Motor sin escobillas

Un motor sin escobillas , o "  motor sin escobillas  " o máquina síncrona de imán permanente autoimpulsado es una máquina eléctrica de la clase de máquinas síncronas , el rotor consta de uno o más imanes permanentes y provisto de origen un sensor de posición del rotor  : sensor de efecto Hall , synchro - resolver , codificador rotatorio (por ejemplo un codificador incremental) o cualquier otro sistema que permita la autodirección de la máquina.

Operación

Visto desde el exterior, funciona con corriente continua . Su nombre (del inglés Brushless ) proviene del hecho de que este tipo de motor no contiene colector giratorio y por lo tanto no tiene escobillas. Por otro lado, un sistema de control electrónico debe garantizar la conmutación de la corriente en los devanados del estator. Este dispositivo puede estar integrado en el motor para pequeñas potencias, o externo en forma de convertidor de potencia ( inverter ). La función del conjunto sensor más el control electrónico es asegurar el autocontrol del motor, es decir la ortogonalidad del flujo magnético del rotor con respecto al flujo del estator, función anteriormente asignada al conjunto. máquina de corriente continua .

Desarrollos en comparación con la máquina de corriente continua

Este tipo de motor eléctrico elimina todos los inconvenientes del clásico motor de corriente continua : problemas de conmutación a nivel del colector, deshielo, inercia, enfriamiento (las pérdidas en joules al ubicarse en el estator son más fáciles de evacuar), masa de potencia significativamente mayor , geometría, vida útil; en particular, el índice de protección (IP) se puede aumentar en comparación con las máquinas de corriente continua debido a la ausencia de cepillos.

A igualdad de rendimiento, su eficiencia es siempre mejor, en parte debido a la ausencia de pérdidas mecánicas y eléctricas vinculadas a las escobillas (especialmente a bajas cargas). Pero también la mayor parte del tiempo a su inercia notablemente reducida, en particular para modelos que utilizan imanes de samario-cobalto o neodimio-hierro-boro  , en comparación con una máquina de corriente continua equivalente, este parámetro es predominante en muchas aplicaciones, en particular, particularmente en aceleración etapas.

Aún con las mismas prestaciones, el motor sin escobillas tiene un precio de coste inferior al de la máquina de corriente continua debido a la sustitución del colector y las escobillas por un sensor electrónico a muy bajo coste. Para potencias pequeñas, este sensor realiza las dos funciones de detectar la posición del rotor y cambiar la corriente. En este caso, el funcionamiento es idéntico, visto desde el exterior, a una máquina de corriente continua: basta con variar la tensión de alimentación para variar la velocidad de giro y en muchos usos esto no requiere el uso de un variador electrónico de velocidad ( ventiladores pequeños por ejemplo, sensores de efecto Hall incorporados en el estator que también aseguran la conmutación de las fases).

Para la gran mayoría de aplicaciones que requieren control electrónico y regulación de par , velocidad y / o posición, las ventajas del motor sin escobillas son tales que ha reemplazado por completo a la máquina de CC y, junto con el progreso en la electrónica de potencia (por ejemplo, IGBT ) , el precio de coste de estas soluciones se ha reducido al mismo tiempo que se ha mejorado notablemente su rendimiento.

Usos

Los motores brushless son muy utilizados en la industria, especialmente en los servomecanismos de máquinas herramienta y robótica , donde se eliminan las máquinas de corriente continua . Estos motores se encuentran para pares de unos pocos newtons metros hasta varios cientos de N my potencias de unos pocos cientos de vatios hasta cientos de kilovatios.

Se utilizan en particular en discos duros y grabadoras de DVD .

Una forma simplificada y popular de estas tecnologías se utiliza en ventiladores para enfriar sistemas electrónicos, incluidas las microcomputadoras . En este caso, el estator (bobinado) está en el interior y el rotor (incluidos los imanes) en el exterior.

Estos motores se han utilizado desde la década de 1990 para sistemas de ventilación / aire acondicionado de automóviles debido a su funcionamiento silencioso. Hoy en día, se encuentran en la mayoría de motocicletas, scooters y automóviles eléctricos , vehículos híbridos , bicicletas eléctricas asistidas , pero también en las ruedas de ciertos modelos de scooters eléctricos.

También se utilizan ampliamente en la fabricación de modelos para mover modelos de aviones, helicópteros ( modelos de aviones ) y pequeños drones . Son menos ruidosos que los motores con escobillas y su relación peso / potencia es muy favorable para su uso en este campo.

También se encuentran en las motorizaciones de antenas parabólicas .

Esta motorización también tiende a reemplazar los motores de escobillas (a menudo motores universales ) instalados en herramientas eléctricas portátiles. Esto se llama taladro sin escobillas , por citar solo este ejemplo.

Notas y referencias

  1. (in) P. Zimmermann, "  Accionamientos de alimentación de CC conmutados electrónicamente para máquinas herramienta  ", Robert Bosch GmbH - Geschäftsbereich Industrieaurüstung, Erbach, Alemania, p.  69-86, en Proceding of PCI Motorcon , septiembre de 1982, p.  72.
  2. P. Zimmermann, op. cit. , p.  81.
  3. P. Zimmermann, op. cit. , p.  78-81.
  4. (in) David Jiles, Introducción al magnetismo y materiales magnéticos , Nueva York, CRC Press ,1998, 568  p. ( ISBN  978-0-412-79860-3 , leer en línea ) , pág.  100-102.
  5. P. Zimmermann, op. cit. , p.  69.

Bibliografía

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Apéndices

Artículos relacionados

enlaces externos