Содержание

Сравнение коллекторного и бесколлекторного двигателя

Наша жизнь немыслима без всевозможных механизмов. Это детские игрушки, бытовая техника сложная электроника, промышленное оборудование и т.п. Во всех этих приборах и устройствах применяются электродвигатели, работающие от различных источников питания. В этой статье мы решили рассмотреть, чем отличаются коллекторные и бесколлекторные двигатели, а также какой тип двигателей лучше и почему.

  • Коллекторные двигатели
  • Бесколлекторные двигатели
  • Плюсы и минусы сравниваемых двигателей
  • Заключение

Коллекторные двигатели

Электродвигатели, используемые в детских игрушках, имеют небольшие габариты и малую мощность. Конструктивно коллекторный двигатель представляет собой два постоянных магнита, установленных на статоре, и ротор (якорь) с обмотками. Отметим, что на статоре могут быть и обмотки возбуждения, вместо постоянных магнитов.

К обмоткам подводится постоянное напряжение через ламели коллектора. Для подачи напряжения используются графитовые щетки. В двигателях малой мощности в качестве щеток применяются медные пластины.

Питаются коллекторные двигатели как от постоянного тока, так и от переменного. Для подключения питания они имеют два провода.

Бесколлекторные двигатели

Название электродвигателя говорит об отсутствии токосъемного устройства. Что является основной конструктивной разницей. Это позволяет снизить потери на трение и повысить мощность. При этом постоянные магниты смонтированы на роторе, а обмотки размещены на статоре.

Выпускаются бесколлекторные двигатели, у которых магниты смонтированы на корпусе. В этом случае корпус выполняет функцию ротора.

Для пуска двигателя требуется специальное устройство (контроллер или коммутатор), что увеличивает стоимость бесколлекторных электродвигателей.

Плюсы и минусы сравниваемых двигателей

Электродвигатели с коллектором применяются в детских игрушках, моделях автомобиля, судомоделировании и т. п. Более мощные устройства с обмоткой возбуждения применяются в автомобилестроении, бытовой технике, в токарном станке или сверлильном и т.д.

Широкое применение обусловлено:

  • Невысокой ценой.
  • Простотой управления. Для регулировки скорости достаточно иметь реостат, а для осуществления реверса — изменить полярность в цепи возбуждения или якоря.
  • Можно подключать непосредственно к питающей сети.
  • Скорости вращения ротора можно менять в широком диапазоне.
  • Небольшие пусковые токи.

Но при простоте устройства коллекторные двигатели имеют недостатки:

  • Невысокий КПД.
  • Ограниченный срок службы.
  • Необходимость в постоянном обслуживании.
  • Невысокая надежность устройства.

При этом такие двигатели применяются не во всех отраслях промышленности. Их нельзя использовать во взрывоопасных помещениях. При эксплуатации на высоких скоростях быстро выходит из строя коллектор и щетки.

В результате происходит снижение мощности, а токоподводящие щетки начинают искрить. Такое конструктивное отличие приводит к быстрому выходу из строя ламелей коллектора, создаются помехи в радиоаппаратуре.

Щетки приходится менять, а коллектор протачивать, что сокращает срок службы двигателя. Это является основным недостатком таких устройств.

В бесколлекторных электродвигателях отсутствует коллектор. В этом состоит отличие бесеколлекторных двигателей от коллекторных, в связи с чем и отсутствуют указанные выше недостатки.

Достоинствами таких электрических машин являются:

  • Отсутствие трущихся частей позволяет сократить потери мощности на трение. Не требуется постоянно следить за состоянием щеток, так как они отсутствуют. Это отличие позволяет увеличить межремонтный период.
  • Возможность использования корпуса в качестве рабочего органа. Эта конструктивная разница позволяет применять механизмы непосредственно в качестве колес.
  • Бесколлекторные электродвигатели, в отличие от коллекторных более долговечны. При этом они менее подвержены перегреву, т. к. отсутствует коллектор и щетки, которые в процессе работы сильно нагреваются.
  • Мгновенно набирают обороты.
  • Могут применяться во всех отраслях промышленности, в пожаро- и взрывоопасных помещениях. Из-за отсутствия коллектора не возникает искрения, чем они и лучше.

Но у данного типа двигателя имеется существенный недостаток: бесколлекторные модели можно использовать только с драйвером-коммутатором. С помощью этого устройства задаются режимы работы, скорость и направление вращения. При этом стоимость бесколлекторных двигателей значительно выше. Разница в стоимости может быть значительной. Это то, чем отличаются они от устройств с коллектором.

