Motores de engranajes CC con escobillas: el latido de muchos dispositivos

Motorreductores de CC con escobillas , o motores de engranajes de CC con escobillas, son componentes tradicionales pero versátiles que se utilizan ampliamente en diversas aplicaciones, desde juguetes y electrodomésticos hasta equipos industriales. Estos motores existen desde hace décadas y su popularidad se debe a su simplicidad, confiabilidad y rentabilidad.

Los motores de engranajes de CC con escobillas constan de varios componentes clave: un estator, un rotor, escobillas, un conmutador y una caja de cambios. El estator, normalmente hecho de imanes permanentes o bobinas electromagnéticas, crea un campo magnético fijo. En este campo gira el rotor, compuesto por bobinas enrolladas alrededor de una armadura. Las escobillas, fijadas en un extremo del estator, sirven como contactos eléctricos que transfieren corriente a las bobinas del rotor a través del conmutador.

El conmutador es un interruptor mecánico unido al eje del rotor, con segmentos que hacen y rompen el contacto con las escobillas a medida que gira el rotor. Esta inversión de contacto asegura que la corriente a través de las bobinas del rotor se alterne, manteniendo la dirección del campo magnético y permitiendo una rotación continua. La caja de cambios, unida al eje del rotor, reduce la velocidad del motor y aumenta su par, lo que lo hace adecuado para aplicaciones que requieren un control preciso y altas salidas de par.

Ventajas
Rentabilidad: Los motores de engranajes de CC con escobillas son relativamente económicos debido a su construcción y circuitos de control simples. Esto los convierte en una opción atractiva para aplicaciones sensibles a los costos.
Relación lineal velocidad-par: la velocidad de los motores es directamente proporcional al voltaje aplicado y el par es proporcional a la corriente. Esta característica permite un control preciso tanto de la velocidad como del par.
Facilidad de control: Los motores de engranajes de CC con escobillas básicos requieren solo dos cables entre la fuente de alimentación y el motor, lo que simplifica el cableado y reduce los costos asociados con conectores y cables.
Aplicaciones generalizadas: desde ventiladores y juguetes electrónicos baratos hasta ajustadores de asientos de automóviles, los motores de engranajes de CC con escobillas se encuentran en numerosos dispositivos, lo que demuestra su versatilidad.
Desventajas
Desgaste de las escobillas: Las escobillas y el conmutador son propensos a desgastarse y requieren reemplazo periódico, lo que aumenta los costos de mantenimiento.
Interferencia electromagnética: las chispas generadas entre las escobillas y el conmutador pueden causar interferencias electromagnéticas y afectar potencialmente a otros componentes del sistema.
Vida útil limitada: el desgaste de las escobillas limita la vida útil general del motor. Además, las corrientes elevadas pueden provocar que el material magnético se desmagnetice, lo que degrada aún más el rendimiento.
Menor eficiencia: la fricción y las pérdidas de calor en los contactos de las escobillas reducen la eficiencia del motor en comparación con los motores de CC sin escobillas.

A pesar de sus limitaciones, los motorreductores de CC con escobillas siguen evolucionando. Las innovaciones en los diseños de devanados, como la introducción de devanados ondulados junto con devanados apilados, han reducido el uso de cobre, reduciendo los costos y el peso, manteniendo al mismo tiempo el rendimiento. Los fabricantes también están explorando materiales y recubrimientos para extender la vida útil de las escobillas y del conmutador, mejorando así la confiabilidad y reduciendo los requisitos de mantenimiento.