Durante la última década, los motores de CC sin escobillas (bldc) han reemplazado cada vez más a los motores de CC con escobillas, especialmente en aplicaciones donde se requieren altas velocidades (por encima de 12,000 rpm) y una larga vida útil.
Pero los motores BLDC no tienen todas las ventajas: los motores BLDC ofrecen un control simple y sin cogging, mientras que la estructura compleja de los motores BLDC significa costos más altos: los motores BLDC convencionales tienen diseños ranurados, es decir, las bobinas están enrolladas en las ranuras alrededor del estator. .
Como resultado, se desarrolló un motor BLDC con un diseño sin ranuras, que tiene 4 ventajas principales sobre los motores BLDC con ranuras convencionales.
Los motores BLDC sin ranura utilizan un diseño sin ranura. Las bobinas se enrollan en una operación externa separada y luego se insertan directamente en el entrehierro durante el montaje del motor.
En los motores BLDC ranurados, la presencia de dientes de estator evita que se minimice el tamaño total del motor. Además, a medida que se reduce el tamaño del motor, el proceso de bobinado se vuelve cada vez más difícil. Por el contrario, los motores de CC sin escobillas y sin ranuras tienen devanados que están inclinados o fijados axialmente en un núcleo de estator cilíndrico, lo que facilita la reducción de tamaño.
El diseño sin ranuras también tiene ventajas económicas, ya que reduce la complejidad y el núcleo del estator es más fácil de fabricar.
Si bien ambos diseños pueden funcionar a velocidades mucho más altas que los motores de CC con escobillas, los diseños con ranuras y sin ranuras tienen características diferentes a altas velocidades. Para obtener estabilidad mecánica a altas velocidades (de 40.000 a 60.000 rpm), los rotores sin ranura suelen tener un diseño bipolar de imanes permanentes. Además, debido a la existencia del gran entrehierro, cuando el motor funciona a alta velocidad, la pérdida del núcleo del estator se limita a un rango aceptable. Esto significa que un motor BLDC sin ranuras se beneficia de una estructura de estator sin ranuras con pérdidas en el núcleo relativamente bajas y, por lo tanto, una alta densidad de potencia.
De hecho, en los primeros días del diseño del motor BLDC sin ranuras, su densidad de potencia era menor que la del motor ranurado equivalente. Sin embargo, la llegada de los imanes permanentes de alta energía y sus dispositivos de magnetización alternativos ha reducido la brecha de rendimiento. Los motores BLDC ranurados son menos capaces de usar imanes de alta energía debido a que se requieren dientes más gruesos para aumentar la carga magnética en el motor, lo que tiene el efecto de reducir el área de la ranura y, por lo tanto, la carga eléctrica en el motor.
Los motores BLDC ranurados pueden proporcionar un par mayor que los diseños sin ranura porque los diseños ranurados pueden manejar temperaturas más altas, lo que permite producir más par. Sin embargo, debido a la saturación del circuito magnético durante la operación de sobrecarga, el par del motor se reduce y el diseño sin ranuras sin dientes no tiene saturación magnética, lo que proporciona una mejor sobrecarga.
Aunque los motores BLDC sin ranura tienen muchas ventajas sobre los bldc estándar, en aplicaciones prácticas, los motores BLDC sin ranura no siempre son la mejor opción. Por ejemplo, los motores BLDC sin ranura ofrecen baja inductancia, lo que plantea un desafío para el control de movimiento. Si se utiliza el control de modulación de ancho de pulso (pwm), una inductancia más baja da como resultado pérdidas de motor más altas. Se pueden usar controles con frecuencias de conmutación más altas (80 a 100 khz) o inductancia compensada en serie para aliviar el problema de baja inductancia.
De hecho, diferentes tecnologías de motores BLDC son adecuadas para diferentes aplicaciones. Los motores BLDC ranurados son adecuados para aplicaciones como vehículos eléctricos o electrodomésticos que requieren una gran cantidad de polos y el tamaño final no es un problema. También se prefieren en entornos hostiles, ya que las bobinas de diseño ranurado son más fáciles de proteger y sujetas mecánicamente por los dientes del estator. Y para aplicaciones que requieren alta velocidad y tamaño pequeño, como en equipos médicos o herramientas industriales portátiles, los motores BLDC sin ranura son una mejor opción y ofrecen la mejor solución.
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