¿Qué tipo de motor se debe usar para manejar un par estático (eje bloqueado)?

El par y la corriente tienen una relación directa en los motores de CC (con escobillas o sin escobillas si se accionan adecuadamente). El par proporcionado por la CC con escobillas no es realmente suave porque los campos magnéticos del rotor y del estator solo son perpendiculares una vez por transición, pero el conjunto de escobillas está hecho de tal manera que no hay espacios en el par disponible a lo largo de la rotación. Con respecto al sobrecalentamiento, deberá calcular la corriente requerida para compensar el par de carga, calcular el calentamiento en julios y hacer un análisis térmico simple con la resistencia térmica del rotor a la temperatura ambiente y la temperatura máxima del rotor que se puede encontrar (con suerte) en la hoja de datos del proveedor. Así que no es necesariamente un no ir. Especialmente dado que puede incluir un disipador de calor para el motor en su análisis.

Tendrá el mismo análisis térmico para ejecutar en DC sin escobillas. No crea que un motor de 10 W puede funcionar durante mucho tiempo a 10 W, independientemente del par producido y su velocidad, la eficiencia es variable según la velocidad del motor y, por lo general, la potencia nominal se establece a la velocidad nominal, al igual que DC con escobillas. motores Sin embargo, las CC sin escobillas son más caras porque tienen un circuito de conmutación electrónica algo complejo.

También puede ir por la ruta paso a paso: si el par de carga es menor que el par de retención, entonces también es una opción, más aún si el par de retención (cuando está APAGADO) es suficiente. Lo bueno es que no necesita un sensor de retroalimentación en un circuito cerrado con esta opción (a diferencia de todos los otros tipos de motores), solo un microinterruptor doméstico para saber desde dónde contar los pasos. Sin embargo, necesitará un controlador paso a paso, pero es más simple y económico que el controlador DC sin escobillas.

En ambos casos, se puede usar una caja de engranajes para aumentar la salida del par motor para satisfacer sus necesidades (o desde un punto de vista diferente, para reducir el par motor requerido), pero no olvide incluir el par resistivo de la caja de engranajes en su presupuesto de par. (es decir, para garantizar que el margen de par motor sea lo suficientemente alto como para absorber la aleatoriedad de la madre naturaleza).

En mi opinión, debe eliminar la máquina síncrona de CA trifásica (que es básicamente una CC sin escobillas sin controlador), generar 2 o 3 senos de frecuencia variable y amplificarlos por PWM simplemente no vale la pena aquí, hay alternativas más simples. Personalmente, investigaría primero un paso a paso con una caja de cambios, pero esa es la opción más rápida, no la más barata (DC cepillado).

El par es una función de la corriente consumida por el actuador (o 'motor', como lo uso aquí) - la mayoría de las hojas de datos del motor deberían dar esta información de una forma u otra.

En un mundo ideal, el fabricante proporcionaría un gráfico que mostrara cómo varía la corriente extraída con la resistencia de la carga. Sin embargo, en la forma más simple, el fabricante solo podría indicar algo similar al consumo máximo de corriente en el bloqueo , donde la definición de 'bloqueo' es el momento en el que la resistencia de la carga excede el par máximo que puede producir el motor. También se le podría dar una velocidad de bloqueo : la velocidad más lenta que el motor puede girar antes de que se detenga.

Si tiene un gráfico, no se requieren conjeturas. No sé qué tan lineal es la relación entre la carga del motor y la corriente consumida, y no sé qué tan preciso debe ser. Algunas cosas que debe considerar si solo puede encontrar información limitada:

1. El motor consumirá corriente incluso sin carga;
2. El motor normalmente tendrá una velocidad mínima, nuevamente sin carga;
3. La corriente de arranque inicial puede ser mucho mayor que la corriente sin carga;
4. Puede haber un nivel de resistencia en el que el motor seguirá girando pero no podrá empezar a girar.

Si todo lo demás falla, mida la corriente consumida sin carga y la corriente consumida con el motor parado. Es crudo, pero es mejor que nada.

Una vez que sepa cómo varía la corriente con el par, es una simple cuestión de hacer un dispositivo de detección de corriente, muy sencillo y fácil de integrar con un Arduino a través de un ADC. Lea un poco sobre el Burr-Brown INA138 (o cualquier otro "Monitor de derivación de corriente").

nota del moderador: esta respuesta ha llegado a este hilo como resultado de una fusión.

Yo diría que el motor de CC, el motor de CC sin escobillas (BLDC) y el motor síncrono de imanes permanentes (PMSM) son las opciones. Los PMSM son bastante complejos para el bricolaje, así que excluyamos de un análisis más detallado, los restantes son los clásicos DC y BLDC.
El motor de CC es fácil de controlar, con puente H el par es proporcional a la corriente. La conmutación de las escobillas tiene un efecto mínimo en el torque, al menos no un impacto tan grande como el que tiene el BLDC al conmutar.
BLDC es el motor de CC girado. Tiene un dispositivo conmutador electrónico para los devanados del estator en lugar del antiguo conmutador de escobillas del rotor en los motores de CC. El calentamiento de los devanados está presente en ambos tipos de motores, la única diferencia es que BLDC calentará el estator, que también es más grande y tiene una mejor capacidad de enfriamiento que el devanado del rotor en un motor de CC, que solo puede enfriar a través del eje.
El BLDC necesita un dispositivo de conmutación más complejo con la ayuda de la retroalimentación de la posición del rotor (sensores Hall o comparadores EMF traseros), aunque el resto es similar al motor de CC, una especie de controlador PWM. Además, BLDC tiene más ondulación de par debido a la conmutación que el motor de CC.

Luego, necesita un controlador con un sensor de posición o un giroscopio para generar pares estáticos. Diseñe un bucle de control simple con su motor.