Construcción de un
Motor Brushless en Madera

El titulo de esta nota , no es una equivocación, has leido bien, en esta página vamos a desarrollar el proceso para construir un motor brushless de madera.
La idea nació de poder hacer un motor en casa, con medios tan simples como un
taladro eléctrico y una amoladora de altas revoluciones para manualidades. Todos los componentes se pueden encontrar fácilmente en el mercado.
Estas listo?... bien entonces comencemos:

 

 Contrachapado de 1,2 mm y de 2,5 mm.
 Deprom de 3 mm y de 6 mm (o dos de 3 mm encolados).
 Listón de pino de 5x10 mm.
 Un eje de 3 mm de diámetro por 50 mm de longitud, podés sacarlo de un lectora de Cd-Rom Que ya no funcione (o podes usar alambre acerado de aeromodelismo).
 Una reductora de un 150 ya gastado, para sacarle los dos rodamientos de
3x6x3 mm, para el eje de 3 mm.
 Epoxy 5 min.
 Fibra de vidrio de unos 150 gr/m2.
 Alambre de cobre esmaltado de 0,5 mm de diámetro, 6 metros.
 Un estator del motor que llevan los discos duros, no valen todos, solo los que
llevan 12 polos (12 bobinados) podés sacarlo de uno dañado que encontraras en las comercios donde reparan PC´s.
 Imanes, necesitaremos 14 piezas de Neodimio en bloque. Tamaño 5x5x1,5 mm o bien como en nuestro caso 7 imanes de 10x4x2 mm que partiremos por la mitad para tener 14 piezas.
 Cinta autoadhesiva transparente (tipo Scotch de 3M) .
 Cinta autoadhesiva de papel (la que se usa para enmascarar).

 Taladro eléctrico con un diámetro mínimo de 10 mm para broca.
 Un torno de mano (tornito) o amoladora tipo Dremel o similar con punta de fresar de 3 mm, rodillo de lija, disco abrasivo para corte y una fresa de diamante de 3 mm cilíndrica.
 Tijeras.
 Broca de 3,5 mm de diámetro.
 Sierra de arco.
 Cutter.

 

Proceso de Construcción : (1ª Parte)

Paso Nº 1:

Extracción del estator del disco duro
Procederemos a abrir el disco duro, del cual se pueden extraer unas cuantas cosas interesantes como imanes, rodamientos y el estator que es la pieza que nos interesa.

Paso Nº 2:

Desmontamos todos los componentes hasta descubrir el rotor del motor, debajo del cual se haya el estator. Para desmontar el rotor, daremos un golpe al soporte del eje por la cara contraria a la de la foto .

 

Paso Nº 3:

Al sacar el rotor nos queda el preciado tesoro del estator, con doce bobinas como en este caso, que es el que necesitamos. 

Paso Nº 4:

Para desmontar el estator, realizaremos dos
dos perforaciones con un taladro por la cara contraria, en la que se ve el circuito impreso. Son los dos orificios que ves a los lados del soporte del eje, que ya hemos extraído antes. Por estas perforaciones, ya se dejan ver las bobinas del estator.
Se debe poner mucho cuidado para que al taladrar no las arrunes. Si miras bien en esta foto, será fácil identificar los discos duros que nos interesan, pues tienen visible esta parte.

Paso Nº 5:

En la foto podés ver los dos augeros taladrados y el estator ya fuera, ahora habrá que quitarle todo el cobre que lleva y dejarlo limpio.

Paso Nº 6:

Todos estos materiales se han sacado de dos discos, unos potentes imanes, 6 rodamientos y dos estator, uno de los cuales no sirve por tener nueve polos.

Paso Nº 7:

Vamos a preparar el soporte del eje, para ello cortamos dos trozos de 40 mm del listón de pino

Paso Nº 8:

Con el tornito y la fresa de 3 mm abrimos unos surcos en el centro de cada palito, por un solo lado. Debe tener una profundidad de 1 mm por el ancho de la fresa a esa altura.
Marcaremos con un lápiz una raya antes de
proceder para guía.

