Motor Pancake BLDC: como funciona, compensações e aplicações

O que torna um motor BLDC em formato de “panqueca”

Um motor BLDC panqueca recebe o nome de suas proporções, não de sua função. Em vez do formato alto e cilíndrico de “lata de sopa” de um motor convencional, ele é plano e largo, com uma relação comprimento-diâmetro baixa o suficiente para que tudo pareça mais um disco do que um tubo.

Essa forma vem de como o fluxo magnético se move dentro dele. Em um motor de fluxo radial padrão, o campo magnético viaja para fora do eixo em direção à carcaça. Em um motor panqueca, também chamado de motor de fluxo axial , o fluxo corre paralelo ao eixo, com o rotor assentado ao lado do estator, em vez de enrolado nele. Esta única mudança na geometria é o que permite que todo o motor entre em colapso em forma de disco plano.

As compensações de desempenho de um formato plano

O layout da panqueca não é apenas um truque de embalagem, ele muda o desempenho do motor. Como os enrolamentos ficam mais próximos da borda externa do disco, onde o raio é maior, o motor gera mais torque para uma determinada quantidade de cobre do que um projeto radial de volume semelhante. A estrutura plana e aberta também expõe mais área de superfície ao ar, o que torna o resfriamento consideravelmente mais simples do que extrair calor de um núcleo cilíndrico bem enrolado.

Esses benefícios vêm com custos reais. Manter um entreferro preciso e uniforme entre um rotor plano e um estator é uma tolerância de fabricação mais restrita do que o entreferro concêntrico em um motor radial, o que aumenta o custo de produção. A velocidade também é limitada, uma vez que o formato do disco do rotor e as forças magnéticas em jogo não toleram as mesmas faixas de RPM que um motor radial suporta confortavelmente. Para aplicações onde o espaço axial é apertado, mas o torque e a altura livre térmica são mais importantes do que a velocidade máxima, essa compensação tende a funcionar a favor do design em panqueca.

Onde o design da panqueca aparece nos produtos do dia a dia

O perfil plano torna este tipo de motor um ajuste natural em qualquer lugar onde o comprimento axial seja o recurso escasso, e não o diâmetro. Os gimbals da câmera e as juntas robóticas usam pequenos motores BLDC tipo panqueca para manter o conjunto rotativo fino o suficiente para caber dentro de uma caixa compacta. Os drones se beneficiam da mesma característica, montando motores planos diretamente no braço sem adicionar volume que afetaria a dinâmica do vôo.

Em uma escala maior, a mesma geometria aparece em motocicletas elétricas e sistemas de transmissão de veículos, onde um motor plano pode ser aparafusado diretamente em um braço oscilante ou conjunto de roda, em vez de exigir uma carcaça e um eixo de transmissão separados. Onde mais faixa de torque e flexibilidade de engrenagens mecânicas são mais importantes do que um perfil plano, motores de acionamento intermediário como alternativa quando mais torque e flexibilidade de engrenagens são mais importantes do que um perfil plano permanecem o melhor ajuste, uma vez que ficam na manivela e direcionam a potência através da engrenagem existente do veículo, em vez de acionar o volante diretamente.

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O motor do cubo: um motor BLDC de panqueca que você já conhece

Se você já andou de bicicleta elétrica ou scooter elétrica, provavelmente já usou um motor BLDC tipo panqueca sem perceber. Um motor de cubo integra o motor de acionamento diretamente na roda, e isso só funciona porque o motor é plano o suficiente para caber dentro do cubo sem adicionar largura excessiva ao conjunto da roda.

Relatórios da indústria sobre a adoção de motores de fluxo axial na mobilidade elétrica aponta exatamente para esta característica: o formato de panqueca se presta naturalmente à integração na roda, uma vez que o motor fica dentro da roda em vez de exigir um ponto de montagem e transmissão separados. motores de cubo de ebike e scooter construídos neste mesmo layout plano de fluxo axial aplicar o mesmo princípio de design em uma escala adequada para deslocamentos diários e viagens de curta distância, trocando alguma velocidade máxima por um sistema de transmissão mais simples, de menor manutenção e com menos peças móveis.

Combinando um controlador com um motor tipo panqueca

As características de torque e velocidade de um motor panqueca são diferentes o suficiente de um motor radial para que o emparelhamento do controlador mereça sua própria atenção. Esses motores tendem a fornecer torque forte em RPM mais baixas, o que significa que um controlador ajustado para um motor de perfil mais alto e de maior velocidade pode não extrair o desempenho total do motor panqueca ou, pior, pode operá-lo fora de sua faixa operacional eficiente.

Fazer isso direito começa com a correspondência correta das classificações de corrente e tensão. controladores de motor DC sem escova dimensionados para corresponder ao perfil de corrente e tensão de um determinado motor são o ponto de partida para qualquer decisão de emparelhamento. Para aplicações onde o zumbido característico do motor plano precisa permanecer mínimo, como bicicletas elétricas de consumo ou robótica interna, um controlador ultrassilencioso adequado para perfis de motor de baixa velocidade e alto torque tende a ser uma combinação melhor do que um controlador otimizado exclusivamente para RPM de pico. Para quem não sabe como traduzir as especificações de um determinado motor panqueca em uma escolha de controlador, um guia de emparelhamento de controlador e motor para combinar as especificações corretamente percorre os parâmetros relevantes passo a passo.

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