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Dado que Europa planea ser una "economía neutra en carbono" para 2040, el futuro de la movilidad es eléctrico.

De los diferentes vehículos eléctricos que existen en la actualidad, los patinetes eléctricos son la solución más prometedora. Además de ser más respetuosos con la ecología que otras alternativas de transporte eléctrico, su naturaleza portátil y su tamaño compacto los hacen ideales para los desplazamientos urbanos (¡y definitivamente un futurible!).

Hoy intentaremos explicar el mecanismo de funcionamiento de esta increíble atracción.

Un scooter eléctrico, como su nombre indica, funciona con electricidad. Dispone de una batería que almacena la energía eléctrica, que luego es convertida en energía cinética por un motor. La parte principal de trabajo o la planta motriz de un scooter eléctrico es su motor.

Intentemos entender cómo funciona.

¿Cómo funciona el motor de un scooter eléctrico?

Desde la aceleración y la velocidad máxima hasta la capacidad de ascenso, es el motor de un scooter eléctrico el que determina casi todos los aspectos de su rendimiento. 

Antes de echar un vistazo al mecanismo de funcionamiento y tipos de motores para scooters eléctricosVeamos cuáles son las cosas más importantes que podemos querer de ellos.

Cosas que puede querer de un motor de scooter eléctrico

Un motor de scooter eléctrico debe tener suficiente par de arranque para mover el scooter desde parado.

Let's Kick vía Unsplash

Debe tener la potencia adecuada para llevarte a donde quieras, ya sea un lugar cuesta arriba. También debe ser controlable para poder variar la velocidad de tu scooter según tus necesidades.

Y lo que es más importante, debe ser fiable y duradera para que dure mucho tiempo.

Tipos de motores para scooters eléctricos

Hay dos tipos comunes de motores que se utilizan en los scooters eléctricos. Son:

  • Motores de corriente continua con escobillas. 
  • Motores de corriente continua sin escobillas.

Veamos cómo funciona cada una de ellas y qué ventajas tiene una sobre la otra.

Motor de corriente continua con escobillas

Un motor de corriente continua con escobillas es un motor en el que la corriente eléctrica se suministra a las bobinas del electroimán del rotor a través de un par de escobillas. La característica principal de este motor es que la electricidad se suministra a la parte del motor que gira.

Este tipo de motor se desarrolló a principios del siglo XIX y es popular sobre todo por su bajo coste y su sencillo funcionamiento.

Este es un diagrama de un motor de corriente continua con escobillas, que puede ayudarle a entender cómo funciona este motor. 

Interior de un motor de corriente continua con escobillas de un scooter eléctrico

Partes internas de un motor de corriente continua con escobillas, vía Galco

Partes funcionales de un motor de corriente continua con escobillas 

Un motor de corriente continua con escobillas consta de las siguientes partes:

El Cepillos están hechas de un material conductor que no es abrasivo. Están destinados a conducir la electricidad desde la fuente (la batería del scooter) hasta la bobina electromagnética del rotor. Esto hace posible que las bobinas electromagnéticas del rotor tengan un suministro de electricidad incluso cuando están girando con referencia a las escobillas.

El Conmutador suele ser de cobre o de otro metal altamente conductor. Recibe la electricidad de las escobillas y la conduce a los devanados del electroimán del rotor. Hay dos contactos del conmutador para cada bobina del motor.

El Armadura, también llamado rotor, es la parte del motor que gira y convierte la energía eléctrica en energía cinética (movimiento). Tiene un montón de bobinas de alambre enrolladas que generan el campo magnético que hace girar el eje del motor.

El Estator es la carcasa del motor que tiene un imán permanente. Este imán proporciona el campo magnético que interactúa con el campo magnético de los electroimanes del rotor para que éste gire. Algunos motores de CC pueden tener un electroimán en el estator. En el caso de estos motores, el electroimán del estator toma electricidad de la misma fuente que las bobinas del rotor.

El Eje es la parte de salida del motor donde se utiliza la energía para realizar un trabajo, es decir, para hacer girar la rueda de un scooter.

¿Qué ocurre cuando se enciende un motor de corriente continua con escobillas?

