Presentación EAA motores Brushless

Motores Brushless:

Motores Brushless Que es un motor Brushless? Tipos y características salientes Principio de funcionamiento Ventajas respecto de un motor térmico Elección de un motor eléctrico brushless Cálculo de consumo y peso de baterías Proyecto motor Brushless Outrunner

Que es un motor Brushless?:

Que es un motor Brushless? Es un tipo de máquina eléctrica de iman permanente con conmutación electrónica de las bobinas (campo electromagnético) Los imanes se ubican en el rotor y las bobinas de excitación en el estator. Se conocen bajo las siglas BLDC o PMSM dependiendo del tipo de señal que se usa para la conmutación de las bobinas

Tipos de motores Brushless:

Tipos de motores Brushless Existen dos grandes tipos de motores Brushless destinados a distintas aplicaciones Outrunners: El rotor con los imanes gira por fuera del estator. Inrunners: El rotor es interior y el estator exterior. Para aplicaciones aeronáuticas (0-3000RPM) son mas adecuados los motores Outrunners por su alto torque y mejor relación torque/volumen y torque/peso

Características salientes:

Alta eficiencia ( mayor al 90%. 97% los mejores motores en el punto de funcionamiento óptimo) Muy buena relación Potencia/Peso y Potencia/Volumen Muy bajo mantenimiento Alto torque Velocidad controlable con precisión Bajo ruido de funcionamiento Características salientes

Principio de funcionamiento:

Principio de funcionamiento Conmutación electrónica de las bobinas 3 fases, como los motores de inducción trifásicos Cada fase se compone de N bobinas La velocidad de conmutación está dada por la velocidad de giro La velocidad de giro está gobernada por la tensión La posición de los imanes determina las fases que se activan Simulación de la densidad de campo magnético

Principio de funcionamiento 2:

Principio de funcionamiento 2 Simulación de la densidad de campo magnético indicando la dirección del campo

Ventajas respecto de un motor térmico:

Ventajas respecto de un motor térmico Mayor confiabilidad Menor mantenimiento Mayor eficiencia (motor térmico aprox. 30%) Menores costos operativos No opera con combustibles No contamina Funcionamiento sin vibraciones Mayor relación torque/peso Mayor relación torque/volumen Curva de torque plana desde 0 RPM Sus características no cambian con la altura ni con el tiempo de funcionamiento

Cálculo de consumo y peso de baterías:

Cálculo de consumo y peso de baterías Ejemplo motoplaneador biplaza Datos: Régimen de acenso 2 m/s 363.6364 ft/min L/D 28 Peso de despegue 500 kg Velocidad 100 km/h 27.77778 m/s Eficiencia hélice 0.7 Eficiencia motor+controlador 0.95 Densidad de energía baterías 9.4 kg/kWh Energía disponible en el pack de baterías 2 kWh Resultados: Fuerza necesaria para vuelo recto y nivelado 175.18 N 17.86 kg Potencia necesaria para vuelo recto y nivelado 4.87 kW 6.33 HP Potencia necesaria para ascender 9.81 kW 12.75 HP Potencia necesaria para ascender total 14.68 kW 19.08 HP Potencia necesaria motor 20.97 kW 27.26 HP Autonomía ascendiendo 5.44 minutos 652.49 m Autonomía recto y nivelado 16.40 minutos 27.33 km Peso baterías 18.8 kg Costo electricidad (a valor domiciliario) 0.1458 pesos Costo electricidad (a valor normal) 0.387 pesos

Cálculo de consumo y peso de baterías:

Cálculo de consumo y peso de baterías Ejemplo avión liviano Datos : Régimen de acenso 2 m/s 363.6364 ft/min L/D 15 Peso de despegue 300 kg Velocidad 100 km/h 27.77778 m/s Eficiencia hélice 0.7 Eficiencia motor+controlador 0.95 Densidad de energía baterías 9.4 kg/kWh Energía disponible en el pack de baterías 4 kWh Resultados: Fuerza necesaria para vuelo recto y nivelado 196.20 N 20.00 kg Potencia necesaria para vuelo recto y nivelado 5.45 kW 7.09 HP Potencia necesaria para ascender 5.89 kW 7.65 HP Potencia necesaria para ascender total 11.34 kW 14.74 HP Potencia necesaria motor 16.19 kW 21.05 HP Autonomía ascendiendo 14.08 minutos 1689.48 m Autonomía recto y nivelado 29.28 minutos 48.81 km Peso baterías 37.6 kg Costo electricidad (a valor domiciliario) 0.2916 pesos Costo electricidad (a valor normal) 0.774 pesos

Elección de un motor eléctrico:

Elección de un motor eléctrico Los fabricantes especifican generalmente el torque, la potencia, la tensión de funcionamiento y la constante Kv (entre otros) Se debe saber si el torque y la potencia especificada son para el funcionamiento contínuo o ráfagas. Kv: Constante voltimétrica del motor RPM Max Motor = Kv * Tensión de alimentación Nos sirve para saber si usaremos reductora o no Para mover hélices son mejores los Outrunners

Proyecto motor Brushless Outrunner 1:

Proyecto motor Brushless Outrunner 1 Tensión nominal: 100V Velocidad giro nominal: 3000RPM Kv: 30 RPM/V Potencia nominal: 10kW (13HP) Potencia pico: 15kW (20HP) Torque nominal: 35Nm Diámetro exterior: 160mm Largo: 100mm Peso: 7kg Temperatura max funcionamiento: 90 grados Imanes de neodimio Construído en aluminio 6061-T6 y acero

Proyecto motor Brushless Outrunner 2:

Proyecto motor Brushless Outrunner 2

Contacto:

Contacto Rodrigo Alcoberro ralcoberro@gmail.com Próximamente: www.armotors.com.ar