O que é um motor DC sem escovas? Controles, aplicações e tipos

Os BLDCs, ou motores CC sem escovas, têm várias vantagens sobre suas contrapartes "escovadas" tradicionais. Os motores sem escova são usados ​​em drones, ferramentas elétricas, bens de consumo, equipamentos de embalagem, eletrodomésticos, aplicações médicas e muito mais. Nesta postagem, exploraremos as vantagens e desvantagens relativas dos motores BLDC em comparação com outras tecnologias de motores. Também aprenderemos onde vê-los em ação e como colocá-los em uso.

Os motores CC sem escova energizam sequencialmente um arranjo de bobinas eletromagnéticas no estator de um motor (seção estacionária) para produzir uma força em ímãs permanentes dispostos no rotor do motor (seção rotativa). As bobinas do estator devem ser energizadas em um padrão específico com diferentes direções elétricas - e, portanto, magnéticas - por um driver especializado. Os motores BLDC operam de forma significativamente mais eficiente do que os motores DC com escovas, dadas as mesmas cargas e velocidades.

A execução desse padrão exige que o motorista saiba a posição do rotor a qualquer momento. Os motores BLDC apresentam controle de circuito fechado, normalmente por meio de um sensor de efeito Hall ou pela detecção de EMF de volta. A saída rotacional pode ser controlada com um alto grau de precisão, variando a velocidade da sequência da bobina. Os motores BLDC compartilham algumas semelhanças com os motores de passo, mas os BLDCs são otimizados para alta velocidade, enquanto os motores de passo, que usam uma configuração de malha aberta, são otimizados para posicionamento preciso.

Existem dois estilos principais do motor BLDC: inrunner e outrunner.

As seções eletromagnéticas do inrunner e do outrunner permanecem estacionárias enquanto os ímãs giram. Isso é diferente de um motor DC tradicional, onde os ímãs permanecem estacionários (fixados na carcaça) enquanto a seção eletromagnética gira. A outra diferença fundamental é que, em vez de cronometrar a energização da bobina com base em um sensor de efeito Hall ou EMF traseiro, os motores CC com escovas usam escovas físicas para transmitir eletricidade em uma sequência "programada mecanicamente".

A grande vantagem dos motores CC com escovas em relação aos motores CC sem escovas é que eles são baratos e fáceis de usar; basta conectar um até a alimentação DC na tensão apropriada. As desvantagens, no entanto, incluem menor eficiência, escovas que se desgastam devido ao atrito e faíscas. Os motores CC com escovas também têm menos controle de saída quando comparados aos motores BLDC. Eles não têm feedback embutido e a entrada de tensão variável é o único método para modificar a rotação e o torque de saída.

Um motor BLDC é um motor de passo, motor CA ou algo único?

Os motores CC sem escova giram em etapas sequenciais rápidas, por isso é tentador lançar esse dispositivo rotacional na categoria de motor de passo. Conforme observado anteriormente, a diferença prática é que os BLDCs são normalmente projetados para operação em alta velocidade, enquanto os steppers são configurados para posicionamento preciso. Se você precisa de um motor para girar a vários milhares de RPM, um BLDC é a escolha adequada em vez de um motor de passo.

Ao mesmo tempo, se você precisa de um motor para girar com precisão frações de revolução, para frente e para trás, repetidamente, os motores de passo podem funcionar muito bem. Considere que roteadores CNC e impressoras 3D freqüentemente operam sob controle de passo por horas a fio, enquanto cada passo permanece perfeitamente sincronizado. Os servomotores, que usam o feedback do sensor para determinar a distância percorrida por um motor, também podem ser uma boa escolha para um posicionamento preciso.

Dado que os motores BLDC combinam elementos de operação de passo e servo, pode-se considerar os BLDCs como um sistema totalmente único. Com excelente desempenho de velocidade e eficiência, feedback integrado e baixos custos de manutenção, os motores BLDC são uma opção atraente para uma variedade de projetos de automação.

Os motores BLDC são dispositivos de corrente contínua, mas um analógico de corrente alternada é chamado de motor síncrono de ímã permanente (PMSM). Em vez de uma alimentação CC controlada para cada bobina, esse tipo de motor usa uma fonte de entrada CA com um inversor de frequência variável para controlar as velocidades do motor. Os PMSMs são tipicamente mais eficientes e produzem mais torque do que os motores BLDC e são frequentemente empregados em veículos elétricos. Embora não seja a mesma coisa que um motor BLDC, os PMSMs são uma boa alternativa em muitas situações.