Eskuilarik gabeko motorrak hainbat motor elektriko dira, eskuila edo ikatz motor konbentzionalak ez bezala, eskuilarik gabeko motorretan ikatza kentzeak motor horien eraginkortasuna eta iraupena areagotzen du ohiko ikatz-motorrekin alderatuta.
Eskuilarik gabeko motorren abantaila ugariak direla eta, gure tresna askok eskuilarik gabeko motorrak erabiltzen dituzte edozein egoeratan ahalmen bereziarekin laguntzeko. Bizi-iraupen luzeagoa, pisu arina eta zarata-ekoizpen txikiagoa dira motor hauek ikatz bidezko motorretatik bereizten dituzten ezaugarrien artean.
Motorrak potentzia emateko makinak dira
Ingeniariek zeregin mekanikoak egiteko ekipamendu elektrikoa diseinatzeko erronkari aurre egiten diotenean, seinale elektrikoak energia bihurtzen diren pentsa dezakete. Beraz, eragingailuak eta motorrak seinale elektrikoak mugimendu bihurtzen dituzten gailuen artean daude. Motorek energia elektrikoa energia mekanikoarekin trukatzen dute.
Motor mota sinpleena eskuiladun DC motorra da. Motor mota honetan, korronte elektrikoa eremu magnetiko finko baten barruan antolatutako bobinetatik pasatzen da. Korronteak eremu magnetikoak sortzen ditu bobinetan; honek bobina-multzoa biratzea eragiten du, bobina bakoitza antzeko polotik urruntzen baita eta eremu finkoaren ez bezalako polorantz tiratzen baita. Errotazioa mantentzeko, korrontea etengabe alderantzikatu behar da; horrela, bobinaren polaritateak etengabe iraul daitezen, bobinak ez bezalako polo finkoei "atzetik" jarraitzea eraginez. Bobinei potentzia kommutador birakari batekin kontaktua egiten duten eskuila eroale finkoen bidez ematen da; konmutadorearen biraketa da bobinetan zehar dagoen korrontea iraultzea eragiten duena. Konmutadorea eta eskuilak dira eskuiladun DC motorra beste motor mota batzuetatik bereizten duten osagai nagusiak. 1. irudiak eskuiladun motorren printzipio orokorra erakusten du.
1. Irudia: Korrikako DC Motorearen funtzionamendua.
Eskuila finkoek energia elektrikoa hornitzen dute biratzen den konmutadoreari. Konmutagailuak biratzen duen heinean, korrontearen norabidea etengabe iraultzen du bobinetan, bobinaren polaritateak alderantziz, bobinek eskuineko biraketa mantendu dezaten. Kommutadorak biraka egiten du bobinak muntatuta dauden errotoreari lotuta dagoelako.
Motorrak desberdintzen dira potentzia motaren (AC edo DC) eta biraketa sortzeko duten metodoaren arabera (2. irudia). Jarraian, mota bakoitzaren ezaugarriak eta erabilerak labur-labur aztertuko ditugu.
Motor mota desberdinak
Diseinu sinplea eta kontrol erraza duten DC motor eskuilatuak oso erabiliak dira disko erretiluak ireki eta ixteko. Autoetan, sarritan, elektrizitate bidezko alboko leihoak erretiratzeko, luzatzeko eta kokatzeko erabiltzen dira. Motor hauen kostu baxuak erabilera askotarako egokiak egiten ditu. Eragozpen bat, ordea, eskuilak eta konmutagailuak nahiko azkar higatzen direla da, etengabeko kontaktuaren ondorioz, maiz ordezkatzea eta aldizkako mantentze-lanak behar direla.
Urratseko motor bat pultsuen bidez gidatzen da; pultsu bakoitzarekin angelu (urrats) zehatz batean biratzen du. Jasotako pultsu kopuruaren arabera biraketa zehatz-mehatz kontrolatzen denez, motor hauek oso erabiliak dira posizio-doikuntzak ezartzeko. Askotan erabiltzen dira, adibidez, fax-makinetan eta inprimagailuetan paper-jarioa kontrolatzeko; izan ere, gailu hauek pauso finkoetan elikatzen dute papera, pultsuen zenbaketarekin erraz erlazionatzen direnak. Etenaldia ere erraz kontrola daiteke, pultsu seinalea eteten denean motorraren biraketa berehala gelditzen baita.
