ejemplo, cuando se combina con una caja de cambios que tiene una relación de transmisión de 20: 1, la velocidad del motor puede disminuir a alrededor de 100 a 150 rpm, lo que resulta en un aumento de veinte veces en el par.
Además, la integración del motor y la caja de engranajes dentro de una sola carcasa minimiza las dimensiones externas de los motores de CC sin escobillas, optimizando el uso del espacio de la máquina disponible.
3. Motor de bombardeo de rotor exterior
Los avances recientes en tecnología están llevando al desarrollo de equipos y herramientas de energía al aire libre más potentes. Una innovación notable en las herramientas eléctricas es el diseño del motor sin escobillas del rotor externo.
Rotor exterior Los motores de CC sin escobillas , o motores sin escobillas alimentados externamente, cuentan con un diseño que incorpora el rotor en el exterior, lo que permite una operación más suave. Estos motores pueden lograr un mayor par que los diseños de rotor interno de tamaño similar. El aumento de la inercia proporcionada por los motores de rotor externos los hace particularmente adecuados para aplicaciones que requieren bajo ruido y un rendimiento constante a velocidades más bajas.
En un motor del rotor exterior, el rotor se coloca externamente, mientras que el estator se encuentra dentro del motor.
Rotor exterior Los motores de CC sin escobillas suelen ser más cortos que sus contrapartes de rotores internos, ofreciendo una solución rentable. En este diseño, los imanes permanentes se fijan a una carcasa del rotor que gira en torno a un estator interno con devanados. Debido a la mayor inercia del rotor, los motores de los rotores exteriores experimentan una ondulación de torque más baja en comparación con los motores de rotor interno.
4. Motor BLDC integrado
Los motores integrados sin escobillas son productos mechatrónicos avanzados diseñados para su uso en sistemas de control y automatización industrial. Estos motores vienen equipados con un chip de controlador de motor CC DC especializado y de alto rendimiento, que proporciona numerosas ventajas, que incluyen alta integración, tamaño compacto, protección completa, cableado sencillo y confiabilidad mejorada. Esta serie ofrece una gama de motores integrados con potencias de 100 a 400W. Además, el controlador incorporado utiliza tecnología PWM de vanguardia, lo que permite que el motor sin escobillas funcione a altas velocidades con vibración mínima, bajo ruido, excelente estabilidad y alta confiabilidad. Los motores integrados también cuentan con un diseño de ahorro de espacio que simplifica el cableado y reduce los costos en comparación con los componentes tradicionales de motor y accionamiento separados.
Cómo elegir el conductor del motor DC sin escobillas
1. Seleccionar un motor sin escobillas adecuado
Empiece por elegir un Motor de CC sin escobillas basado en sus parámetros eléctricos. Es esencial determinar las especificaciones clave, como el rango de velocidad deseado, el par, el voltaje nominal y el par nominal antes de seleccionar el motor sin escobillas apropiado. Por lo general, la velocidad nominal para motores sin escobillas es de alrededor de 3000 rpm, con una velocidad de funcionamiento recomendada de al menos 200 rpm. Si es necesario un funcionamiento prolongado a velocidades más bajas, considere usar una caja de cambios para reducir la velocidad mientras aumenta el torque.
A continuación, seleccione un Motor de CC sin escobillas de acuerdo con sus dimensiones mecánicas. Asegúrese de que las dimensiones de instalación del motor, las dimensiones del eje de salida y el tamaño general sean compatibles con su equipo. Ofrecemos opciones de personalización para motores sin escobillas en varios tamaños según los requisitos del cliente.
2. Elegir el conductor sin escobillas correcto
Seleccione el controlador apropiado según los parámetros eléctricos del motor sin escobillas. Al elegir un controlador, confirme que la potencia nominal del motor y el voltaje caen dentro del rango permitido del conductor para garantizar la compatibilidad. Nuestra gama de controladores sin escobillas incluye modelos de bajo voltaje (12-60 VCC) y modelos de alto voltaje (VAC 110/220), adaptados para motores de bajo voltaje y alto voltaje sin escobillas, respectivamente. Es importante no mezclar estos dos tipos.
