Durante varios años, hemos visto que los motores sin escobillas comienzan a dominar el accionamiento de herramientas inalámbricas en la industria de herramientas profesionales.Esto es genial, pero ¿cuál es el problema?¿Es realmente importante siempre que pueda atornillar ese tornillo para madera?Mmm, sí.Existen diferencias y efectos significativos cuando se trata de motores con escobillas y motores sin escobillas.
Antes de profundizar en los motores con escobillas y sin escobillas de dos pies, primero comprendamos el conocimiento básico del principio de funcionamiento real de los motores de CC.Cuando se trata de accionar motores, todo está relacionado con los imanes.Los imanes con cargas opuestas se atraen entre sí.La idea básica de un motor de CC es mantener la carga eléctrica opuesta de la parte giratoria (rotor) atraída por el imán inamovible (estator) que se encuentra frente a él, empujando así continuamente hacia adelante.Es un poco como poner un Boston Butter Donut en un palo frente a mí cuando corro: ¡seguiré intentando agarrarlo!
La pregunta es cómo mantener los donuts en movimiento.No existe una manera fácil de hacerlo.Comienza con un conjunto de imanes permanentes (imanes permanentes).Un conjunto de electroimanes cambia de carga (invirtiendo la polaridad) a medida que giran, por lo que siempre hay un imán permanente con la carga opuesta que puede moverse.Además, la carga similar que experimenta la bobina electromagnética a medida que cambia la empujará hacia afuera.Cuando miramos motores con escobillas y motores sin escobillas, la clave es cómo cambia la polaridad del electroimán.
En un motor con escobillas, hay cuatro componentes básicos: imanes permanentes, armaduras, anillos de conmutación y escobillas.El imán permanente constituye el exterior del mecanismo y no se mueve (estator).Uno está cargado positivamente y el otro negativamente, creando un campo magnético permanente.
La armadura es una bobina o una serie de bobinas que se convierten en un electroimán cuando se energizan.Esta es también la parte giratoria (rotor), normalmente hecha de cobre, pero también se puede utilizar aluminio.
El anillo del conmutador se fija a la bobina del inducido en dos (configuración de 2 polos), cuatro (configuración de 4 polos) o más componentes.Giran con la armadura.Finalmente, las escobillas de carbón permanecen en su lugar y transfieren la carga a cada conmutador.
Una vez que se energiza la armadura, la bobina cargada será atraída hacia el imán permanente con carga opuesta.Cuando el anillo del conmutador que se encuentra encima también gira, se mueve de la conexión de una escobilla de carbón a la siguiente.Cuando llegue al siguiente cepillo, recibirá una inversión de polaridad y ahora será atraído por otro imán permanente mientras es repelido por el mismo tipo de carga eléctrica.De manera tangible, cuando el conmutador llega a la escobilla negativa, ahora es atraído por el imán permanente positivo.El conmutador llega a tiempo para formar una conexión con el cepillo del electrodo positivo y seguir hasta el imán permanente negativo.Las escobillas están en pares, por lo que la bobina positiva atraerá hacia el imán negativo y la bobina negativa atraerá hacia el imán positivo al mismo tiempo.
Es como si fuera una bobina de armadura persiguiendo un Boston Butter Donut.Estuve cerca, pero luego cambié de opinión y busqué un batido más saludable (mi polaridad o deseo cambiaron).Después de todo, los donuts son ricos en calorías y grasas.Ahora busco batidos mientras me alejan de la crema Boston.Cuando llegué allí, me di cuenta de que las donas son mucho mejores que los batidos.Mientras apriete el gatillo, cada vez que llegue al siguiente pincel, cambiaré de opinión y al mismo tiempo perseguiré los objetos que me gustan en un círculo frenético.Es la aplicación definitiva para el TDAH.Además, somos dos allí, por lo que los Boston Butter Donuts and Smoothies siempre son perseguidos con entusiasmo por uno de nosotros, pero indeciso.
En un motor sin escobillas, se pierde el conmutador y las escobillas y se obtiene un controlador electrónico.El imán permanente actúa ahora como rotor y gira en su interior, mientras que el estator ahora está compuesto por una bobina electromagnética fija externa.El controlador suministra energía a cada bobina según la carga requerida para atraer el imán permanente.
Además de mover cargas electrónicamente, el controlador también puede proporcionar cargas similares para contrarrestar los imanes permanentes.Como las cargas del mismo tipo están opuestas, esto empuja al imán permanente.Ahora el rotor se mueve debido a las fuerzas de tracción y empuje.
En este caso, los imanes permanentes se están moviendo, por lo que ahora somos mi compañero de carrera y yo.Ya no cambiamos la idea de lo que queremos.En cambio, sabíamos que yo quería Boston Butter Donuts y mi pareja quería batidos.
Los controladores electrónicos permiten que nuestros respectivos placeres del desayuno se muevan frente a nosotros, y hemos estado persiguiendo las mismas cosas todo el tiempo.El controlador también coloca cosas que no queremos detrás para dar impulso.
Los motores de CC con escobillas son piezas relativamente simples y económicas de fabricar (aunque el cobre no se ha abaratado).Dado que un motor sin escobillas requiere un comunicador electrónico, en realidad estás empezando a construir una computadora en una herramienta inalámbrica.Ésta es la razón por la que aumenta el coste de los motores sin escobillas.
