Principio de funcionamiento de las bombas de vacío en miniatura con escobillas de CC

En la industria moderna y en la instrumentación de precisión, las bombas de vacío en miniatura con escobillas de CC, con sus ventajas de tamaño pequeño, respuesta rápida y costo controlable, se han convertido en componentes importantes para el control de fluidos y la adquisición de vacío. Su principio de funcionamiento se basa en mecanismos clásicos de accionamiento electromagnético y conmutación mecánica, consiguiendo el transporte o aspiración de gas mediante la conversión eficiente de energía eléctrica y mecánica.

En la estructura central, el motor consta de polos de estator y una armadura de rotor. El estator normalmente utiliza imanes permanentes para generar un campo magnético fijo, mientras que el rotor contiene bobinas incrustadas. Cuando se conecta una fuente de alimentación de CC al circuito formado por las escobillas y el conmutador, se introduce corriente en los devanados del rotor a través de las escobillas. Los conductores que transportan corriente-experimentan una fuerza de amperios en el campo magnético del estator, generando un par de rotación de acuerdo con la regla de la mano izquierda-, lo que hace que el rotor gire continuamente. Durante este proceso, el conmutador gira sincrónicamente con el rotor, cambiando periódicamente el contacto entre las escobillas y los diferentes segmentos de devanado para garantizar un ajuste en tiempo real- de la dirección de la corriente de devanado del rotor, manteniendo una dirección de torsión constante y formando un movimiento de rotación continuo.

El componente de transmisión mecánica convierte el movimiento de rotación del motor en un cambio volumétrico en la bomba. Las estructuras comunes incluyen mecanismos de articulación de rueda excéntrica-o conjuntos de leva-pistón: un componente excéntrico en el extremo del eje del rotor impulsa un diafragma o pistón en movimiento alternativo, lo que hace que el volumen de la cámara de la bomba se expanda y comprima periódicamente. Cuando la cámara de la bomba se expande, la presión interna es menor que la presión externa, la válvula de entrada se abre y el gas ingresa a la cámara; Durante la compresión, la presión interna aumenta, la válvula de entrada se cierra, la válvula de escape se abre y el gas es empujado hacia la salida. A través de este ciclo de "admisión-compresión-escape", la bomba genera continuamente un ambiente de presión negativa o vacío.

Aunque el contacto deslizante entre las escobillas y el conmutador provoca cierto desgaste, gracias a la miniaturización y al uso de materiales{0}}resistentes al desgaste, estas bombas aún pueden mantener un funcionamiento confiable en condiciones de carga baja y intermitentes. Sus características operativas son adecuadas para aplicaciones sensibles al espacio- y a la energía-, como muestreo de laboratorio, equipos médicos e instrumentos analíticos portátiles, lo que proporciona una solución rentable-para el control de microfluidos.