Los motores de CC sin escobillas y paso a paso pueden recibir más atención que el clásico motor de CC con escobillas, pero este último aún puede ser una mejor opción en algunas aplicaciones.

La mayoría de los diseñadores que buscan elegir un motor de CC pequeño (por lo general, una unidad de potencia inferior o fraccional) suelen considerar inicialmente solo dos opciones: el motor de CC sin escobillas (BLDC) o el motor paso a paso.Cuál seleccionar depende de la aplicación, ya que el BDLC es generalmente mejor para el movimiento continuo, mientras que el motor paso a paso es más adecuado para el posicionamiento, el movimiento de ida y vuelta y el movimiento de parada/inicio.Cada tipo de motor puede ofrecer el rendimiento necesario con el controlador adecuado, que puede ser un IC o un módulo según el tamaño y las especificaciones del motor.Estos motores pueden funcionar con la "inteligencia" integrada en circuitos integrados de control de movimiento dedicados o un procesador con firmware integrado.

Pero si observa un poco más de cerca las ofertas de los proveedores de estos motores BLDC, verá que casi siempre también ofrecen motores de CC con escobillas (BDC), que han existido "desde siempre".Esta disposición de motor tiene un lugar antiguo y establecido en la historia de la fuerza motriz accionada eléctricamente, ya que fue el primer diseño de motor eléctrico de cualquier tipo.Cada año se utilizan decenas de millones de estos motores con escobillas para aplicaciones serias y no triviales, como los automóviles.

Las primeras versiones toscas de motores con escobillas se idearon a principios del siglo XIX, pero alimentar incluso un motor pequeño y útil era un desafío.Los generadores necesarios para alimentarlos aún no se habían desarrollado y las baterías disponibles tenían una capacidad limitada, eran de gran tamaño y todavía debían “reponerse” de alguna manera.Finalmente, estos problemas se superaron.A finales del siglo XIX, se instalaron y se utilizaban en general motores de corriente continua con escobillas de decenas y cientos de caballos de fuerza;muchos todavía se utilizan hoy en día.

El motor básico de CC con escobillas no requiere “electrónica” para funcionar, ya que es un dispositivo de conmutación automática.El principio de funcionamiento es sencillo, lo cual es una de sus virtudes.El motor de CC con escobillas utiliza conmutación mecánica para cambiar la polaridad del campo magnético del rotor (también llamado armadura) versus el estator.Por el contrario, el campo magnético del estator se desarrolla mediante bobinas electromagnéticas (históricamente) o mediante potentes imanes permanentes modernos (para muchas implementaciones actuales) (Figura 1).

La interacción y la inversión repetida del campo magnético entre las bobinas del rotor en la armadura y el campo fijo del estator inducen el movimiento giratorio continuo.La acción de conmutación que invierte el campo del rotor se logra mediante contactos físicos (llamados escobillas), que tocan y llevan energía a las bobinas del inducido.La rotación del motor no solo proporciona el movimiento mecánico deseado, sino también la conmutación de la polaridad de la bobina del rotor necesaria para inducir la atracción/repulsión con respecto al campo fijo del estator; nuevamente, no se necesita electrónica, ya que el suministro de CC se aplica directamente al devanados de la bobina del estator (si los hay) y las escobillas.

El control básico de la velocidad se logra ajustando el voltaje aplicado, pero esto apunta a una de las deficiencias del motor con escobillas: el voltaje más bajo reduce la velocidad (que era la intención) y reduce drásticamente el par, lo que suele ser una consecuencia no deseada.El uso de un motor con escobillas alimentado directamente desde los rieles de CC generalmente es aceptable solo en aplicaciones limitadas o no críticas, como operar juguetes pequeños y pantallas animadas, especialmente si se necesita control de velocidad.

Por el contrario, el motor sin escobillas tiene una serie de bobinas electromagnéticas (polos) fijadas alrededor del interior de la carcasa, y imanes permanentes de alta resistencia están unidos al eje giratorio (el rotor) (Figura 2).A medida que los polos son energizados en secuencia por la electrónica de control (conmutación electrónica – EC), el campo magnético que rodea el rotor gira y, por lo tanto, atrae/rechaza el rotor con sus imanes fijos, que se ve obligado a seguir el campo.

La corriente que impulsa los polos del motor BLDC puede ser una onda cuadrada, pero es ineficiente e induce vibración, por lo que la mayoría de los diseños utilizan una forma de onda en rampa con una forma adaptada a la combinación deseada de eficiencia eléctrica y precisión de movimiento.Además, el controlador puede ajustar la forma de onda energizante para arranques y paradas rápidos pero suaves sin sobrepasos y una respuesta nítida a los transitorios de carga mecánica.Hay disponibles diferentes perfiles de control y trayectorias que adaptan la posición y la velocidad del motor a las necesidades de la aplicación.

Editado por Lisa