Paso Nº 9:

Con epoxy y unas pinzas, encolamos las dos mitades y dejamos que endurezca 10 minutos.
En el centro podemos ver el fresado que hemos hecho, futuro alojamiento del eje del motor.

Paso Nº 10:

Con el taladro, abrimos el canal ya realizado
con una broca de 3,5 mm, dando solo una
pasada de ida, pues nos interesa que haya una interferencia entre la pieza taladrada y la broca para lo que viene detrás.

Paso Nº 11:

Haciendo girar el taladro, colocamos al lateral el tornito con la herramienta de lija y el eje perpendicular al del taladro; hacemos girar ambas herramientas torneando la pieza de madera hasta rebajarla al diámetro de 10 mm.
Sin sacar la pieza de la broca, cortaremos un trozo de unos 8 mm de altura, ayudándonos de una sierra mientras hacemos girar el cilindro de madera. Es decir, debemos tener un trozo de unos 32 mm y otro de 8 mm de longitud, taladrados a 3,5 mm.

Paso Nº 12:

Aquí vemos la pieza terminada

Paso Nº 13:

En contrachapado de 2,5 mm marcamos un
disco con el interior de 10 mm y el exterior
con un diámetro ligeramente superior al
diámetro interior del estator.
Lo recortamos con la sierra.

Paso Nº 14:

Ajustamos el anillo anterior al soporte del eje, dejando 3 mm de soporte por un lateral y encolamos ambas piezas.

Paso Nº 15:

Hacemos girar el taladro y con el tornito de mano vamos ajustando el diámetro exterior del disco hasta que entre ajustado el estator y encolamos este al conjunto.

Paso Nº 16:

Seguramente, si te gusta el indoor, tendréis
algún motor tipo 150 con reductora de los
que ya el motor no da mas, aprovecharemos los dos rodamientos para nuestro motor.
Ahora veremos como hacer los alojamientos. 

Paso Nº 17:

Con el tornito y una fresa de diamante de 3
mm cilíndrica comenzamos a agrandar el
diámetro de uno de los laterales hasta que
nos entre el rodamiento. Para un buen ajuste hay que ir poco a poco y comprobando, también la profundidad debe ser suficiente para que nos entre todo.

Paso Nº 18:

Aquí vemos el primer rodamiento montado
en su alojamiento. Hasta este momento no
hemos tenido que sacar el soporte del eje de la broca, pero ahora debemos hacerlo,
girando a mano la pieza y metiéndola por el
lado contrario, para hacer el alojamiento del
otro rodamiento.

Paso Nº 19:

Hacemos girar el conjunto para ver que todo va correcto.

Paso Nº 20:

Ya tenemos nuestro estator, encolamos los
rodamientos con epoxy, primero daremos cola en el alojamiento de madera y luego,
ayudándonos del eje, daremos epoxy por el
exterior del rodamiento y lo empujamos al
interior de soporte. Sin quitar el eje, dejamos que endurezca.
Tambien hemos limpiado la terminación del soporte del eje y nos quedan unos 3 mm por el lado derecho de la foto.

Paso Nº 21:

En deprom de 6 mm, marcamos y cortamos
un disco, que nos servirá de soporte y luego desecharemos.

Paso Nº 22:

Lo insertamos a presión sobre el soporte del eje y con el tornito lo igualamos en diámetro al estator.

 

Paso Nº 23:

Con cinta autoadhesiva transparente, vamos enrollando espiras hasta
crecer el diámetro en 1 mm, será el juego que habrá entre los imanes y el estator.

Paso Nº 24:

Colocamos dos imanes, uno a cada lado, y
medimos el diámetro total del conjunto,
incluido el espesor de estos. Con esta medida, pero en más, cortamos un disco en
contrachapado de 1,2 mm, al que abriremos un orificio central con el taladro, de 3 mm.

Paso Nº 25:

En la foto vemos el conjunto con el anillo de 1,2 mm y el trocito de soporte de 8 mm que habíamos separado en el Paso Nº 11 de la construcción.

Paso Nº 26:

El eje del motor 150 no sirve por la longitud,
hemos usado uno de un cd-rom al que
haremos una muesca en el lado indicado para realizar un buen encolado del conjunto.

