¿Cuál es la diferencia entre un motor con escobillas y un motor sin escobillas?

Motor de CA sin escobillas

En un motor sin núcleo con escobilla, hay un espacio (capa de aire) entre la bobina giratoria y la carcasa del motor, por lo que el calor generado por la energización no se transfiere fácilmente al exterior.En cambio, en los motores sin escobillas, el imán gira y la bobina está fijada en estrecho contacto con el lado del núcleo exterior, por lo que el calor de la bobina se transfiere fácilmente al exterior, lo que da lugar a una disipación de calor de alta eficiencia. Si la temperatura en el interior del motor aumenta demasiado, el imán puede desmagnetizarse y el rendimiento puede deteriorarse.Por esta razón, los sistemas sin escobillas con alta disipación de calor son más ventajosos para usos de mayor potencia.

En los motores con escobillas, el conmutador en el lado del rotor y la escobilla en el lado del estator se deslizan mientras se energizan. En los motores sin escobillas, el circuito de accionamiento controla la bobina externa, por lo que no hay punto de contacto, y esto, junto con la alta disipación de calor, significa que se puede aplicar una gran corriente al motor.

Ventajas e inconvenientes del motor de corriente continua sin escobillas

Un motor de corriente continua con escobillas tiene imanes permanentes dentro de su cuerpo exterior con un inducido giratorio en su interior. Los imanes permanentes son estacionarios y se denominan “estator”. El inducido giratorio contiene un electroimán y se llama “rotor”.

En un motor de corriente continua con escobillas, el rotor gira 180 grados cuando se aplica una corriente eléctrica al inducido. Para ir más allá de los 180 grados iniciales, los polos del electroimán deben girar. Las escobillas de carbón entran en contacto con el estator cuando el rotor gira, invirtiendo el campo magnético y permitiendo que el rotor gire 360 grados.

Al igual que un motor con escobillas, un motor sin escobillas funciona alternando la polaridad de los bobinados dentro del motor. Es esencialmente un motor con escobillas del revés, lo que elimina la necesidad de escobillas. En un motor de corriente continua sin escobillas, los imanes permanentes se colocan en el rotor y los electroimanes en el estator. Un controlador electrónico de velocidad (ESC) regula o “conmuta” la carga de los electroimanes en el estator, para permitir que el rotor se desplace 360 grados.

Alimentación del motor sin escobillas

Construí un pequeño ascensor para un proyecto de ciencias en la escuela primaria.    Por supuesto, funcionó muy bien durante la fase de pruebas, pero no funcionó cuando era necesario.    Utilicé madera para construir la estructura del hueco del ascensor, y usé un sistema de poleas con cuerdas para subir y bajar una caja de cartón.    (Esto fue antes de aprender las relaciones entre engranajes y poleas, por lo que mi ascensor se parecía más a un asiento eyector que a un ascensor).

Para el control del movimiento, utilicé una batería, un interruptor y un motor de corriente continua para mi proyecto.    En resumen, como estaba tan concentrado en las pruebas, la batería se agotó antes de la demostración.    En retrospectiva, debería haber cambiado la batería justo antes de la demostración.    Aun así, el profesor me puso una buena nota, ya que alguien fue testigo del funcionamiento del ascensor y me avaló.

Hay dos tipos de motores de corriente continua: con escobillas y sin escobillas.    Ambos son motores de corriente continua de imán permanente, ya que ambos utilizan un rotor de imán permanente segmentado.    Estos motores se utilizan normalmente para aplicaciones de control de velocidad.

Cómo funciona un motor de corriente continua sin escobillas

Los taladros inalámbricos con motores sin escobillas aparecieron en la última década y rápidamente ganaron terreno a los modelos tradicionales con escobillas. Ahora representan entre el 30% y el 50% del mercado de taladros inalámbricos. “También son el segmento de mayor crecimiento”, dice Courtney Pennicooke, analista de mercado de Consumer Report para taladros sin cable.

Todos los taladros inalámbricos convierten la electricidad en energía utilizando la acción de atracción y repulsión de los imanes para hacer girar el eje. Los motores con escobillas requieren pequeñas escobillas metálicas que trabajen con los imanes para mantener el eje girando. Los modelos sin escobillas tienen una placa de circuito electrónico y un sensor para hacer lo mismo. Esto tiene varias ventajas en cuanto a rendimiento, fiabilidad y durabilidad. Los motores sin escobillas son:

Como no hay escobillas que rocen con nada, no se pierde energía debido a la fricción. Esto significa que los motores sin escobillas son más eficientes energéticamente que los taladros con escobillas y pueden funcionar con baterías hasta un 50% más de tiempo. “Esa eficiencia energética se traduce en taladros más potentes, ya que las escobillas no suponen ninguna limitación mecánica”, afirma John Banta, jefe de proyecto de pruebas de CR.