Motor sinkronoekin, biraketa hornidura-korrontearen maiztasunarekin sinkronoa da. Motor hauek mikrouhin-labeetako erretilu birakariak gidatzeko erabili ohi dira; motor-unitateko engranaje murrizteek elikagaiak berotzeko biraketa-abiadura egokiak lortzeko erabil daitezke. Indukzio-motorrekin ere biraketa-abiadura maiztasunaren arabera aldatzen da; baina mugimendua ez da sinkronikoa. Iraganean, motor hauek haizagailu elektrikoetan eta garbigailuetan erabili ohi ziren.
Erabilera arruntean hainbat motor mota daude. Saio honetan, eskuilarik gabeko DC motorren abantailak eta aplikazioak aztertuko ditugu.
Zergatik biratzen dira BLDC motorrak?
Beren izenak dioen bezala, eskuilarik gabeko DC motorrek ez dute eskuilarik erabiltzen. Eskuiladun motorrekin, eskuilak korrontea konmutagailuaren bidez ematen du errotoreko bobinetara. Beraz, nola pasatzen du eskuilarik gabeko motor batek korrontea errotorearen bobinetara? Ez da, bobinak ez daudelako errotorean kokatzen. Horren ordez, errotorea iman iraunkor bat da; bobinak ez dira biratzen, estatorean finkatuta daude. Bobinak mugitzen ez direnez, ez dago eskuilak eta konmutagailurik behar. (Ikus 3. irudia.)
Eskuiladun motorrarekin biraketa lortzen da errotorean dauden bobinek sortzen dituzten eremu magnetikoak kontrolatuz, iman geldiek sortutako eremu magnetikoa finko geratzen den bitartean. Errotazio-abiadura aldatzeko, bobinentzako tentsioa aldatzen duzu. BLDC motor batekin, biraka egiten duen iman iraunkorra da; errotazioa inguruko bobina geldiek sortutako eremu magnetikoen norabidea aldatuz lortzen da. Errotazioa kontrolatzeko, korrontearen magnitudea eta norabidea doitzen dituzu bobina horietan.
Errotorea iman iraunkorra denez, ez du korronterik behar, eskuilak eta konmutadorearen beharra ezabatuz. Bobina finkoetarako korrontea kanpotik kontrolatzen da.
BLDC Motorren abantailak
Estatorean hiru bobina dituen BLDC motor batek sei hari elektriko izango ditu (bi bobina bakoitzerako) bobina horietatik hedatzen direnak. Inplementazio gehienetan hiru hari barrutik konektatuko dira, gainerako hiru hariak motorren gorputzetik luzatzen direlarik (lehen azaldutako eskuiladun motorretik hedatzen diren bi hariekin alderatuta). BLDC motorraren kaxan kableatzea korapilatsuagoa da potentzia-zelularen terminal positiboak eta negatiboak konektatzea baino; motor hauek nola funtzionatzen duten zehatzago aztertuko dugu serie honetako bigarren saioan. Jarraian, BLDC motorren abantailak aztertzen amaituko dugu.
Abantaila handi bat eraginkortasuna da, motor hauek etengabe kontrola ditzakete biraketa-indar maximoan (momentua). Eskuiladun motorrak, aldiz, biraketaren puntu jakin batzuetan lortzen dute momentu maximoa. Eskuiladun motor batek eskuilarik gabeko modelo baten pare berdina emateko, iman handiagoak erabili beharko lituzke. Horregatik, BLDC motor txikiek ere potentzia handia eman dezakete.
Bigarren abantaila handia —lehenarekin lotuta— kontrolagarritasuna da. BLDC motorrak kontrola daitezke, feedback-mekanismoak erabiliz, nahi den momentua eta biraketa-abiadura zehatz-mehatz emateko. Zehaztasun-kontrolak energia-kontsumoa eta bero-sorkuntza murrizten ditu, eta —motorrak bateriarekin funtzionatzen duten kasuetan— bateriaren iraupena luzatzen du.