Paso Nº 27:

Damos epoxy y encolamos la pieza de 8 mm, el disco de 1,2 y el eje por el lado de la muesca,
dejando el eje a ras de la pieza de 8 mm.
Dejamos de endurezca. El eje, el disco y la
piececita de madera harán un bloque.

Paso Nº 28:

Recortamos un disco en deprom de 3 mm y lo encolamos con epoxy por la parte interior al contrachapado, pero solo daremos el
pegamento en el ultimo milímetro del
perímetro de el disco, ya que luego debemos eliminar el resto del material y es mejor que no este pegado a la madera. El interior del deprom debe tener un diámetro de 10 mm.

Paso Nº 29:

Dejando la cinta autoadhesiva transparente sobre el estator, recortamos el
disco de deprom de 6 mm con un cutter y lo retiramos, quedando el conjunto según lo
vemos.
El conjunto eje debe poder arrimarse al
estator hasta que el deprom haga contacto con este último.

 

Paso Nº 30:

Con cinta autoadhesiva de papel, damos una vuelta sobre el estator y recortamos la medida equivalente a su perímetro. La medimos con la regla y la dividimos en 14 partes iguales, haciendo una marca con rotulador en cada una de ellas.
Debe haber 13 marcas equidistantes.

Paso Nº 31:
volvemos a pegar la cinta autoadhesiva de papel sobre la cinta transparente del estator y trasladamos las marcas de la cinta de papel a la cinta transparente. Estas marcas nos van a indicar la posición de cada imán.

Paso Nº 32:

Aquí vemos el resultado

Paso Nº 33:

Ahora, colocamos una vuelta más de cinta transparente, pero con la parte adhesiva hacia el exterior, nos ayudamos de un pedazo de cinta para pegar el comienzo al estator y el resto ya lo hace este
mismo. Esto nos servirá para mantener los
imanes pegados y facilitar su manipulación.

Paso Nº 34:

Colocamos los 14 imanes apilados, ellos se
ordenarán solos en polaridad y marcaremos la flecha que indica su posición como en el
ejemplo.

Paso Nº 35:

Colocamos los imanes, centrados en los
espacios que habíamos marcado, y orientados de tal forma que (si lo apreciás) uno va con la flecha hacia arriba y el siguiente hacia abajo y así sucesivamente. Se puede apreciar en los dos de la derecha. Si esto no se hace bien, nuestro motor no funcionará.
Deben quedar bien centrados y alternando el sentido de la flecha.

Paso Nº 36:

No debe preocupar la posición relativa del
estator con respecto a los imanes.
Con todos los imanes en posición, insertamos el eje.

Paso Nº 37:

Lo aproximamos bien hasta el estator para que no quede un hueco por donde se cuele el epoxy y pegamos este entre los imanes y entre estos y el deprom.
Dejaremos todo hasta que se endurezca.

Paso Nº 38:

Con unas tiras, damos tres vueltas de fibra de vidrio, primero untamos epoxy sobre los
imanes, deprom y madera, luego vamos
colocando una tira de fibra de una medida
superior en ancho al conjunto, y según pida, damos epoxy; para que empape bien, según lo voy dando, tengo un secador de pelo que apunta al conjunto y hace mas fluido el pegamento. Luego de tenerlo con tres capas, lo meto al horno a 50 ºC una hora.

Paso Nº 39:

Aquí tenemos la joyita. Para eliminar el resto de fibra, separo el estator del conjunto, sujeto el rotor por el eje al torno y aproximo el corte de la sierra al
conjunto girando, y se corta a la medida o un poco mas. Luego con la lija se termina de ajustar.
Eliminamos la cinta que nos dejaba el espacio libre entre el rotor y el estator.

Paso Nº 40:

Ya solo nos queda bobinarlo. Verificaremos
que gira sin rozamientos entre imanes y
estator y eliminaremos el deprom del rotor
desde la altura de los imanes hasta el eje, este espacio es para alojar las bobinas. Además insertaremos una arandela en el eje, entre el rodamiento interno y la tapa del rotor, mejor de plástico, de las que encontras en el cd-rom o en el disco duro.

