Un motor de imán permanente (PM) no tiene un devanado de campo en el bastidor del estator, sino que depende de los PM para proporcionar el campo magnético contra el cual el campo del rotor interactúa para producir el par. Los devanados de compensación en serie con el inducido se pueden utilizar en motores grandes para mejorar la conmutación bajo carga. Debido a que este campo es fijo, no se puede ajustar para el control de velocidad. Los campos PM (estatores) son convenientes en motores en miniatura para eliminar el consumo de energía del devanado de campo. La mayoría de los motores de CC más grandes son del tipo "dínamo", que tienen bobinados en el estator. Históricamente, no se podía hacer que los PM retenieran un alto flujo si se desmontaban; Los devanados de campo eran más prácticos para obtener la cantidad necesaria de flujo. Sin embargo, los PM grandes son costosos, además de peligrosos y difíciles de montar; esto favorece los campos de bobinado para máquinas grandes.
Para minimizar el peso y el tamaño totales, los motores PM en miniatura pueden utilizar imanes de alta energía fabricados con neodimio u otros elementos estratégicos; la mayoría son aleaciones de neodimio-hierro-boro. Con su mayor densidad de flujo, las máquinas eléctricas con PM de alta energía son al menos competitivas con todas las máquinas eléctricas síncronas y de inducción de alimentación individual y de diseño óptimo. Los motores en miniatura se parecen a la estructura de la ilustración, excepto que tienen al menos tres polos de rotor (para garantizar el arranque, independientemente de la posición del rotor) y su carcasa exterior es un tubo de acero que une magnéticamente el exterior de los imanes de campo curvo.
Algunos de los problemas del motor de CC con escobillas se eliminan en el diseño BLDC. En este motor, el "interruptor giratorio" mecánico o conmutador es reemplazado por un interruptor electrónico externo sincronizado con la posición del rotor. Los motores BLDC suelen tener una eficiencia del 85 al 90% o más. Se ha informado de una eficiencia para un motor BLDC de hasta el 96.5%, mientras que los motores de CC con engranajes de escobillas suelen tener una eficiencia del 75 al 80%.
La forma de onda de la fuerza contraelectromotriz trapezoidal característica del motor BLDC (CEMF) se deriva en parte de que los devanados del estator están distribuidos uniformemente y en parte de la ubicación de los imanes permanentes del rotor. También conocidos como motores de CC conmutados electrónicamente o de CC de adentro hacia afuera, los devanados del estator de los motores BLDC trapezoidales pueden ser monofásicos, bifásicos o trifásicos y usar sensores de efecto Hall montados en sus devanados para detección de posición del rotor y bajo costo cerrado -control de bucle del conmutador electrónico.
Los motores BLDC se utilizan comúnmente cuando es necesario un control de velocidad preciso, como en unidades de disco de computadora o en grabadoras de video, los ejes dentro de unidades de CD, CD-ROM (etc.) y mecanismos dentro de productos de oficina, como ventiladores, impresoras láser y fotocopiadoras. Tienen varias ventajas sobre los motores convencionales:
En comparación con los ventiladores de CA que utilizan motores de polos sombreados, son muy eficientes y funcionan mucho más fríos que los motores de CA equivalentes. Esta operación fría conduce a una vida útil mucho mejor de los cojinetes del ventilador.
Sin un conmutador que se desgaste, la vida útil de un motor BLDC puede ser significativamente más larga en comparación con un motor de CC que utiliza escobillas y un conmutador. La conmutación también tiende a causar una gran cantidad de ruido eléctrico y de RF; sin conmutador ni escobillas, un motor BLDC se puede utilizar en dispositivos eléctricamente sensibles como equipos de audio o computadoras.
Los mismos sensores de efecto Hall que proporcionan la conmutación también pueden proporcionar una conveniente señal de tacómetro para aplicaciones de control de circuito cerrado (servocontroladas). En los ventiladores, la señal del tacómetro se puede utilizar para derivar una señal de "ventilador OK", así como para proporcionar información sobre la velocidad de funcionamiento.
El motor se puede sincronizar fácilmente con un reloj interno o externo, lo que permite un control preciso de la velocidad.
Los motores BLDC no tienen posibilidad de generar chispas, a diferencia de los motores con escobillas, lo que los hace más adecuados para entornos con productos químicos y combustibles volátiles. Además, las chispas generan ozono, que puede acumularse en edificios mal ventilados, lo que puede dañar la salud de los ocupantes.
Los motores BLDC se usan generalmente en equipos pequeños como computadoras y generalmente se usan en ventiladores para eliminar el calor no deseado.
También son motores acústicamente muy silenciosos, lo que es una ventaja si se utilizan en equipos que se ven afectados por vibraciones.
Los motores BLDC modernos varían en potencia desde una fracción de vatio hasta muchos kilovatios. Los motores BLDC más grandes de hasta aproximadamente 100 kW de potencia se utilizan en vehículos eléctricos. También encuentran un uso significativo en modelos de aviones eléctricos de alto rendimiento.
Un motor de bobinado en serie o paralelo excitado eléctricamente conmutado se denomina motor universal porque puede diseñarse para funcionar con alimentación de CA o CC. Un motor universal puede funcionar bien con CA porque la corriente tanto en el campo como en las bobinas del inducido (y, por lo tanto, los campos magnéticos resultantes) se alternarán (polaridad inversa) en sincronismo y, por lo tanto, la fuerza mecánica resultante se producirá en una dirección de rotación constante. .
Operando a frecuencias normales de línea de energía, los motores universales se encuentran a menudo en un rango de menos de 1000 vatios. Los motores universales también formaron la base del motor de tracción ferroviario tradicional en los ferrocarriles eléctricos. En esta aplicación, el uso de CA para alimentar un motor originalmente diseñado para funcionar con CC conduciría a pérdidas de eficiencia debido al calentamiento por corrientes parásitas de sus componentes magnéticos, particularmente las piezas polares del campo del motor que, para CC, habrían usado sólidos ( hierro no laminado) y ahora rara vez se utilizan.
