Los alternadores de automóviles son excelentes motores eléctricos; Así es cómo

El humilde alternador de un automóvil esconde un secreto interesante. Conocido como la parte que convierte la energía de la combustión interna en la electricidad necesaria para hacer funcionar todo lo demás, también pueden usarse como motor eléctrico.

Estos dispositivos casi siempre toman la forma de un alternador trifásico con el componente magnético suministrado por un electroimán en el rotor, y vienen con un paquete rectificador y regulador para convertir el voltaje de CA más alto a 12 V para los sistemas eléctricos del automóvil. Internamente tienen tres conexiones a las bobinas del estator que parecen estar cableadas universalmente en configuración delta, y un par de conexiones a un conjunto de escobillas que alimentan las bobinas del rotor a través de un conjunto de anillos colectores. Tienen una capacidad sorprendentemente alta y las estimaciones sitúan sus capacidades como motores en varios caballos de fuerza. Lo mejor de todo es que están disponibles de segunda mano y también son sorprendentemente baratos: la unidad Ford Focus que se muestra aquí provino de un desguace de automóviles de eBay y costó sólo £15 (alrededor de $20).

Ya te escuchamos gritar “¡¿Por qué?!” en tu mágico dispositivo de Internet mientras lees esto. Saltemos a eso.

Una de las facetas interesantes de ver crecer la serie Hacky Racer del Reino Unido desde un grupo de amigos que fabricaban vehículos eléctricos tontos hasta algo parecido a una serie de carreras formal ha sido ver la evolución del arte de construir un Hacky Racer. Como primo un poco más sucio de la serie US Power Racing, se ha beneficiado un poco al heredar parte de su experiencia evolutiva, pero eso no ha impedido que los Hacky Racers desarrollen sus propios vehículos. Han pasado de motores recuperados para vehículos de movilidad y carritos de golf a motores chinos para bicicletas y triciclos eléctricos, y ahora los constructores más aventureros están empezando a buscar energía motriz en lugares más lejanos. Una fuente prometedora para conseguir un motor económico y con una potencia decente es el alternador del coche.

La búsqueda de conversiones de alternadores de automóviles revela una variedad de páginas, CÓMO y guías, muchas de las cuales pueden resultar extremadamente confusas y demasiado complejas. En particular, hay sugerencias relativas a las tres conexiones del estator, con consejos para separar los devanados individuales y aplicarles configuraciones de cableado especiales. Según la experiencia de convertir bastantes alternadores, esto parece sorprendente, ya que todos los distintos modelos que hemos convertido tenían la misma configuración delta lista para funcionar que no necesitaba ningún recableado. Quizás sea hora de presentar una guía de La-Tecnologia con un alternador real y, mientras lo hacemos, derribar los mitos restantes.

Entonces, entusiasmado por la perspectiva de un motor sin escobillas barato en el pasaje anterior, tienes un alternador Ford Focus en el banco frente a ti. ¿Cómo se hace para convertirlo?

En la parte posterior de un alternador moderno hay universalmente una cubierta protectora de plástico asegurada por un juego de pernos. Estos dispositivos están diseñados para ser reacondicionados, por lo que (quizás sorprendentemente para un componente de automóvil moderno) suelen ser muy fáciles de desmontar. Si quita la cubierta antipolvo, verá el regulador, los rectificadores y las escobillas, a veces integrados en una sola unidad, pero más generalmente como en el caso del alternador Focus con el regulador y las escobillas como un conjunto separado del rectificador.

A menudo hay una gran cantidad de sellador de silicona que es necesario cortar, pero cualquier tuerca o perno que asegure el regulador se debe poder aflojar y, con cuidado de no dañar los cepillos, se puede levantar en una sola pieza. Luego se puede retirar la unidad rectificadora, proceso en el que a veces es más sencillo atacarla con cortadores laterales que intentar retirarla de una sola pieza.

Debería poder identificar los tres haces de gruesos cables de cobre esmaltados que salen de las bobinas del estator y separar de ellos las correas del rectificador. En algunos alternadores están soldados, pero en otros diseños particularmente molestos están soldados por puntos. Al final del proceso de desmontaje deberías tener un alternador desnudo con tres juegos de cables del estator que sobresalen y un eje desnudo con dos anillos colectores, lo que quede del paquete rectificador y el paquete regulador/escobillas.