Малый вес и высокая мощность — это то, что лучше сочетается в приборах с дистанционным управлением, например, для квадрокоптера, где от веса и КПД зависит дальность и время полёта.

Заключение

Итак, подведем итоги и обозначим в чем разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем, перечислив их особенности.

Коллекторный двигатель:

  1. Есть щетки и коллектор, которые искрят и изнашиваются.
  2. Нужно чаще обслуживать, соответственно и срок службы не слишком долгий.
  3. Легко регулировать скорость лишь изменением напряжения.
  4. Для реверса нужно просто сменить полярность.
  5. Два предыдущих факта позволяют их использовать в бюджетных устройствах без сложных электросхем.

Бесколлекторный двигатель:

  1. Для запуска нужен контроллер, который хоть и не слишком дорого стоит, но увеличивает конечную стоимость, схемотехнику и вес изделия.
  2. Весят меньше чем коллекторные, при одинаковой мощности (но это частично компенсируется предыдущим фактом).
  3. Нет щеток и коллектора, поэтому не требуют обслуживания, не искрят.
  4. Больший срок службы, он ограничен лишь ресурсом подшипников ротора.
  5. Стоят обычно дороже чем коллекторные.
  6. Зачастую выдают больший момент на валу и обороты.
  7. При наличии датчиков положения вала обеспечивают большую стабильность оборотов при изменении нагрузки (жесткая механическая характеристика). Это особенно важно при использовании на станках и ручном инструменте.

От автора:

Добавлю то, что нельзя однозначно сказать какой лучше или какой мощнее, можно найти коллекторный двигатель размером с холодильник, а можно бесколлекторный размером с ноготь. При этом оба будут отлично выполнять те функции, на которые рассчитаны и использоваться в конкретных устройствах с учетом требований к их надежности и особенностям эксплуатации. Каждый вид электропривода хорош по своему и идеален по конструкции как таковой.

Теперь вы знаете, в чем разница между коллекторным и бесколлекоторным двигателем, а также какие плюсы и минусы у каждого варианта исполнения. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

  • Чем отличается трансформатор от автотрансформатора
  • Разница между контактором и пускателем
  • Что лучше поставить: дифавтомат или УЗО

Опубликовано 05.07.2019 Обновлено 05. 07.2019 Пользователем Александр (администратор)

Выбор двигателя и привода. Подбор типа электродвигателя.

Эта страница создана с целью помочь в выборе двигателя посетителям, имеющим отдаленное представление о
видах и типах
электромоторов, об их применении. Надеемся, что наши рекомендации помогут сориентироваться в типах
представленных на
сайте электродвигателей и выбрать подходящий из предлагаемых.

Выбрать тип электродвигателя можно, ответив на несколько общих вопросов.

Требуется ли точное позиционирование?

  • Если да, то следует выбрать шаговый
    двигатель или
    сервопривод.

    Требуется ли очень высокая точность?

    • Если крайне высокая точность или разрешающая способность необходимы, следует выбрать серводвигатель.
    • Если точности 0,09 град. будет достаточно, выбирайте привод на базе шагового двигателя.

    Требуется ли плавное движение, особенно на маленьких скоростях?

    • Да: стоит рассмотреть возможность использования сервопривода
    • Нет: можно выбрать шаговый двигатель.

    Критична ли цена устройства?

    • Ответ «да, цена очень важна»: в пользу выбора шагового
      двигателя.
    • Если нет: можно пожертвовать ценой в пользу выдающихся достоинств сервопривода.
  • Нет, точное позиционирование не требуется или не очень важно, или есть
    возможность
    работать с датчиками (концевыми выключателями).

купить шаговый двигатель

купить блок управления шаговым двигателем

Нужно ли регулировать скорость?

  • Ответ «да, нужно»: в пользу выбора асинхронного двигателя с
    регулируемой скоростью.
  • Если нет: асинхронный двигатель DKM.
  • Какое напряжение питания предпочтительно?