Cuando se enciende un motor de corriente continua con escobillas, se produce la siguiente secuencia de acontecimientos: 

  • La corriente eléctrica pasa de las escobillas al conmutador y luego a los devanados del electroimán del rotor. 
  • Esto induce un campo magnético en el rotor que interactúa con el campo magnético de los imanes permanentes del conjunto del estator.
  • La interacción de estos campos magnéticos hace que el rotor gire y convierta la energía eléctrica de la fuente en energía rotativa.

Hay que tener en cuenta que el campo magnético de los bobinados del rotor cambia de dirección cada 180 grados de rotación. Para mantener constante el sentido de giro, el contacto entre el conmutador y las escobillas invierte el sentido del flujo de la corriente cada 180 grados.

Blanco vía Unsplash

Además, la dirección de la aplicación de la fuerza magnética al rotor cambia a medida que éste gira. Esto significa que el motor tendrá diferentes velocidades en diferentes puntos de rotación. Esto se compensa teniendo varias bobinas en el rotor para que el motor tenga siempre una velocidad y un par de salida uniformes.

¿Qué determina la potencia de un motor de corriente continua con escobillas? 

Una de las características más importantes de un motor de scooter eléctrico es su potencia. Como la potencia en cualquier sistema eléctrico es el producto del voltaje y la corriente, significa que el aumento de cualquiera de ellos hará que el motor sea más potente. 

Para que un motor sea más potente, se pueden aumentar los devanados del rotor para que pase más corriente por ellos. El aumento de la tensión de entrada también aumenta la potencia de un motor de CC. Además, el uso de imanes más potentes también puede aumentar la potencia del motor.

Ventajas y desventajas de los motores de corriente continua con escobillas

Los motores de corriente continua con escobillas tienen ciertas ventajas sobre los motores sin escobillas. Entre ellas se encuentran:  

  • Bajo coste.
  • Mayor par en una gama más amplia de velocidades del rotor.
  • Movimiento suave a bajas velocidades.
  • Buen control de la velocidad.
  • Se puede reconstruir.
  • Funciona mejor en todo tipo de entornos.
  • No necesita un controlador cuando funciona a velocidad constante.

Sin embargo, los motores de CC con escobillas también tienen algunas limitaciones. Entre ellas: 

  • Menor vida útil debido al contacto sólido con sólido entre el colector y las escobillas.
  • Mayor ruido de funcionamiento. 
  • Alta inercia del rotor.
  • Interferencias electromagnéticas causadas por el arco de las escobillas.

Motores de CC sin escobillas 

La mayoría de los scooters eléctricos de hoy en día utilizan un motor de corriente continua sin escobillas. Esto se debe principalmente a que estos motores pueden caber dentro del cubo de la rueda y no necesitan ser montados en el marco. 

Un motor de corriente continua sin escobillas (BLDC), como su nombre indica, no tiene escobillas para conducir la electricidad. Tiene un diseño y un principio de funcionamiento totalmente diferentes a los de un motor con escobillas. Este tipo de motor se desarrolló en la década de 1970 y es muy popular principalmente por su larga vida útil y su menor ruido.

Este es un diagrama de las partes internas de un motor BLDC:

Motor DC sin escobillas del Scooter eléctrico

Motor de corriente continua sin escobillas a través de Renesas

Hay dos partes funcionales principales de un motor BLDC. Son:

  • El rotor, que es un imán permanente y se coloca dentro del estator. 
  • El estator, que tiene bobinas de electroimán.

Algunos motores BLDC pueden tener bobinas de electroimán fijas en el centro e imanes permanentes unidos al estator. En estos motores, lo que gira es el estator.

¿Cómo funciona un motor de corriente continua sin escobillas?

El principio de funcionamiento de un motor BLDC es sencillo: se suministra corriente eléctrica a las bobinas del estator y el campo magnético resultante hace girar el rotor, que es un imán permanente. Como puede observar, las bobinas del motor BLDC no giran, no hay necesidad de escobillas ni de un conmutador en un motor de este tipo. 

