¿Cómo funcionan los motores de drones? DC o AC?
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Introducción: la "fuente de energía" de los drones
Con el desarrollo de la economía de baja altitud, los drones están pasando de ser juguetes para aficionados a equipos esenciales para aplicaciones profesionales. Sobrevuelan campos de cultivo para rociar pesticidas; recorren ciudades para realizar entregas exprés; se adentran en minas, bosques y zonas de desastre, asumiendo cada vez más tareas industriales y públicas.
Detrás de todo esto, hay un núcleo de potencia clave que determina la eficiencia, la estabilidad y la vida útil del vuelo: el motor. Este impulsa las palas para que giren a alta velocidad, proporcionando sustentación y fuerza de control, permitiendo que el dron realmente "vuele".
Entonces, ¿cómo funciona el motor del dron? ¿Utiliza corriente continua o corriente alterna? Este artículo comenzará con los principios básicos, te ayudará a comprender el mecanismo de funcionamiento del motor y explicará por qué casi todos los drones eligen motores de corriente continua sin escobillas.
El principio de trabajo básico del motor de drones
La función principal de los motores de drones es convertir la energía eléctrica de la batería en energía mecánica para impulsar la hélice y que gire a alta velocidad, generando sustentación y empuje. Actualmente, la mayoría de los drones convencionales utilizan motores de CC sin escobillas (BLDC), ampliamente utilizados en drones civiles y comerciales por su alta eficiencia, bajo nivel de ruido y bajos costos de mantenimiento.
1. Estructura del motor sin escobillas para drones
Un motor sin escobillas típico para drones se compone principalmente de las siguientes partes:
Estator: Es fijo y tiene bobinas electromagnéticas trifásicas enrolladas en su interior.
Rotor: Gira con el campo electromagnético y suele estar equipado con imanes permanentes.
Controlador electrónico de velocidad (ESC): Controlador electrónico de velocidad que controla la dirección del flujo de corriente para lograr una regulación precisa de la velocidad y el arranque.
2. Principio de funcionamiento: Accionamiento electromagnético + control electrónico
El principio de funcionamiento de los motores sin escobillas se basa en la inducción electromagnética:
La batería alimenta el ESC.
El ESC conmuta periódicamente la secuencia de activación de las bobinas del estator según la señal de control.
Al activarse la bobina, se forma un campo magnético giratorio que atrae o repele los imanes permanentes del rotor.
El rotor gira con el campo magnético, impulsando el eje y las palas del motor, generando así sustentación.
El proceso no requiere escobillas mecánicas y se basa en un control electrónico para lograr la rotación, lo que resulta en una mayor eficiencia y menor desgaste.
3. ¿Por qué es importante el diseño sin escobillas?
En comparación con los motores tradicionales con escobillas, los motores sin escobillas eliminan las escobillas de carbón y la estructura del conmutador, lo que ofrece varias ventajas clave:
Mayor vida útil: sin piezas de contacto mecánico, lo que reduce el desgaste.
Mayor eficiencia: menor pérdida de energía y respuesta más rápida.
Menor ruido: el proceso de funcionamiento es silencioso y suave.
Mantenimiento más sencillo: no es necesario reemplazar las escobillas de carbón ni limpiar las virutas de las escobillas con regularidad.
¿El dron usa un motor de CC o un motor de CA?
Esta es una pregunta que muchos principiantes o nuevos usuarios de la industria suelen hacer: "¿El motor de un dron es de CC o de CA?".
Respuesta clara: Los drones convencionales utilizan motores de CC sin escobillas (BLDC).
Actualmente, más del 95 % de los drones multirrotor y de ala fija del mercado están equipados con Motores DC sin escobillas (BLDC), en lugar de los tradicionales motores de CA.
Nota: Algunas máquinas de juguete y plataformas experimentales de bajo precio aún pueden utilizar motores con escobillas u otros tipos, por lo que no se utiliza la afirmación "100 %".
Aunque este motor incluye la palabra "CC" en su nombre, su método de accionamiento se asemeja más a una "CA simulada": utiliza una fuente de alimentación de CC (como una batería de litio) como energía y un controlador electrónico de velocidad (ESC) para convertir la CC en corriente trifásica que se conmuta secuencialmente, formando así un campo magnético giratorio que impulsa el rotor.
