новини

1. Щітковий двигун постійного струму

У щіткових двигунах це робиться за допомогою поворотного перемикача на валу двигуна, який називається комутатором. Він складається з обертового циліндра або диска, розділеного на кілька металевих контактних сегментів на роторі. Сегменти з'єднані з провідними обмотками на роторі. Два або більше нерухомих контактів, які називаються щітками, виготовлених з м'якого провідника, такого як графіт, притискаються до комутатора, створюючи ковзний електричний контакт з послідовними сегментами під час обертання ротора. Щітки вибірково подають електричний струм до обмоток. Під час обертання ротора комутатор вибирає різні обмотки, і спрямований струм подається до заданої обмотки таким чином, що магнітне поле ротора залишається неспіввідним зі статором і створює крутний момент в одному напрямку.

2. Безщітковий двигун постійного струму

У безщіткових двигунах постійного струму електронна сервосистема замінює механічні комутаторні контакти. Електронний датчик виявляє кут ротора та керує напівпровідниковими перемикачами, такими як транзистори, які перемикають струм через обмотки, або змінюючи напрямок струму на протилежний, або, в деяких двигунах, вимикаючи його під правильним кутом, щоб електромагніти створювали крутний момент в одному напрямку. Відсутність ковзного контакту дозволяє безщітковим двигунам мати менше тертя та довше служити; їхній термін служби обмежений лише терміном служби їхніх підшипників.

Щіткові двигуни постійного струму розвивають максимальний крутний момент у нерухомому стані, лінійно зменшуючи його зі збільшенням швидкості. Деякі обмеження щіткових двигунів можна подолати за допомогою безщіткових двигунів; до них належать вища ефективність та менша схильність до механічного зносу. Ці переваги досягаються за рахунок потенційно менш міцної, складнішої та дорожчої керуючої електроніки.

Типовий безщітковий двигун має постійні магніти, які обертаються навколо нерухомого якоря, що усуває проблеми, пов'язані з підключенням струму до рухомого якоря. Електронний контролер замінює колекторний вузол щіткового двигуна постійного струму, який постійно перемикає фазу обмоток, щоб двигун постійно обертався. Контролер виконує аналогічний розподіл потужності за часом, використовуючи твердотільну схему, а не колекторну систему.

Безщіткові двигуни пропонують кілька переваг порівняно з щітковими двигунами постійного струму, включаючи високе співвідношення крутного моменту до ваги, підвищену ефективність, що забезпечує більший крутний момент на ват, підвищену надійність, знижений шум, довший термін служби завдяки усуненню ерозії щіток та колектора, а також усунення іонізуючих іскор від...
колектор та загальне зменшення електромагнітних перешкод (EMI). Через відсутність обмоток на роторі вони не піддаються впливу відцентрових сил, а оскільки обмотки підтримуються корпусом, їх можна охолоджувати за допомогою теплопровідності, що не потребує потоку повітря всередині двигуна для охолодження. Це, у свою чергу, означає, що внутрішні компоненти двигуна можуть бути повністю закриті та захищені від бруду або інших сторонніх предметів.

Комутацію безщіткових двигунів можна реалізувати програмно за допомогою мікроконтролера або ж за допомогою аналогових чи цифрових схем. Комутація за допомогою електроніки замість щіток забезпечує більшу гнучкість та можливості, недоступні у щіткових двигунах постійного струму, включаючи обмеження швидкості, мікрокрокову роботу для повільного та точного керування рухом, а також утримуючий момент у стаціонарному стані. Програмне забезпечення контролера можна налаштувати під конкретний двигун, що використовується в застосуванні, що призводить до більшої ефективності комутації.

Максимальна потужність, яку можна застосувати до безщіткового двигуна, обмежується майже виключно теплом;[потрібне посилання] занадто сильне тепло послаблює магніти та пошкоджує ізоляцію обмоток.

Під час перетворення електроенергії в механічну енергію безщіткові двигуни є ефективнішими за щіткові, головним чином завдяки відсутності щіток, що зменшує втрати механічної енергії через тертя. Підвищена ефективність найбільша в областях без навантаження та з низьким навантаженням кривої продуктивності двигуна.

Середовища та вимоги, в яких виробники використовують безщіткові двигуни постійного струму, включають роботу без потреби в обслуговуванні, високі швидкості та роботу в місцях, де іскріння є небезпечним (тобто вибухонебезпечні середовища) або може вплинути на чутливе до електроніки обладнання.

Конструкція безщіткового двигуна нагадує кроковий двигун, але ці двигуни мають важливі відмінності через різницю у реалізації та роботі. Хоча крокові двигуни часто зупиняються, коли ротор знаходиться у визначеному кутовому положенні, безщітковий двигун зазвичай призначений для безперервного обертання. Обидва типи двигунів можуть мати датчик положення ротора для внутрішнього зворотного зв'язку. Як кроковий двигун, так і добре спроектований безщітковий двигун можуть утримувати обмежений крутний момент при нульовій швидкості обертання.