Sin embargo, si las bobinas están fijas en su lugar, ¿cómo se cambia la polaridad del electroimán que se requiere para mantener la rotación del motor unidireccional? Eso se consigue utilizando un controlador.

El controlador funciona con un sensor de posición del rotor o con la ayuda de imanes en el cuerpo del motor. Esta es la diferencia entre estos dos tipos de controladores:

  • Controladores BLDC basados en sensores: Se coloca un sensor en el rotor que determina su ubicación en un momento dado. Estos datos de localización se envían al controlador. El controlador envía corriente con una polaridad específica a bobinas concretas para asegurarse de que el campo magnético esté siempre en una posición que permita mantener la rotación del rotor en el sentido correcto.
  • Controladores BLDC sin sensores: En este enfoque, se colocan electroimanes en el cuerpo del motor. La rotación del rotor induce una corriente eléctrica en estas bobinas del electroimán. La intensidad y la dirección de esta corriente indican al controlador que debe excitar determinadas bobinas del estator para hacer girar el motor.

La necesidad de un controlador hace que un motor BLDC sea intrínsecamente complicado en comparación con uno sin escobillas. Sin embargo, los motores BLDC tienen una serie de ventajas que los hacen viables para muchas aplicaciones, especialmente para su uso en scooters eléctricos.

Scooter eléctrico

Kelly Sikkema vía Unsplash

Factores que afectan a la potencia de salida de un motor BLDC

La potencia de un motor BLDC depende de lo siguiente

  • La resistencia y, por lo tanto, la corriente absorbida por las bobinas del estator.
  • La fuerza del imán permanente utilizado para hacer el rotor.
  • La tensión suministrada a las bobinas del estator.

Ventajas y desventajas de un motor BLDC

Los motores BLDC, también utilizados en ebikesson mejores que sus homólogos cepillados porque: 

  • Son de tamaño compacto.
  • Tienen un mayor par de arranque.
  • Ofrecer un mejor control de la velocidad.
  • Son más eficientes.

Sin embargo, todo eso tiene un precio. Los motores BLDC también tienen algunas desventajas, por ejemplo:

  • Cuestan más que los motores con escobillas.
  • El cableado de un motor sin escobillas es complicado debido al uso de controladores electrónicos.
  • Estos motores necesitan un controlador incluso para el uso de velocidad constante.

Esto nos lleva a la siguiente pregunta: ¿qué tipo de motor es mejor para un scooter eléctrico? 

Que Motor para scooter eléctrico ¿es adecuado para usted?

La respuesta depende de muchos factores. El más importante es el coste. Después está el factor de la fiabilidad y la complejidad. Pero al final, todo se reduce a tu decisión personal. Como hemos dicho antes, ambos tipos de motor tienen sus propios pros y contras.

Scooter eléctrico

Paulo Victor vía Unsplash

Un scooter eléctrico con motor BLDC puede ser una mejor opción para usted, si: 

  • Quieres un scooter con poco ruido.
  • Quieres usar el scooter muy a menudo y la edad del motor te preocupa.
  • El coste no es un problema para usted y puede permitirse pagar más. 
  • Quieres un control más fino de la velocidad del motor.
  • Usted quiere un motor con un alto par motor a bajas revoluciones para negociar las pendientes a bajas velocidades.

Por otro lado, puedes optar por un scooter eléctrico con motor de corriente continua con escobillas, si:

  • Quieres un scooter a un precio más bajo.
  • La edad del motor no es un problema para usted.
  • Quieres un cableado y una electrónica más sencillos en tu scooter.

Nuestro veredicto sobre el motor para scooter eléctrico

Si nos preguntan, diríamos que un motor de corriente continua sin escobillas es siempre una mejor opción para cualquier aplicación automovilística, incluidos los scooters eléctricos. Esto se debe a que estos motores no necesitan mantenimiento y funcionan de forma más silenciosa. Además, son más eficientes y tienen un control más fino sobre la velocidad y el par de salida.

T. Fortuna

Tom reside ahora en Francia y se dedica a escribir a tiempo completo; le gusta la actividad al aire libre y es un entusiasta de la bicicleta de montaña.

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