Un motor de CC con escobillas es un dispositivo eléctrico compacto diseñado para convertir energía eléctrica en movimiento mecánico. Se utiliza ampliamente en coches de juguete, herramientas eléctricas, ventiladores pequeños y varios electrodomésticos compactos.
Comencemos con los componentes externos. El motor está encapsulado en una carcasa metálica, comúnmente conocida como estator. Dentro del estator, normalmente encontrará dos imanes permanentes o un solo imán anular. Estos imanes forman los polos norte y sur del campo magnético.
Un extremo del motor presenta un eje saliente, también conocido como eje de salida, que puede acoplarse con componentes adicionales como engranajes helicoidales, cajas de engranajes, aspas de ventilador, poleas o sistemas de transmisión.
El extremo opuesto del motor alberga la tapa del extremo, que puede ser de plástico o metal. Montados en esta tapa hay dos pines terminales. Cuando se conecta una fuente de alimentación a estos terminales, el rotor interno genera un campo magnético, convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica, lo que hace que el eje gire.
Una vez desmontada la carcasa del motor, los componentes internos se hacen visibles:
En el núcleo se encuentra un eje de acero, que transmite la energía rotacional fuera del motor para accionar una carga.
Fijo al eje está el rotor, compuesto por múltiples láminas de acero al silicio apiladas. Para garantizar el aislamiento eléctrico y una rotación suave, la superficie del rotor suele estar recubierta o aislada con plástico.
Dentro de las ranuras del rotor se encuentran bobinas de alambre de cobre enrolladas apretadamente. Cuando la corriente eléctrica fluye a través de estas bobinas, producen un campo electromagnético dinámico. Al controlar la polaridad y el momento del campo, se genera una fuerza electromagnética rotacional, que impulsa el motor.
Los extremos de las bobinas están conectados a un componente llamado conmutador, que normalmente está hecho de tres contactos de cobre segmentados, cada uno eléctricamente aislado entre sí y del eje central. El conmutador está montado directamente en el eje y gira con él. Cada devanado de la bobina está conectado a uno de los segmentos del conmutador.
En la tapa del extremo, encontrará las escobillas, que mantienen un contacto eléctrico continuo con el conmutador. Las escobillas suelen estar hechas de metales preciosos o carbono, dependiendo de la vida útil y las condiciones de rendimiento requeridas. Los ingenieros seleccionan el material de escobilla adecuado en función de las necesidades de la aplicación.
A medida que el conmutador gira entre las dos escobillas, cambia mecánicamente la dirección del flujo de corriente a través de los devanados. Este cambio es lo que permite que el motor mantenga una rotación unidireccional.
Así es como fluye la corriente:
Entra por un pin terminal,
Pasa por la escobilla superior,
Fluye hacia un segmento del conmutador,
Entra en la bobina del rotor,
Sale a través del segmento del conmutador opuesto y la escobilla inferior,
Y finalmente sale por el segundo pin terminal.
En resumen, un motor de CC en miniatura con escobillas consta principalmente de los siguientes cuatro componentes:
Estator:
Contiene imanes permanentes (como Neodimio Hierro Boro o Ferrita) o bobinas electromagnéticas, creando un campo magnético estático. El estator está fijado a la carcasa exterior del motor, que también soporta toda la estructura del motor.
Rotor:
Compuesto por laminaciones de acero al silicio apiladas y devanados de armadura. Los devanados se alimentan a través del conmutador y las escobillas para producir un campo magnético giratorio. El rotor está acoplado al eje del motor para la salida de potencia.
Conmutador:
Un anillo de cobre segmentado que gira con el rotor. Invierte la dirección de la corriente a través de las bobinas en el momento adecuado, permitiendo una rotación continua.
Escobillas:
Contactos conductores con resorte (metal o carbono) que presionan contra el conmutador, suministrando corriente a los devanados giratorios.
Juntos, estos componentes forman un sistema compacto pero potente capaz de convertir la corriente eléctrica directa en energía mecánica rotacional.
En nuestro próximo artículo, exploraremos varios modelos de motores de CC y sus escenarios de aplicación.
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