  • И еще несколько рекомендаций и примеров по выбору двигателя:

    • Предполагается использовать электродвигатель для простого вращения, например для витрины, рекламных
      конструкций,
      вентиляторов, для перемешивания — выбор мотор-редуктора с
      коллекторным двигателем.
    • То же самое, но есть требования к надежности и ресурсу:
      • Предпочтительно питание от сети 220В — стоит выбрать асинхронный мотор-редуктор.
      • Питание от источника постоянного тока — используйте бесколлекторный двигатель.
    • Если нужен привод для реализации работы двигателя по заданной программе: переместить в определенную
      позицию,
      выполнить реверс, приостановить работу на заданное время, продолжить работу с измененной скоростью.
      Такие
      алгоритмы используются, например, в намоточном оборудовании, в протяжке лент, проволоки, фольги и
      подобных
      устройствах, в сварочных автоматах, в этикетировщиках, механизмах подачи и распределения — без сомнения,
      в этих
      случаях предпочтительнее выбрать шаговый двигатель.
    • Привод нужен для работы станка с ЧПУ или координатного стола — также предпочтительнее использовать
      шаговый
      привод.
    • Если Ваше устройство очень ответственно, предъявляет повышенные требования к точности, плавности и
      требует
      сложных алгоритмов работы — используйте сервопривод.

    Асинхронные двигатели с редуктором используются, как правило, в устройствах, не требующих особой точности
    перемещеня
    (т.е. позиционирования) и удобны, когда требуется простое вращение с постоянной скоростью. Питание двигателя
    220В
    50Гц, поэтому они не требуют дополнительного источника питания и могут работать от сети 220В. В большинстве
    случаев
    при использовании асинхронного двигателя не требуются дополнительные дорогие системы управления.

    Управление асинхронным двигателем. Вращение вала двигателя начинается сразу при подаче
    питания.
    Величина скорости определяется передаточным числом редуктора. Чуть более усложненный вариант — регулирование
    скорости
    с помощью частотного преобразователя, т.е. скорость вращения можно изменять.

    Примеры применения асинхронного мотор-редуктора — вентиляторы в помещении, вращающиеся
    витрины и
    рекламные конструкции, в случае, если удобно подключать их к сети 220В, устройства для перемешивания,
    конвейеры.

    Из достоинств асинхронных мотор-редукторов можно отметить высокую надежность, длительный
    срок службы
    и простоту использования. Из недостатков можно отметить высокую стоимость частотных
    преобразователей,
    которые необходимы для регулирования скорости. Выбрать асинхронный двигатель

    Мотор-редукторы постоянного тока, как и асинхронные, используются в устройствах, не требующих точности, но
    предъявляющих требования к цене. Мотор-редукторы постоянного тока чрезвычайно просты в применении и не
    требуют
    специальных устройств управления. Эти двигатели подключаются к источнику питания 3В, 12В или 24В. Можно
    использовать и
    меньшее напряжение питания.

    Управление коллекторным мотор-редуктором. Вращение двигателя начинается сразу при подаче
    питания.
    Максимальная скорость определяется скоростью самого электромотора и редуктора. «Подгонка» скорости
    осуществляется
    изменением напряжения питания (в меньшую сторону). Изменение направления вращения обеспечивается сменой
    полярности
    питания.

    Примеры применения коллекторных двигателей с редуктором — вращение демонстрационных
    витрин, привод
    шпинделя в станках, перемешивающие устройства, если удобно использовать питание 12В или 24В (иногда 3В).

    Основное достоинство коллекторного двигателя с редуктором — его простота и низкая
    стоимость.
    Недостаток — меньший срок службы: трущиеся и контактирующие детали коллектора (щетки)
    двигателя
    довольно быстро выходят из строя. Выбрать коллекторный мотор-редуктор

    Шаговый двигатель называется шаговым, т.к. может выполнять поворот вала на определенный угол. Шаговые
    двигатели
    используются в случаях, когда требуется точное перемещение и позиционирование — можно задать величину
    углового
    перемещения с точностью до десятых (а иногда и сотых долей градуса). Кроме того, шаговые двигатели удобно
    применять,
    когда требуется реализовать сложный алгоритм движения. Шаговый двигатель обязательно требует блок управления
    (драйвер). Питание зависит от используемого драйвера.

    Управление шаговым приводом. В самом общем виде управление шаговым двигателем сводится к
    задаче
    отработать определенное число шагов в нужном направлении и с нужной скоростью. Если говорить о
    неподготовленных
    пользователях, под управлением обычно понимают не сам шаговый двигатель, а шаговый привод вместе с системой
    управления. В этом случае на блок управления ШД подаются сигналы «сделать шаг» и «задать направление».
    Сигналы
    представляют собой импульсы 5В. Такие импульсы можно получить от компьютера, например от LPT-порта, от
    специального
    контроллера управления шаговыми приводами или задавать сигналы самостоятельно от источника питания или
    генератора 5В.

    Управление от компьютера распространено для управления станками с ЧПУ — для такой задачи существует
    специальное
    программное обеспечение. Управление от контроллера удобно, когда нужно реализовать какой-то определенный
    алгоритм
    движения, например в протяжных механизмах, этикетировщиках, автоматах.