Paso Nº 41:

Para bobinar, damos 35 espiras de alambre de cobre esmaltado de 0,5 mm, en total 6 bobinas, alternando un polo si y otro no. Para dos bobinas un trozo de 2 metros, Tomamos el centro (un metro a cada lado) lo sujetamos con la mano al estator y con la otra damos las 35 espiras de tal forma que al terminarlas, el extremo nos quede como en la foto. Con el otro metro, vamos al polo contrario y hacemos exactamente lo mismo, bobinando en el mismo sentido. El extremo de todas las bobinas debe salir por el mismo sitio, no debiendo haber en ningún caso dos extremos juntos (si-no-si-no-si.....hasta 6 en total). Son 6 bobinas, pero están unidas dos a dos, siempre polos opuestos.

Paso Nº 42:
Para el cableado final, es muy sencillo,
tomamos los tres extremos alternos, es decir, uno si, otro no, uno si, otro no, uno si y pelamos su punta, los enrollamos y los
soldamos juntos. Los otros tres que sobran,
cada uno corresponde a una fase, le
soldamos otros tres cables para alargarlos y
ponemos un poco de termorretractil.
Terminamos colocando unos terminales acorde a nuestro variador de velocidad BRUSHLESS (variador trifásico, se consigue en los comercios de aeromodelismo).

Paso Nº 43:
Aquí está el esquema del bobinado, el hilo azul oscuro muestra el puente entre los
extremos alternos, los tres hilos verdes muestran la conexión a los conectores desde cada uno de los tres extremos restantes.
Se aprecian las bobinas unidas dos a dos. El
sentido de bobinado es siempre el mismo, partiendo del punto central de cada par de bobinas. Aqui hay más informacion de como debe bobinarse el motor y como unir los terminales.

Paso Nº 44:

Para fijar la hélice, basta con hacer un orificio como se ve en la imagen y sujetarla con un tornillo o prisionero. 

Paso Nº 45:

Para fijar el motor, le pegamos un trozo de
contrachapado de 2,5 mm, al que perforaremos un orificio de 10 mm. para el paso del soporte eje, dos agujeros superiores de 2 mm. para fijación (con dos tornillos de servos) al avión y para finalizar
haremos dos agujeros de 1,5 mm. para pasar un hilo o cordón que fije el cable de salida del motor.



Detalles del Bobinado


Este apartado intenta de una manera más clara mostrar como debe bobinarse el motor brushless y la manera como deben unirse las terminales del bobinado del motor.
Se puede optar por 2 formas de bobinar el motor, la diferencia esta en el ultimo paso y hace referencia a como podemos unir los terminales: en ESTRELLA o TRIANGULO.

Detalle del bobinado: (7ª Parte - Información adicional del Paso Nº 43)

En esta fotografia como ejemplo hemos bobinado el primer par de polos ( las vueltas de alambre deben ser 35 ). En este punto las terminales se dejan libres. 

Ahora bobinamos el segundo par de polos, intercalando siempre un polo si, otro no.
No debiendo haber en ningún caso dos extremos juntos (si-no-si-no-si.....hasta 6 en total). Son 6 bobinas, pero están unidas dos a dos, siempre polos opuestos.

Bobinamos el ultimo par de polos, (el tercero) en este punto debemos tener 6 polos bobinados y 6 polos que quedan sin bobinar, como se ve en la fotografia.
Aqui han quedado 6 terminales libres, en el siguiente paso veremos como se unen. Hay dos formas de realizar la conexion de los terminales, en ESTRELLA o TRIANGULO

Conexion en ESTRELLA:

Al bobinar obtendremos 6 terminales, en la conexion ESTRELLA, 3 de estas terminales se uniran entre sí con estaño y un poco de termocontraible y las restantes 3 van al variador de velocidad brushless (trifasico). Este variador lo compras en comercios de aeromodelismo.

En la conexion en triangulo solo quedan tres terminales, que son el resultado de unir de dos en dos los terminales de las bobinas y cada uno de esos puntos de union se conecta el variador de velocidad.
Este tipo de union logra mas velocidad en en el motor.