Además, considere el tamaño de la instalación y los requisitos de disipación de calor del conductor para asegurarse de que funcione de manera efectiva en su entorno.
Ventajas y desventajas de los motores DC sin escobillas
Ventajas
Los motores de CC sin escobillas (BLDC) ofrecen varios beneficios en comparación con otros tipos de motor, que incluyen tamaño compacto, alta potencia de salida, baja vibración, ruido mínimo y vida útil extendida. Aquí hay algunas ventajas clave de los motores BLDC:
Eficiencia : los motores BLDC pueden administrar continuamente el torque máximo, a diferencia de los motores cepillados, que logran un par máximo solo en puntos específicos durante la rotación. En consecuencia, los motores BLDC más pequeños pueden generar una potencia significativa sin la necesidad de imanes más grandes.
Controlabilidad : estos motores se pueden controlar con precisión a través de mecanismos de retroalimentación, lo que permite la entrega exacta de torque y velocidad. Esta precisión mejora la eficiencia energética, reduce la generación de calor y extiende la duración de la batería en aplicaciones que funcionan con baterías.
Longevidad y reducción de ruido : sin cepillos para desgastar, los motores BLDC tienen una vida útil más larga y producen un ruido eléctrico más bajo. Por el contrario, los motores cepillados crean chispas durante el contacto entre los cepillos y el conmutador, lo que resulta en ruido eléctrico, lo que hace que los motores de BLDC sean preferibles en aplicaciones sensibles al ruido.
Las ventajas adicionales incluyen:
Mayor eficiencia y densidad de potencia en comparación con los motores de inducción (aproximadamente el 35% de reducción en el volumen y el peso para la misma salida).
Larga vida útil y operación silenciosa debido a los rodamientos de bolas de precisión.
Un amplio rango de velocidad y una salida completa del motor debido a una curva de torque lineal.
Reducción de emisiones de interferencia eléctrica.
Intercambiabilidad mecánica con motores paso a paso, reduciendo los costos de construcción y el aumento de la variedad de componentes.
Desventajas
A pesar de sus beneficios, los motores sin escobillas tienen algunos inconvenientes. La sofisticada electrónica requerida para unidades sin escobillas dan como resultado costos generales más altos en comparación con los motores cepillados.
El método de control orientado al campo (FOC), que permite un control preciso del tamaño y la dirección del campo magnético, proporciona torque estable, bajo ruido, alta eficiencia y respuesta dinámica rápida. Sin embargo, viene con altos costos de hardware, requisitos de rendimiento estrictos para el controlador y la necesidad de que los parámetros del motor coincidan estrechamente.
Otra desventaja es que los motores sin escobillas pueden experimentar famosos en el inicio debido a la reactancia inductiva, lo que resulta en una operación menos suave en comparación con los motores cepillados.
Además, Los motores DC sin escobillas requieren conocimientos y equipos especializados para el mantenimiento y la reparación, lo que los hace menos accesibles para los usuarios promedio.
Usos y aplicaciones de motores DC sin escobillas
Los motores DC sin escobillas (BLDC) se utilizan ampliamente en varias industrias, incluida la automatización industrial, el automóvil, el equipo médico y la inteligencia artificial, debido a su longevidad, bajo ruido y alto torque.
1. Automatización industrial
En automatización industrial, Los motores de CC sin escobillas son cruciales para aplicaciones como servomotores, máquinas herramientas CNC y robótica. Sirven como actuadores que controlan los movimientos de los robots industriales para tareas como pintura, ensamblaje de productos y soldadura. Estas aplicaciones exigen motores de alta precisión y alta eficiencia, que los motores BLDC están bien equipados para proporcionar.