El siguiente paso es quitar el circuito del regulador preservando al mismo tiempo la forma del conjunto de regulador/escobilla, y ubicar y preservar las conexiones de las escobillas donde se encuentran con el regulador. Una vez más, habrá grandes cantidades de compuesto de silicona para encapsular que eliminar, pero eventualmente el regulador debería quedar expuesto. Se trata universalmente de algún tipo de circuito híbrido sobre un sustrato cerámico o metálico, con conexiones que emergen del plástico moldeado que los rodea y se sueldan a almohadillas en sus bordes. Debería ser relativamente sencillo identificar el par de conexiones de las escobillas, desoldarlas con cuidado y extraer el circuito regulador.

Finalmente, debería tener un alternador desnudo, un paquete de escobillas al que le falta un circuito regulador y la cubierta protectora de plástico. Simplemente suelde tres cables de calibre suficientemente grande a los tres juegos de cables del estator y cúbralos con termocontraíble, suelde un par de cables más ligeros a las conexiones de las escobillas y vuelva a montar el paquete de escobillas en el alternador. Es posible que tengas que colocar algún tipo de protección contra tirones en los cables de las escobillas. No es necesario volver a montar el paquete rectificador, por lo que en algunos modelos es posible que necesites hacer un espaciador para reemplazarlo en el soporte de un lado del paquete de cepillos.

Se pueden hacer agujeros en la cubierta antipolvo para todos los cables y colocar la cubierta antipolvo con todos los cables asomando. En este punto, ha convertido su alternador y todo lo que queda es impulsarlo con algo. Afortunadamente, se trata de un proceso sorprendentemente sencillo que cuenta con piezas disponibles en el mercado.

Un motor de CC sin escobillas es simplemente un motor de CA con un conjunto de componentes electrónicos que convierte un suministro de CC en uno de CA para hacerlo funcionar. Tienen la ventaja sobre los motores de CC con escobillas en cuanto a confiabilidad, eficiencia y facilidad de control de velocidad, pero a expensas de una mayor complejidad.

La buena noticia para quienes convierten alternadores de automóviles en motores eléctricos es que se puede conseguir toda una gama de controladores de motores sin escobillas por poco dinero, en forma de controladores electrónicos de velocidad (ESC) destinados a las bicicletas y triciclos eléctricos chinos. Toman un suministro de CC de batería y producen CA trifásica adecuada para impulsar un motor conectado en triángulo, y funcionan bien con alternadores convertidos.

Los ESC tienen dos modos, uno para motores con sensores de retroalimentación de efecto Hall y otro para motores sin, como nuestro alternador. Por lo general, es necesario realizar un enlace de cable para habilitar esto; consulte las instrucciones de su controlador. Hemos descubierto que un alternador impulsa tan bien como un motor con un suministro de 36 V o 48 V, y siempre que se utilice un controlador con suficiente potencia, lo hacen de manera confiable. Una búsqueda rápida en AliExpress de “controlador de motor sin escobillas de 1500 W” arroja muchas opciones.

Dado un controlador, existe un requisito más para que nuestro alternador se convierta en un motor: debe tener un suministro de CC al devanado del rotor. Debe tener alrededor de 2 o 3 A fluyendo a través de él, para lo cual un módulo de fuente de alimentación con corriente limitada realiza la tarea admirablemente. Tener que usar esa potencia hace que el motor sea un poco menos eficiente que uno de imán permanente, pero el costo de un alternador de desecho es difícil de superar.

El motor que aparece en nuestras imágenes está destinado a ser uno de los dos que proporcionarán tracción en un automóvil nuevo para el asalto a las carreras de este año. La experiencia personal con SMIDSY, el robot Robot Wars, me llevaría a darles refrigeración por aire forzado, pero a diferencia de los motores de triciclo eléctricos, estos parecen soportar bien el calor. Es posible que un motor de alternador no sea la solución integral para sus necesidades de tracción a pequeña escala, pero aun así vale la pena tener en cuenta que son una opción sin rituales de cableado inesperados. Si convierte uno para un proyecto, asegúrese de escribirlo y enviarlo a nuestra línea de consejos.