Entendiendo los motores BLDC: guía profesional

¿Qué es un motor BLDC?

Motor BLDC, acrónimo de motor eléctrico de corriente continua sin escobillas (brushless direct current), es un tipo de motor síncrono alimentado por corrientes continuas a través de fuente de alimentación conmutada o inversor que transfieren potencia de CC a CA para impulsar cada etapa en sistema de control de lazo cerrado. También conocido como motor BL, motor conmutado electrónicamente (EC), y motores síncronos de CC. Tanto inversor como fuente conmutada son dispositivos electrónicos de potencia que alteran y transmiten electricidad de CC a CA.

Los motores BLDC proporcionan pulsos, breves ráfagas de voltaje de CC con ascenso y decaimiento abruptos, a los devanados del motor que regulan velocidad y par. Los motores de CC sin escobillas reemplazaron el diseño de escobillas o conmutadores, usados en motores eléctricos convencionales.

Ventajas sobre motores de CC con escobillas: operación a alta velocidad, control electrónico ideal, bajo mantenimiento y longevidad del equipo, y alta relación potencia-peso. Usados en amplia variedad: equipos periféricos de computadora (unidades de disco), herramientas eléctricas diversas, y aplicaciones aeroespaciales y automotrices. Por último, motores BLDC tienen disposición de accionamiento directo que reemplazó correas de goma y cajas de cambios en lavadoras actuales.

¿Cómo funciona un motor BLDC?

Elementos vitales: imanes permanentes y armadura rotativa en el interior. Los imanes permanentes en el exterior son estacionarios, llamados "estatores". La armadura, o "rotor", gira y contiene electroimán. En motores BLDC, los imanes permanentes giran alrededor del rotor fijo, eliminando problemas de conexión de corrientes y rotor móvil. Los motores BLDC están "volteados" en el ciclo, sin necesidad de escobillas para alterar campo electromagnético. El controlador computarizado carga electroimanes en el estator y gira la armadura 360 grados completos.

Comparado con estructura y principio de motores BLDC, en motor de CC con escobillas, la armadura gira 180 grados al transferir corriente al rotor. Para permitir rotación de 360°, polos del imán deben invertirse, y escobillas contactan el estator al girar la armadura, alterando campo magnético. La unidad de control electrónico elimina necesidad de escobillas o ensamblaje de conmutador en motores CC con escobillas y permite al BLDC conmutar fases consistentemente para seguir funcionando.

Elementos centrales incluyen imán permanente, construcción similar a motor PMS (síncrono de imán permanente). Estructura también similar a motors de reluctancia conmutada o asíncronos. Al usar imán de neodimio, motores BLDC se subdividen en tres estilos: out-runner, in-runner, o axial. La diferencia está en relación entre estator y rotor. En out-runner, rotor rodea al estator; en in-runner, rotor es rodeado por estatores; en axial, estator y rotor son paralelos en forma plana.

Aplicaciones de motores BLDC

Preferidos por operación silenciosa, cuerpo más ligero y vidas útiles mucho más largas. Gracias al control de corriente por computadoras, proporcionan control de movimiento de alta precisión. Beneficios hacen que se usen ampliamente en equipos modernos especialmente cuando se requieren bajo ruido, baja producción de calor y funcionamiento consistente.

Aplicaciones de control de movimiento

Ampliamente usados como accionamientos de bombas, ventiladores de movimiento, o husillos en aplicaciones de velocidad ajustable. Motores CC sin escobillas construyen alto par con respuesta de velocidad ideal. Además, tienen considerable eficiencia energética y propiedades térmicas ideales. En control de movimiento, usan sistema de control electrónico y sensor de respuesta de posición del rotor para recibir respuesta de velocidad.

Comúnmente utilizados como motores servo en accionamientos servo de máquinas herramienta. Motores servo son núcleo de posicionamiento de alta precisión, control de movimiento y otras operaciones mecánicas. Aunque motores paso a paso de CC también pueden usarse, trabajan con control de lazo abierto y generalmente tienen pulsaciones de par. En conclusión, motores BLDC son más ideales como servo por control preciso que depende de controlador de lazo cerrado y suministra operación de accionamiento estable y consistente.

Equipos de transporte

Hoy, motores BLDC se encuentran en amplia variedad de equipos de transporte: vehículos eléctricos/híbridos, aviones eléctricos, bicicletas eléctricas, etc. Muchas bicicletas eléctricas usan motores BLDC integrados en buje de rueda con imanes conectados y girando con ruedas. Mismo principio en ruedas de patinetes auto-equilibrados eléctricos.

Herramientas eléctricas inalámbricas

También comúnmente usados en amplia variedad de herramientas inalámbricas: cortabordes, taladros, destornilladores, sierras. Ventajas como ligereza y alta eficiencia son factores importantes, especialmente para selección de herramientas manuales inalámbricas.