2. Vehículos eléctricos
Los motores DC sin escobillas son una aplicación significativa en vehículos eléctricos, particularmente que sirven como motores de transmisión. Son especialmente cruciales en los reemplazos funcionales que exigen un control preciso y en las áreas donde los componentes se utilizan con frecuencia, lo que requiere un rendimiento duradero. Después de los sistemas de dirección asistida, los motores del compresor de aire acondicionado representan una aplicación primaria para estos motores. Además, los motores de tracción para vehículos eléctricos (EV) también presentan una oportunidad prometedora para los motores DC sin escobillas. Dado que estos sistemas funcionan con energía de batería limitada, es esencial que los motores sean eficientes y compactos para acomodar limitaciones de espacio estricto.
Dado que los vehículos eléctricos requieren motores que sean eficientes, confiables y livianos para ofrecer motores de CC sin escobillas, que poseen estas cualidades, se utilizan ampliamente en sus sistemas de accionamiento.
3. Aeroespacial y drones
En el sector aeroespacial, Los motores de CC sin escobillas se encuentran entre los motores eléctricos más utilizados debido a su rendimiento excepcional, lo cual es crucial en estas aplicaciones. La tecnología aeroespacial moderna se basa en motores de CC sin escobillas potentes y eficientes para varios sistemas auxiliares dentro de las aeronaves. Estos motores se utilizan para controlar las superficies de vuelo y los sistemas de alimentación en la cabina, como bombas de combustible, bombas de presión de aire, sistemas de suministro de energía, generadores y equipos de distribución de energía. El rendimiento sobresaliente y la alta eficiencia de los motores de CC sin escobillas en estos roles contribuyen al control preciso de las superficies de vuelo, asegurando la estabilidad y la seguridad de los aviones.
En tecnología de drones, Los motores de CC sin escobillas se utilizan para controlar varios sistemas, incluidos sistemas de interferencia, sistemas de comunicación y cámaras. Estos motores abordan efectivamente los desafíos de la alta carga y la respuesta rápida, ofreciendo una alta potencia de salida y una respuesta rápida para garantizar la confiabilidad y el rendimiento de los drones.
4. Equipo médico
Los motores de CC sin escobillas también se emplean ampliamente en equipos médicos, incluidos dispositivos como corazones artificiales y bombas de sangre. Estas aplicaciones requieren motores que sean de alta precisión, confiables y livianos, todas las cuales son características que pueden proporcionar los motores de CC sin escobillas.
Como un motor altamente eficiente, de bajo ruido y duradero, Los motores de CC sin escobillas se utilizan ampliamente en el sector de equipos médicos. Su integración en dispositivos como aspiradores médicos, bombas de infusión y lechos quirúrgicos ha mejorado la estabilidad, precisión y confiabilidad de estas máquinas, contribuyendo significativamente a los avances en tecnología médica.
5. Inicio inteligente
Dentro de los sistemas domésticos inteligentes, Los motores DC sin escobillas se emplean en varios electrodomésticos, incluidos ventiladores circulantes, humidificadores, deshumidificadores, ambientadores de aire, ventiladores de calefacción y enfriamiento, secadores de manos, cerraduras inteligentes y puertas eléctricas y ventanas. El cambio de los motores de inducción a los motores de CC sin escobillas y sus controladores correspondientes en los electrodomésticos satisfacen mejor las demandas de eficiencia energética, sostenibilidad ambiental, inteligencia avanzada, bajo ruido y comodidad del usuario.
Los motores de CC sin escobillas se han utilizado durante mucho tiempo en la electrónica de consumo, incluidas lavadoras, sistemas de aire acondicionado y aspiradoras. Más recientemente, han encontrado aplicaciones en los fanáticos, donde su alta eficiencia ha reducido significativamente el consumo de electricidad.
En resumen, los usos prácticos de Los motores DC sin escobillas prevalecen en la vida cotidiana. Los motores de CC sin escobillas (BLDC) son eficientes, duraderos y versátiles, que sirven una amplia gama de aplicaciones en diferentes industrias. Su diseño, varios tipos y aplicaciones los posicionan como componentes esenciales en tecnología y automatización contemporánea.
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