BLDC motorrek ere iraunkortasun handia eta zarata elektriko baxua eskaintzen dute, eskuila faltari esker. Eskuiladun motorrekin, eskuilak eta konmutadorea higatzen dira etengabeko mugimenduaren kontaktuaren ondorioz, eta kontaktua egiten den lekuetan txinpartak ere sortzen dituzte. Zarata elektrikoa, bereziki, eskuilak konmutagailuko hutsuneen gainetik pasatzen diren guneetan sortu ohi diren txinparta indartsuen ondorioa da. Horregatik, BLDC motorrak hobetsi ohi dira zarata elektrikoa saihestea garrantzitsua den aplikazioetan.
BLDC motorrentzako aplikazio idealak
Ikusi dugu BLDC motorrek eraginkortasun eta kontrolagarritasun handia eskaintzen dutela, eta funtzionamendu-bizitza luzea dutela. Beraz, zertarako balio dute? Eraginkortasuna eta iraupena direla eta, etengabe exekutatzen diren gailuetan oso erabiliak dira. Aspalditik erabili izan dira garbigailuetan, aire egokituetan eta kontsumorako beste elektronika batzuetan; eta azkenaldian, haizagailuetan agertzen ari dira, non haien eraginkortasun handiak energia-kontsumoa nabarmen murrizten lagundu baitu.
Hutseko makinak gidatzeko ere erabiltzen ari dira. Kasu batean, kontrol-programaren aldaketak biraketa-abiaduraren jauzi handia eragin zuen —motor hauek eskaintzen duten kontrolagarritasun superlatiboaren adibidea—.
BLDC motorrak disko gogorrak biratzeko ere erabiltzen ari dira, non haien iraunkortasunak unitateak fidagarri funtzionatzen duen epe luzera, eta energia-eraginkortasunak energia murrizten laguntzen duen bitartean, hori gero eta garrantzitsuagoa den eremu batean.
Etorkizunean erabilera zabalagorantz
Etorkizunean BLDC motorrak aplikazio sorta zabalagoan erabiliko direla espero dezakegu. Esaterako, ziurrenik oso erabiliak izango dira zerbitzu-robotak gidatzeko, fabrikazioa ez den beste alorretan zerbitzuak eskaintzen dituzten robot txikiak. Pentsa liteke pauso-motorrak egokiagoak izango liratekeela aplikazio mota honetan, non pultsuak erabil litezkeen posizionamendua zehatz kontrolatzeko. Baina BLDC motorrak hobeto egokitzen dira indarra kontrolatzeko. Eta urratseko motor batekin, robot beso bat bezalako egitura baten posizioari eusteko korronte handi samarra eta etengabea beharko litzateke. BLDC motor batekin, kanpoko indarrarekin proportzionala den korrontea da beharrezkoa izango litzatekeena, potentzia eraginkorragoa den kontrola ahalbidetuz. Baliteke BLDC motorrak eskuilatutako dc motor sinpleak ordezkatzea golf-gurdietan eta mugikortasun-gurdietan. Eraginkortasun hobeaz gain, BLDC motorrek kontrol zehatzagoa ere eman dezakete, eta horrek bateriaren iraupena gehiago luzatu dezake.
BLDC motorrak ere aproposa dira droneentzat. Zehaztasun-kontrola emateko duten gaitasunak errotore anitzeko droneetarako bereziki egokiak bihurtzen ditu, non dronearen jarrera errotore bakoitzaren biraketa-abiadura zehatz kontrolatuz kontrolatzen baita.
Saio honetan, BLDC motoreek eraginkortasun, kontrolagarritasun eta iraupen bikaina nola eskaintzen duten ikusi dugu. Baina kontrol zaindua eta egokia ezinbestekoa da motor hauen potentziala aprobetxatzeko. Gure hurrengo saioan, motor hauek nola funtzionatzen duten ikusiko dugu.
Argitalpenaren ordua: 2023-21-21