Por razones de diseño, los motores sin escobillas tienen muchas ventajas sobre los motores con escobillas.La mayoría de ellos están relacionados con la pérdida de escobillas y conmutadores.Dado que la escobilla necesita estar en contacto con el conmutador para transferir la carga, también provoca fricción.La fricción reduce la velocidad alcanzable y al mismo tiempo genera calor.Es como andar en bicicleta con frenos ligeros.Si tus piernas usan la misma fuerza, tu velocidad disminuirá.Por el contrario, si quieres mantener la velocidad, necesitas obtener más energía de tus piernas.También calentarás las llantas debido al calor de fricción.Esto significa que, en comparación con los motores con escobillas, los motores sin escobillas funcionan a una temperatura más baja.Esto les confiere una mayor eficiencia, por lo que convierten más energía eléctrica en energía eléctrica.
Las escobillas de carbón también se desgastarán con el tiempo.Esto es lo que provoca chispas en el interior de algunas herramientas.Para mantener la herramienta en funcionamiento, el cepillo debe reemplazarse de vez en cuando.Los motores sin escobillas no requieren este tipo de mantenimiento.
Aunque los motores sin escobillas requieren controladores electrónicos, la combinación rotor/estator es más compacta.Esto genera oportunidades para un peso más ligero y un tamaño más compacto.Es por eso que vemos muchas herramientas como el destornillador de impacto Makita XDT16 con un diseño ultracompacto y una potencia potente.
Parece haber un malentendido sobre los motores sin escobillas y el par.El diseño del motor con o sin escobillas en sí mismo no indica realmente la magnitud del par.Por ejemplo, el par real del primer taladro percutor de combustible Milwaukee M18 era menor que el del modelo cepillado anterior.
Sin embargo, al final el fabricante se dio cuenta de algunas cosas muy críticas.La electrónica utilizada en los motores sin escobillas puede proporcionar más potencia a estos motores cuando sea necesario.
Dado que los motores sin escobillas ahora utilizan control electrónico avanzado, pueden detectar cuándo comienzan a desacelerar bajo carga.Siempre que la batería y el motor estén dentro del rango de temperatura especificado, la electrónica del motor sin escobillas puede solicitar y recibir más corriente del paquete de baterías.Esto permite que herramientas como sierras y taladros sin escobillas mantengan velocidades más altas bajo carga.Esto los hace más rápidos.Suele ser mucho más rápido.Algunos ejemplos de esto incluyen Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage y DeWalt Perform and Protect.
Estas tecnologías integran a la perfección los motores, las baterías y los componentes electrónicos de la herramienta en un sistema cohesivo para lograr un rendimiento y un tiempo de ejecución óptimos.
Conmutación: cambie la polaridad de la carga, encienda el motor sin escobillas y manténgalo girando.A continuación, es necesario controlar la velocidad y el par.La velocidad se puede controlar cambiando el voltaje del estator del motor BLDC.Modular el voltaje a una frecuencia más alta le permite controlar la velocidad del motor en mayor grado.
Para controlar el par, cuando la carga de par del motor supera un cierto nivel, se puede reducir el voltaje del estator.Por supuesto, esto introduce requisitos clave: monitorización del motor y sensores.
Los sensores de efecto Hall proporcionan una forma económica de detectar la posición del rotor.También pueden detectar la velocidad mediante el tiempo y la frecuencia de conmutación del sensor de sincronización.
Nota del editor: consulte nuestro artículo ¿Qué es un motor sin escobillas sin sensores? para saber cómo la tecnología avanzada de motores BLDC cambia las herramientas eléctricas.
La combinación de estos beneficios tiene otro efecto: una vida más larga.Aunque la garantía para motores (y herramientas) con y sin escobillas dentro de la marca suele ser la misma, puede esperar una vida útil más larga para los modelos sin escobillas.Por lo general, esto puede transcurrir varios años más allá del período de garantía.
¿Recuerda cuando dije que los controladores electrónicos son esencialmente computadoras en sus herramientas?Los motores sin escobillas también son el punto de inflexión para que las herramientas inteligentes impacten la industria.Sin la dependencia de los motores sin escobillas de la comunicación electrónica, la tecnología de un solo botón de Milwaukee no funcionaría.
En el reloj, Kenny explora en profundidad las limitaciones prácticas de varias herramientas y compara las diferencias.Después de salir del trabajo, su fe y el amor por su familia son su principal prioridad.Por lo general, estarás en la cocina, andarás en bicicleta (él es un triatlón) o llevarás a la gente a pasar un día pescando en la Bahía de Tampa.
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Gracias por la explicación.Esto es algo que me he estado preguntando durante mucho tiempo, ya que la mayoría de la gente está a favor de los modelos sin escobillas (al menos utilizados como argumento a favor de herramientas eléctricas y drones más caros).
Quiero saber: ¿el controlador también detecta la velocidad?¿No hay que hacerlo para sincronizar?¿Tiene elementos Hall que detectan (rotan) imanes?
No todos los motores sin escobillas son mejores que todos los motores con escobillas.Quiero ver cómo se compara la duración de la batería del Gen 5X con la de su predecesor X4 bajo cargas de moderadas a pesadas.En cualquier caso, los cepillos casi nunca son un factor que limite la vida.La velocidad original del motor de las herramientas inalámbricas es de aproximadamente 20.000 a 25.000.Y a través del juego de engranajes planetarios lubricados, la reducción es de aproximadamente 12:1 en la marcha alta y de aproximadamente 48:1 en la marcha baja.El mecanismo de disparo y los cojinetes del rotor del motor que soportan el rotor de 25.000 RPM en la corriente de aire polvoriento suelen ser puntos débiles.
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Hora de publicación: 31-ago-2021