Uso de motores BLDC para mecanismos a bajas velocidades de rotación*
Los motores de corriente continua sin escobillas (BLDC) se utilizan cada vez más en aplicaciones variadas, especialmente para accionar mecanismos a baja velocidad de rotación, como los motores-rueda.
Sin embargo, para obtener un par elevado a estas bajas velocidades, la integración de un reductor es a menudo indispensable.
Este artículo presenta el papel de los reductores, sus principales tipos, así como las bases de cálculo necesarias para optimizar el uso de los motores BLDC en este contexto.
1. A baja velocidad y alto par: la importancia del reductor
Los reductores juegan un papel esencial en la conversión de la velocidad de rotación del motor en par disponible en la salida.
Permiten multiplicar el par transmitido a la rueda o al eje de salida, lo cual es crucial en aplicaciones que requieren una fuerza importante a baja velocidad (robots móviles, motorizaciones directas, accionamientos de precisión, etc.).
Cálculo de la relación de reducción
La relación de reducción R se define como sigue:
donde:
- \(n_{salida}\) : velocidad de rotación del motor (rpm)
- \(n_{motor}\) : velocidad de rotación en la salida del reductor (rpm)
El par de salida se da entonces por la relación:
con:
- \(T_{motor}\) : par nominal del motor
- \(R\) : relación de reducción
- \(\eta_{trans}\) : eficiencia global del sistema de transmisión
Esta fórmula muestra que el par en la salida aumenta proporcionalmente a la relación de reducción, teniendo en cuenta las pérdidas mecánicas (fricciones, holguras, deformaciones, etc.).
2. Caso particular del motor-rueda
En una aplicación de motor-rueda, el reductor no solo adapta la velocidad:
también soporta las cargas radiales y axiales generadas por el peso del vehículo y los esfuerzos dinámicos.
Así:
el dimensionamiento de los rodamientos debe realizarse cuidadosamente,
la rigidez mecánica del reductor debe garantizar una buena resistencia a los choques,
y la estanqueidad es a menudo un criterio de fiabilidad importante (entorno exterior, polvo, humedad, etc.).
3. Tipos de reductores adecuados para motores BLDC
| Tipo de reductor | Ventajas | Inconvenientes | Aplicaciones típicas |
| A sinfín | Alta relación de reducción, compacidad | Baja eficiencia, posible calentamiento | Puertas motorizadas, actuadores |
| Planetario | Excelente compacidad, buena eficiencia, alta robustez | Costo más alto, montaje preciso necesario | Motores-rueda, robots, AGV |
| A engranajes rectos | Simplicidad, buena eficiencia | Ruido, volumen | Máquinas-herramienta, accionamientos fijos |
| A correa | Flexibilidad de posicionamiento, amortiguación de choques | Posible deslizamiento, mantenimiento regular | Transportadores, accionamientos flexibles |
4. Seguridad y mantenimiento en caso de corte de corriente
Para los sistemas donde la posición debe mantenerse en reposo, se recomienda utilizar un freno de falta de corriente.
Este tipo de freno, a menudo de resorte, se libera solo bajo tensión (mediante un electroimán).
Ventajas:
Mayor seguridad en caso de corte de corriente
Mantenimiento mecánico del sistema en pendiente o en posición fija
Protección contra movimientos involuntarios
Este dispositivo es particularmente útil para aplicaciones móviles, ascensores, o cualquier sistema que requiera una parada segura.
5. Conclusión
El uso de motores BLDC para mecanismos a bajas velocidades de rotación constituye una solución eficiente y confiable.
La adición de un reductor bien dimensionado permite:
maximizar el par disponible,
optimizar la eficiencia global,
y asegurar la seguridad y la durabilidad del sistema.
Seleccionando el tipo de reductor apropiado y realizando los cálculos adecuados, es posible diseñar accionamientos eficientes que respondan precisamente a las exigencias de cada aplicación.
*: La información técnica presentada en este artículo se proporciona a título indicativo. No reemplaza los manuales oficiales de los fabricantes. Antes de cualquier instalación, manipulación o uso, consulte la documentación del producto y respete las instrucciones de seguridad. El sitio Torque.works no se hace responsable de un uso inadecuado o de una interpretación incorrecta de la información proporcionada.