Nota: Aunque decimos "CA simulada", el motor de CC sin escobillas (BLDC) no utiliza CA real. Utiliza un controlador electrónico de velocidad (ESC) para conmutar la dirección y la secuencia de la corriente en tres conjuntos de bobinas, formando un campo magnético en rotación continua que impulsa el rotor. La fuente de alimentación sigue siendo esencialmente CC, por lo que se clasifica como un "motor de CC".
¿Por qué no usar motores de CA?
Aunque los motores de CA (como los de inducción y los síncronos) son muy comunes en entornos industriales, no son adecuados para drones por las siguientes razones:
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Dimensiones de comparación |
Motor de CC sin escobillas (BLDC) |
Motor de aire acondicionado |
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Coincidencia de la fuente de alimentación |
Adaptarse directamente a los sistemas de suministro de alimentación de CC como las baterías de litio |
Requiere potencia o inversor de CA, mala portabilidad |
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Peso volumétrico |
Pequeño y ligero, adecuado para cargas de vuelo |
Generalmente grande y pesado |
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Control de velocidad |
Fácil de controlar la velocidad y la dirección |
El control es complejo y la velocidad de respuesta es lenta |
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Eficiencia energética y generación de calor |
Alta eficiencia, baja generación de calor |
Requisitos de eficiencia energética relativamente baja y altos de disipación de calor |
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Escenario de la aplicación |
Drones, herramientas eléctricas, equipos de modelo, etc. . |
Equipo industrial, electrodomésticos, ocasiones fijas |
BLDC es una "solución de CC" más adecuada para drones
Usar baterías ➜ La fuente de energía es DC
Usar ESC ➜ La lógica de control es altamente digital
Modo de operación ➜ Simular la conmutación trifásica, pero la esencia sigue siendo un sistema DC
Por lo tanto, desde el método de la fuente de alimentación, el método de control hasta el escenario de uso, el motor DC sin escobillas es sin duda el tipo de motor más adecuado para las plataformas de vuelo UAV .
Recomendación de motores VSD para drones
En este artículo, ha aprendido que el motor de CC sin escobillas (BLDC) es el sistema de alimentación más común y óptimo para las plataformas de drones actuales, con múltiples ventajas como alta eficiencia, larga vida útil y bajo nivel de ruido.
Si busca un motor de alto rendimiento, gran fiabilidad y adaptabilidad a diversos escenarios de vuelo, la serie de motores VSD para drones es la opción ideal.
Nos centramos en la investigación, el desarrollo y la fabricación de motores de rotor exterior sin escobillas de alto rendimiento. Nuestros productos se han utilizado ampliamente en drones de carreras, plataformas multirrotor para fotografía aérea, drones de topografía e inspección de grado industrial, etc. Sus principales ventajas incluyen:
Cobertura total del rango de voltaje: compatible con múltiples plataformas de voltaje, desde 4S hasta 12S;
Valores KV de alta potencia: de 380 kV a 2400 kV, considerando tanto la resistencia como la ráfaga;
Diseño con alta relación empuje-peso: El empuje máximo puede alcanzar los 9 kg, lo que cumple con los requisitos de escenarios de carga pesada;
Soluciones completas de soporte: Ofrecemos sugerencias para la selección de ESC, datos de prueba y soporte técnico para el acoplamiento.
Personalización: Servicio OEM/ODM para adaptarlo a su estructura, parámetros y requisitos de rendimiento.
Recomendación de modelo de motor popular VSD
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Modelo |
Rango de valor de KV |
Potencia máxima |
Empuje máximo |
Escenarios de aplicación típicos |
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380kV |
4257W |
9034g |
UAV de carga múltiple de grado industrial, carga grande |
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420kV |
3037W |
7232g |
Plataforma de fotografía aérea de múltiples rotores y topografía comercial y mapeo |
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900–1520kv |
1617W |
4185g |
Fotografía aérea de tamaño mediano y plataforma de vuelo flexible |
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1800–2400kV |
901W |
1683g |
Drones a través del país, drones de carreras ligeras |
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1300–1950KV |
1623.5W |
2910g |
Avión múltiple/plataforma de fotografía aérea competitiva |
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1960kV |
902W |
1702g |
FPV Racing Drone |
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900kV |
1010W |
2710g |
Plataforma de fotografía aérea de bajo ruido de carga media |
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1350–1750kv |
1436W |
2728g |
Plataforma voladora pequeña de varios usos |
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