    Применение шаговых двигателей. Одно из самых распространенных применений шаговых
    двигателей — станки
    с ЧПУ и координатные столики — работа шаговых приводов осуществляется от ПК — современное программное
    обеспечение
    позволяет осуществлять работу шаговых приводов в соответсвии с чертежем. Шаговые двигатели распространены в
    роботах,
    конвейерах, системах подачи. Выбор шагового двигателя оправдан в этикетировочных машинах, устройствах
    протяжки
    проволоки или фольги и др. подобных устройствах. Кроме того, шаговые двигатели используются в аналитических
    приборах и
    эмуляторах стрелочных приборов.

    Преимущества шаговых двигателей заключаются в возможности их применения в довольно сложных
    и
    ответственных устройствах, возможность точно задавать положение вала и угол перемещения. Скорость двигателя
    полностью
    контролируется от 0 до максимально возможной. Шаговые двигатели имеют большой ресурс и срок службы.
    К
    недостаткам
    можно отнести стоимость системы управления, некоторую дискретность перемещения,
    высокую (до 80
    град) температуру поверхности двигателя, а также значительную потерю момента на высоких скоростях. Выбрать шаговый двигатель

    Бесколлекторный двигатель можно сравнить с «вывернутым наизнанку» коллекторным двигателем постоянного тока

    ротор-магнит вращается внутри статора с обмотками. Если проще — в бесколлекторном двигателе нет трущихся
    переключающихся контактов, как в коллекторном двигателе. Двигатель несколько сложнее в управлении, выше его
    цена. Но и
    надежность и срок службы такого двигателя существенно выше.

    Управление бесколлекторным двигателем. Для работы бесколлекторного двигателя обязательно
    требуется
    специальный блок управления. Как и в случае с шаговым двигателем, для бесколлекторного двигателя
    подразумевается
    управление приводом. Управление скоростью осуществляется аналоговым сигналом от 0В (мин. скорость) до 5В
    (максимальная
    скорость). Направление вращение — сигналом 0/5В, подаваемым на блок.

    Применение бесколлекторных двигателей. Эти двигатели используются при производстве моделей
    (часто в
    радиоуправляемых авиамоделях), в небольших поворотных устройствах, механизмах позиционирования, рекламных
    конструкциях, дозирующих механихмах, в строительстве, при изготовлении смесей (краски, лаки, клей и т.п.).
    Двигатели
    устанавливаются в выставочных стендах, поворотных рекламных столиках и площадках, вентиляторах для
    помещений,
    дозаторах жидкости, затворных механизмах, сварочных аппаратах, устройства для смешивания.

    Преимущества бесколлекторных двигателей, во-первых, в их ресурсе — они намного долговечнее
    и
    надежнее аналогичных коллекторных моторов. Во-вторых, к достоинствам можно отнести их высокий КПД.
    В-третьих, по
    сравнению с шаговыми двигателями, бесколлекторные работают несколько тише. Также нужно отметить более
    высокую скорость
    бесколлекторного двигателя примерно в 10 раз выше, чем у шагового. Из недостатков
    необходимость
    использовать специальный блок управления. Выбрать бесколлекторный двигатель

    Сервопривод — это, как правило, интеллектуальное устройство, включающее сервомотор и блок управления.
    Серводвигатели
    отличаются очень высокой надежностью. При работе в паре с блоком управления, сервопривод может
    использоваться для
    решения очень сложных и ответственных задач. Точность сервопривода зависит от установленного в нем датчика
    обратной
    связи и выбирается в соответствии с решаемой задачей. Сервопривод позволяет осуществлять очень плавное
    движение даже
    на низких, близких к 0, скоростях.

    Управление серводвигателем осуществляется при помощи специального блока, который получает
    сигналы от
    датчика обратной связи, встроенного в сервомотор. Блок управления обычно имеет множество опций для работы от
    ПК,
    встроенные интерфейсы позволяют использовать его в промышленности. Многочисленные настройки и нюансы работы
    обычно
    загружаются в привод через ПК. Далее возможна автономная работа и управление без компьютера.

    Сервоприводы применяются там, где требуется надежность и безотказность, например в сложных
    медицинских аппаратах и оборонной промышленности. Сервомоторы могут использоваться в устройствах,
    обслуживание которых
    может быть затруднено. Выбор серводвигателя обоснован в случае, когда необходима долговечность. Точность
    позиционирования и плавность перемещения делают возможным применение привода в высокоточных приборах,
    станках и прочих
    механизмах.

