Creo que entiendo los principios de funcionamiento de un motor sin escobillas y un motor paso a paso, pero estoy un poco confundido sobre la diferencia. ¿Es un motor DC sin escobillas un motor paso a paso muy básico? Con los controles adecuados, ¿un motor DC sin escobillas podría funcionar como un motor paso a paso? Si no, ¿en qué se diferencian?
Para un novato en electrónica, ¿alguien puede destacar las similitudes y diferencias entre los motores paso a paso y los motores DC sin escobillas?
Los dos son en gran medida iguales, fundamentalmente. Sin embargo, difieren en la aplicación prevista. Un motor paso a paso está pensado para funcionar en pasos. Un motor BLDC está destinado a funcionar para proporcionar un movimiento suave.
Dado que los motores paso a paso se utilizan para el control del movimiento, la repetibilidad de los pasos es deseable. Es decir, si usted comienza en un paso, luego a otro, y luego de nuevo a la primera, lo ideal sería volver a exactamente donde estaba antes. Hay varias cosas que pueden estropear esto: la inclinación de los rodamientos, la fricción, etc. Los motores BLDC están optimizados para un par suave entre pasos, no para la repetibilidad.
Los motores paso a paso están diseñados para maximizar par de retención , la capacidad del stepper de mantener la carga mecánica en uno de los escalones. Esto se consigue manteniendo la corriente del bobinado alta aunque el rotor esté alineado con el estator. Esto desperdicia mucha energía, porque no genera ningún par a menos que la carga intente girar fuera de su posición, pero evita la necesidad de cualquier mecanismo de retroalimentación.
Por otro lado, los BLDC suelen funcionar con el rotor retrasado con respecto al estator, de modo que la corriente aplicada siempre genera el par máximo, que es lo que haría un motor con escobillas. Si se desea un par menor, se reduce la corriente. Esto es más eficiente, pero hay que percibir la posición de la carga para saber cuánto par hay que aplicar. Por lo tanto, los motores paso a paso suelen ser más grandes para acomodar el calor adicional de operar el motor a la máxima corriente todo el tiempo.
Además, para la mayoría de las aplicaciones, la gente espera que un stepper sea capaz de dar pasos pequeños para un control de movimiento preciso. Esto significa un gran número de polos magnéticos. Un motor paso a paso suele tener cientos de pasos por revolución. Un BLDC suele tener muchos menos. Por ejemplo, recientemente estuve jugando con un BLDC de un disco duro, y tiene cuatro "pasos" por revolución.
Los motores paso a paso suelen estar diseñados para obtener el máximo par de retención en primer lugar, y la velocidad en segundo lugar. Esto suele implicar bobinados de muchas vueltas, lo que crea un campo magnético más fuerte, y por tanto más par, por unidad de corriente. Sin embargo, esto se produce a expensas de un aumento de la FEM, lo que reduce la velocidad por unidad de tensión.
Además, los motores paso a paso suelen tener dos fases separadas 90 grados, mientras que los BLDC suelen tener tres fases separadas 120 grados (aunque hay excepciones en ambos casos):
motor paso a paso
BLDC
A pesar de estas diferencias, un stepper puede funcionar como un BLDC, o un BLDC como un stepper. Sin embargo, dado que las intenciones de diseño son contradictorias, es probable que el resultado no sea óptimo.
La mayoría de los controladores BLDC que he visto no han sido diseñados para el mismo tipo de precisión posicional que los steppers, pero ¿hay alguna razón por la que los motores BLDC no deberían ofrecer un control con la precisión que ofrece el sensor de rotación? Si quiero girar algo exactamente 12,25 vueltas lo más rápido posible, creo que un motor BLDC debería ser capaz de hacer el trabajo mejor que un stepper, ya que un stepper necesita ser impulsado con un perfil de aceleración pesimista pero un motor BLDC no tendría esa restricción.
@supercat Ninguna razón en particular. Pero con el BLDC y un sensor de rotación, lo que tienes es un servo, y necesitas algún tipo de bucle de retroalimentación para controlarlo. Lo mismo se puede conseguir con un motor con escobillas. Los motores paso a paso no suelen tener sensores de rotación y se manejan sin ningún tipo de bucle de retroalimentación (excepto los interruptores de límite para encontrar el final del rango de movimiento), por lo que dependen de no perder ningún paso para la precisión posicional. Eso simplifica el accionamiento, pero también pone límites a la velocidad y al par.
Uno lograría un movimiento más suave con un servocontrolador inteligente, pero si uno quiere mover un motor BLDC de 12,25 vueltas y no se preocupa especialmente por la suavidad, ¿habría algún problema particular con simplemente hacer funcionar el motor hacia adelante hasta que llegue a un punto justo antes del destino, luego ajustarlo para la fase de destino, y hacerlo retroceder si se excede demasiado? Los motores paso a paso son terriblemente ineficientes, pero parece que añadir un codificador rotativo y un freno podría mejorar la eficiencia enormemente.
Un motor paso a paso es una forma de motor de corriente continua sin escobillas, pero con una disposición física específica de las bobinas y el estator para conseguir un número fijo de topes o retenes que subdividen el círculo completo de rotación.
El número de polos de un motor paso a paso determina el tamaño del paso o el número de subdivisiones, o "pasos completos", si se quiere.
Sin embargo, con un poco de trabajo en la energización de las bobinas del motor paso a paso, los motores paso a paso modernos con los controladores adecuados a menudo pueden proporcionar la rotación en pasos parciales, conocido como micro-stepping.
TL;DR: Los motores paso a paso son (normalmente) un subconjunto de la familia de motores sin escobillas.
_Motores de reluctancia conmutada son otra forma de motor paso a paso, algo diferente del motor paso a paso BLDC estándar._
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No es una respuesta a la pregunta, pero este enlace indica que los motores síncronos de CA Hurst son "idénticos en su construcción a los motores paso a paso HURST®".