¿Qué tipo de motor es mejor para las herramientas eléctricas quirúrgicas desechables?

4 de septiembre de 2020 Por Nancy Crotti

La tecnología de motores suele ser una opción fundamental para los ingenieros de diseño que trabajan con herramientas quirúrgicas desechables, específicamente la selección de un motor de CC con o sin escobillas.

Clémence Muron, Portescap

Motor CC con cepillo sin núcleo (Imagen cortesía de Portescap)

Los diseñadores de herramientas eléctricas quirúrgicas deben elegir si adoptar un enfoque de diseño desechable o reutilizable. Las mejoras en el diseño y la fabricación de los motores de CC con escobillas y de CC sin escobillas (BLDC) han reducido los precios y al mismo tiempo han aumentado el rendimiento, lo que permite lograr un costo de herramienta por cirugía suficientemente bajo con un diseño desechable.

Si bien los requisitos de rendimiento del motor son similares para las herramientas quirúrgicas reutilizables y desechables, los requisitos de vida útil y costo son muy diferentes. Un motor especificado para una herramienta reutilizable puede tener una vida útil de cientos o incluso miles de cirugías y, por lo tanto, debe utilizar componentes y materiales de primera calidad. Un motor para una herramienta desechable debe proporcionar un rendimiento similar y, a menudo, debe estar disponible en grandes volúmenes y a un precio competitivo.

Al especificar motores para herramientas desechables, los ingenieros de diseño deben considerar las posibles ventajas de los motores CC de escobillas convencionales sobre la tecnología BLDC más avanzada. Lamentablemente, las ventajas de confiabilidad del BLDC aumentan los costos, lo que a menudo hace que sea inviable especificarlos para una herramienta desechable. Los diseñadores deben trabajar con un proveedor de motores que conozca bien ambas tecnologías para identificar las compensaciones entre rendimiento y costos.

Si el objetivo de un nuevo proyecto es maximizar el rendimiento y la confiabilidad, es probable que un ingeniero de diseño se decante por la tecnología BLDC. La tecnología sin escobillas permite operar a altas velocidades (hasta 100.000 RPM) durante una larga vida útil. En BLDC, la conmutación se logra sin el uso de escobillas mecánicas (es decir, mediante sensores Hall magnéticos o accionamiento sin sensores con un controlador de motor sin escobillas), por lo que el contacto entre los componentes giratorios y estacionarios del motor se limita a los rodamientos de bolas. Esto significa que la vida útil del motor está relacionada principalmente con la longevidad del rodamiento y el motor puede funcionar a alta velocidad durante un período prolongado.

En un motor DC con escobillas, la conmutación se logra a través de escobillas mecánicas fabricadas en grafito o metal precioso, haciendo contacto físico con el rotor para completar la conexión eléctrica. La vida útil del motor se limita principalmente a la vida útil de las escobillas, y las velocidades más altas provocan un desgaste prematuro. Para una herramienta desechable, la velocidad más alta puede no ser un problema dado el requisito de vida corta. Sin embargo, esto dependerá en gran medida del ciclo de trabajo y los requisitos de velocidad de la aplicación.

El diseño y los materiales utilizados para un motor de CC con escobillas también afectarán el rendimiento. La mayoría de los motores de escobillas de menor costo tienen un núcleo de hierro, mientras que el rotor de un motor sin núcleo solo se compone de una bobina y un solo eje. El diseño sin núcleo ofrece una menor inercia, lo que resulta en una mejor aceleración y eficiencia. También elimina el par de retención (par dentado), que puede reducir la suavidad de la rotación a velocidades más lentas.

Para las herramientas quirúrgicas reutilizables, los requisitos de vida útil y velocidad a menudo hacen de BLDC la solución ideal. Sin embargo, para algunas aplicaciones que utilizan un diseño de un solo uso, un motor de CC con escobillas puede proporcionar una solución atractiva.

Clémence Muron es ingeniera de aplicaciones de Portescap, un proveedor de tecnología de motores para fabricantes de equipos originales quirúrgicos.

Las opiniones expresadas en esta publicación de blog son exclusivas del autor y no reflejan necesariamente las de Medical Design and Outsourcing o sus empleados.

Pie de foto: Un motor de CC con escobillas sin núcleo (Imagen cortesía de Portescap)