Motor de buje de patinete: cómo está hecho un motor-rueda, pieza por pieza
El motor de un patinete eléctrico casi siempre está oculto en la rueda: es un motor de buje, o motor-rueda. No tiene cadena, ni correa, ni reductora. Su particularidad es estar construido «al revés»: la parte que lleva los bobinados permanece fija, apretada en el eje, y es la carcasa exterior, provista de imanes, la que gira con el neumático. Comprender esta construcción ayuda a elegir un motor, a montarlo correctamente y a diagnosticar un ruido o una avería.
Lo esencial
- El estátor, con sus bobinados de cobre, está fijado al eje y no gira.
- La campana exterior, que lleva los imanes, gira alrededor del estátor y arrastra directamente la llanta.
- Todos los cables (tres fases, sensores, sonda de temperatura) salen por el eje hueco.
- Dos rodamientos, uno en cada brida, guían la campana alrededor del eje.
- La llanta puede estar integrada en la campana, o añadida en dos medias llantas que facilitan el cambio de neumático.
Un motor de rotor exterior
En un motor eléctrico clásico, como el de un taladro, la parte que gira está en el centro y la parte fija la rodea. El motor de buje invierte los papeles: hablamos de motor de rotor exterior. El estátor está en el centro, el rotor forma la carcasa que lo rodea.
Esta arquitectura tiene dos ventajas para un patinete. En primer lugar, el motor hace girar directamente la rueda: sin piezas de transmisión que mantener, ajustar o romper. En segundo lugar, los imanes están colocados en un gran diámetro, lo que proporciona un brazo de palanca importante y mucho par desde parado, sin reductora. Es también por esto que los motores de buje tienen un gran número de polos, como explica nuestra guía sobre el Kv, el Kt y los polos.
El estátor: el corazón fijo
El estátor es un apilamiento de finas chapas de acero magnético, cortadas en forma de estrella. Cada rama de la estrella se llama diente; alrededor de cada diente está enrollado hilo de cobre barnizado. Los dientes están conectados en tres grupos, las tres fases del motor.
El estátor está encajado y bloqueado en el eje, que a su vez está apretado en los brazos del patinete mediante tuercas. Por lo tanto, nunca se mueve: es el campo magnético creado por la corriente en sus bobinados el que «gira», pilotado por el controlador, y el que arrastra los imanes con él.
La forma en que están hechos estos bobinados (número de espiras, grosor del hilo) decide el carácter del motor: más velocidad o más par. Es la diferencia entre nuestras versiones High Speed y High Torque.
La campana y sus imanes
La campana es un tubo de acero o aluminio cerrado por dos bridas. En su cara interior están pegados imanes permanentes, generalmente de neodimio, alternativamente norte y sur. Entre la superficie de los imanes y los dientes del estátor, solo queda un espacio de aire muy pequeño: el entrehierro. Cuanto más fino y regular sea, más eficiente es el motor, pero más precisa debe ser la fabricación.
Los imanes trabajan bajo fuerte tensión: son atraídos por el estátor, sacudidos por los golpes de la carretera y calentados por el motor. Un imán que se despega roza en el entrehierro y produce un ruido de raspado característico; entonces hay que dejar de circular. La anchura de estos imanes sirve, de hecho, a menudo para designar el motor: ver nuestra guía sobre los tamaños 60, 70, 75, 80.
Bridas, rodamientos y eje hueco
Cada lado de la campana está cerrado por una brida, una especie de tapa atornillada. En el centro de cada brida se encuentra un rodamiento de bolas que gira alrededor del eje. Son estos dos rodamientos los que soportan todo el peso del piloto y absorben los impactos. Un rodamiento desgastado se detecta por un gruñido que aumenta con la velocidad, o por una holgura lateral de la rueda.
El eje es hueco por un lado, al menos: es por ahí por donde salen todos los cables del motor. El paso es estrecho, y es un punto sensible. El cable sale del eje justo al lado del brazo, donde sufre las vibraciones y los movimientos de la suspensión. Un cable pellizcado, aplastado por una arandela o rozado contra un borde afilado termina dañándose, y provoca tirones o cortes.
