E-Radiocontrol
Circuitos Electronicos de Radio Control








Bienvenido > Motores Brushless


Motores Brushless

La informacion en esta seccion fue traducida y adaptada desde:
http://www.solcon.nl/gjkool/
http://www.southernsoaringclub.org.za/
http://groups.yahoo.com/group/lrk-torquemax/

Que es un motor brushless?

La palabra brushless se puede traducir como "sin escobillas", las escobillas son los elementos que hacen contacto en el colector de un motor comun. En los motores de DC mas pequeños, son de una aleacion de cobre y en motores mas grandes son de un compuesto a base de carbon.
Estos motores carecen de colector y escobillas o carbones. Entonces como funcionan? Es simple, en vez de funcionar en DC funcionan en AC, la mayoria se alimentan con una señal trifasica, esta señal idealmente deberia ser sinusoidal, pero en la practica son pulsos, haciendo que la señal sea un continua pulsante o bien una continua con mucho componente de AC sin embargo se los clasifica como de DC porque al igual que los motores comunes tienen imanes permanentes.


Tipico motor  brushless comercial de marca Hacker

Estos imanes son atraidos por la polaridad de un campo magnetico generado en las bobinas, las cuales como deciamos reciben pulsos en un patron especifico. Si queremos que el motor gire mas rapido, simplemente hacemos girar el campo magnetico secuencial a mayor velocidad. O lo que seria lo mismo a aumentar la frecuencia de los pulsos.


Materiales para armar un motor brushless

Si tenemos un motor electrico comun y le aumentamos la tension en los terminales del mismo, veremos que aumenta la velocidad pero tambien aumenta la corriente de consumo. En un motor brushless la corriente y la velocidad son en cierto punto independientes. Es el circuito regulador de velocidad el que se encarga de suministrar solo la corriente necesaria para una determinada RPM. Si alimentamos con mucha corriente, significa que estamos desperdiciando la capacidad de la bateria en esa corriente que no es aprovechada, si en cambio, alimentamos con poca corriente, el pulso de EMF sera mayor al pulso de alimentacion y por lo tanto el motor eventualmente se detendra.


Motor casero modificado desde un CD-ROM


Imanes de 6x6x1.4mm



Circuitos Reguladores de Velocidad (ESC)

Los reguladores de velocidad son los encargados de hacer andar el motor, en el caso de radiocontrol, lo que hacen es medir el tiempo de 1ms a 2ms como un servo estandard y transformarlo en un maximo y minimo de RPMs para el motor.



Tienen basicamente dos formas de operar, puede ser seteado a una cierta cantidad de vueltas, supongamos 7000 RPMs, para la cual deberia entregar cierta corriente programada. Si la carga aumenta, como podria ser el caso de un rotor de helicoptero, entonces el regulador, deberia entregar mas corriente para que se mantengan esas 7000 RPMs. El regulador controla la forma del pulso contraelectromotriz (EMF) y asi ajusta la corriente de salida.

La otra forma, la cual es la mas comun y que usa la mayoria es que el motor inyecta un cierto valor de corriente y luego mide cual es la velocidad del motor al medir el EMF. De esta forma se auto ajusta.

Aqui hay circuitos electronicos reguladores de velocidad

Ventajas y Desventajas

Los motores brushless tienen muchas ventajas por sobre los motores brushed (con escobillas) entre ellas las mas nombradas son:

  • Mayor eficiencia (menos perdida por calor)
  • Mayor rendimiento (mayor duracion de las baterias para la misma potencia)
  • Menor peso para la misma potencia
  • Conmutacion electronica basada en sensores de posicion de efecto Hall
  • Requieren menos mantenimiento al no tener escobillas
  • Relacion velocidad/par motor es casi una constante
  • Mayor potencia para el mismo tamaño
  • Mejor disipacion de calor
  • Rango de velocidad elevado al no tener limitacion mecanica.
  • Menor ruido electronico (menos interferencias en otros circuitos)

Los motores brushless practicamente no hacen ruido!! :)

Desventajas de un motor brushless
  • Mayor costo de construccion
  • El control es mediante un circuito caro y complejo
  • Siempre hace falta un control electronico para que funcione, que a veces duplica el costo

Motores comunes de DC

Son los motores mas usados en juguetes que usan pilas y como deciamos mas arriba se caracterizan por tener un colector y escobillas o carbones para hacer contacto con las delgas de cobre. Se utilizan en aeromodelismo hoy por hoy tambien, aunque estan siendo remplazados por los motores brushless.


Detalle de un corte de un motor brushed comun

Tambien requieren de un control electronico para regular la potencia desde 0 a 100% cuando la señal del canal PPM varia de 1ms a 2ms.


Motor brushed comercial, modelo Speed 400
En esta seccion hay un motor de estos modificado para ser brushless.
En las siguientes fotos se puede observar un motor desarmado y los componentes que lo integran.


Tapa con las escobillas, rotor y carcasa


Interior de la carcasa

Ventajas de un motor comun o brushed
  • Control mediante solo dos cables
  • Se le remplazan las escobillas y se le extiende la vida util
  • Bajo costo de construccion
  • Control mediante un circuito simple y economico
  • No se necesita un control para una velocidad constante
  • Puede funcionar en un ambiente de condiciones extremas ya que no tiene electronica asociada

Desventajas de un motor brushed
  • Requiere un mantenimiento periodico
  • La relacion velocidad/par motor es relativamente plana pero a altas velocidades la friccion de las escobillas aumenta y reduce el par motor util.
  • Poco poder de disipacion de calor
  • Rotor con mucha inercia, lo cual limita los cambios de velocidad
  • Menor rango de velocidad, limitado por las escobillas
  • Las chispas que se generan en las escobillas generan mucho ruido electronico y pueden causar interferencia electromagnetica a otros circuitos electronicos.

Equipo usado normalmente en vuelo electrico con motor brushed

Algo a tener en cuenta es que los motores brushless que se pueden comprar en el mercado siempre vienen con imanes de neodimio, los cuales son unos images con mucho flujo magnetico. En la construccion de los motores tenemos que usar en lo posible estos imanes para sacarle la mayor potencia posible a los mismos.

En esta seccion veremos temas sobre la construccion practica de algunos motores, y un minimo de teoria sobre el funcionamiento como para entender como debe hacerse el bobinado.

En este PDF, hay mas informacion sobre motores brushless con muchos mas datos tecnicos.

Sensores de efecto Hall

Los primeros motores brushless normalmente venian con un sensor de efecto Hall incorporado para enviar esa informacion al regulador de velocidad. Los motores que uno fabrica en casa no tienen esta caracteristica, ni tampoco la mayoria de los motores que se consiguen comercialmente hoy en dia.

Aqui hay una animacion de un motor brushless con estos sensores

Los sistemas con sensores de efecto Hall son exelentes, pero tambien son mucho mas caros y complicados, porque ademas de tener los cables hasta el controlador, tienen los sensores propiamente dichos.


Motor sin sensores controlado por
microcontrolador

Hoy la tecnologia nos permite usar microcontroladores en los reguladores de velocidad que hacen la construccion de los motores practicamente muy sencilla. El microcontrolador detecta la posicion del rotor midiendo el pulso de tension contraelectromotriz (EMF) con esta funcionalidad no solo el micro sabe la posicion, sino que predice el proximo pulso y ademas calcula la tension necesaria segun el pico de EMF que recibe del motor

Submenú