Las caras planas del eje, esas dos caras planas mecanizadas en sus extremos, impiden que gire en los brazos. Si las tuercas están mal apretadas, el par del motor puede hacer girar el eje, lo que tuerce y arranca los cables: es una avería que vemos regularmente en el taller.
Los cables que salen del motor
Las tres fases
Son los cables gruesos, uno por grupo de bobinados. Transportan toda la corriente del motor, a menudo mucho más que la que sale de la batería. Su sección depende del motor: nuestros motores de las gamas MHS, MHT, XHS y XHT tienen fases de 10 mm², nuestros SHS60 y SHT60 fases de 4 mm². En el extremo, conectores que deben estar a la altura: en estas gamas, son bullets AMASS de 8 mm. Un conector subdimensionado se calienta, se ennegrece y termina provocando cortes.
Los sensores Hall
Un cable más fino, a menudo de cinco hilos, conecta tres pequeños sensores colocados entre los dientes del estátor. Detectan el paso de los imanes e indican al controlador la posición de la campana, lo que permite un arranque franco y sin tirones. Dos hilos alimentan los sensores, tres transmiten sus señales.
La sonda de temperatura
Muchos motores de alto rendimiento integran una sonda sumergida en el bobinado. Conectada al controlador, le permite reducir la potencia antes de que el motor se dañe. Las razones de este calentamiento se detallan en nuestra guía por qué se calienta un motor eléctrico.
Llanta integrada o medias llantas
La llanta es la pieza que lleva el neumático. Existen dos construcciones:
- La llanta integrada forma parte de la campana. Es el caso de nuestros motores SHS60, SHT60, W50 y W60, con llanta tubeless de 6,5 pulgadas integrada. Ventaja: un conjunto sencillo y sin cámara de aire. Inconveniente: no se puede cambiar la llanta sin cambiar la campana.
- Las medias llantas son dos mitades atornilladas a ambos lados de la campana. Se separan para montar el neumático, lo que evita luchar con un desmontable. Es el caso de nuestros MHS y MHT, entregados con medias llantas de 6,5 pulgadas, y de nuestros XHS y XHT con la llanta de aluminio CNC opcional.
El conjunto de nuestros motores se presenta en la categoría motores de patinete eléctrico.
El consejo del taller
En cada desmontaje de rueda, revise la salida del cable en el eje: funda rajada, cable pellizcado, arandela mal orientada. Y apriete las tuercas del eje al par correcto. La mayoría de las averías de «motor» que vemos vienen de ahí, no del interior del motor.
Preguntas frecuentes
¿Se puede abrir un motor de buje uno mismo?
Es posible, pero delicado: los imanes atraen fuertemente al estátor, y la campana se cierra de golpe si se suelta, con el riesgo de pillarse los dedos o dañar los imanes y los cables. Se necesita una herramienta adecuada y un lugar limpio, ya que la más mínima viruta se pega a los imanes.
¿Por qué mi motor hace chasquidos o roza al circular?
Las causas frecuentes son un rodamiento desgastado, un imán despegado que roza, un eje que gira en los brazos o un cuerpo extraño en el motor. Deje de circular y hágalo revisar: un imán despegado puede dañar el estátor en pocos kilómetros.
¿Es estanco un motor de buje?
Está cerrado, pero rara vez es perfectamente estanco: el agua puede entrar por la salida del cable o las juntas de las bridas. Un motor perforado para ser ventilado ya no lo es en absoluto, y se reserva para un uso en tiempo seco.
¿Necesita mantenimiento un motor de buje?
Poco: control de los rodamientos, del apriete del eje, del estado del cable y de los conectores de fase. Es una de las grandes ventajas de esta arquitectura en comparación con una transmisión por cadena.
¿Se puede montar un motor más grande en su patinete?
A menudo, sí, con ejes y espaciadores adaptados a la apertura de los brazos. También hay que verificar que el controlador y la batería sigan el ritmo, de lo contrario la ganancia sigue siendo teórica.