    Преимуществ при выборе сервомотора масса: плавность и точность перемещений доступны даже
    на низких
    скоростях, разрешающая способность может выбираться пользователем в зависимости от решаемой задачи.
    Надежность и
    безотказность, а следовательно, возможность использовать его в ответственных, не терпящих отказа
    устройствах.
    Бесшумность и плавность работы делают сервоприводы иногда единственным возможным вариантом при выборе
    двигателя.
    Достоинства сервопривода таковы, что применять их можно было бы всегда, когда только возможно, если бы не
    два
    недостатка
    : цена комплекта (сервомотор + блок управления) и сложность настройки, которая иногда
    делает
    применение сервопривода необоснованным. Выбрать
    серводвигатель

    Каргу А.П.

    В чем разница между бесщеточным и щеточным двигателем?

    Бесщеточные и щеточные двигатели, по сути, выполняют одну и ту же функцию. Они преобразуют электрический ток во вращательное движение.

    В то время как коллекторные двигатели доступны уже более 100 лет, бесщеточные двигатели появились в 1960-х годах, когда твердотельная электроника сделала возможным их проектирование. Только в 1980-х годах бесщеточные двигатели стали более распространенными в инструментах и ​​​​электронике. Сегодня обе конструкции используются во всем мире для бесконечных приложений.

    Механический и электронный привод

    Основное различие между щеточными и бесщеточными двигателями заключается в том, что щеточные двигатели имеют механический привод, а бесщеточные — электронный.

    В щеточных двигателях , статор (неподвижная часть) содержит постоянные магниты, а ротор (подвижная часть) содержит электромагниты. Угольные щетки при физическом контакте с коммутатором в роторе передают на него электрическое напряжение. Это напряжение создает электромагнитное поле в роторе. Постоянно меняя полярность магнитного поля через коммутатор, достигается вращательное движение. Конструкция проста, но имеет свои недостатки:

    • Меньшая эффективность
    • Более горячая
    • Меньший срок службы
    • Требует больше обслуживания

    В бесколлекторных двигателях все наоборот. Ротор содержит постоянные магниты, а статор создает электромагнитное поле. Вместо щеток электронный контроллер создает трехфазный переменный ток, который последовательно питает катушки двигателя. Это формирует вращающееся магнитное поле в статоре, которое питает магниты ротора и создает вращательное движение.

    У бесщеточной конструкции есть несколько недостатков:

    • Требуется электронный контроллер
    • Более дорогой
    • Более сложный

    Что лучше: щеточный или бесщеточный?

    Обе конструкции имеют свои преимущества, и ни одна из них не обязательно лучше. Когда дело доходит до этого, стоимость, вероятно, является самым важным фактором. Коллекторные двигатели производятся серийно и дешевле. Преимущества коллекторных двигателей помимо цены:

    • Простота в эксплуатации
    • Надежный
    • Доступен во многих размерах и номиналах
    • Простое управление
    • Подходит для более низких рабочих циклов

    Если ваше приложение требует более высокого уровня контроля, а полезность перевешивает затраты, бесщеточный двигатель может быть лучшим вариантом. Преимущества бесщеточных технологий:

    • Точное регулирование скорости
    • Лучше подходит для непрерывных или длительных рабочих циклов
    • Более длительный срок службы
    • Меньше обслуживания
    • Высокая эффективность

    Хотя можно использовать контроллер на щеточном двигателе, стоимость может сделать бесщеточный двигатель лучшим вариантом.

    Щеточные или бесщеточные варианты для вашего применения

    Есть вопросы? Мы знаем электрические двигатели. Свяжитесь с одним из наших компетентных торговых представителей, чтобы узнать больше. Позвольте нам подобрать для вас электродвигатель, который лучше всего подходит для вашего применения и вашего бюджета. Мы поставляем двигатели на заказ вовремя уже более тридцати лет. Звоните 763-383-6936 или свяжитесь с нами сегодня.

    Этот веб-сайт использует файлы cookie для улучшения вашего опыта. Мы предполагаем, что вы согласны с этим, но вы можете отказаться, если хотите. Настройки файлов cookieПРИНЯТЬ

    Коллекторные и бесколлекторные двигатели: в чем разница?

    Вот уже несколько лет мы наблюдаем, как бесщеточные двигатели начинают доминировать в индустрии профессиональных инструментов в области аккумуляторных инструментов. Это здорово, но что в этом такого? Пока я еще могу крутить этот шуруп, разве это имеет значение? Ну да, это так. Существуют значительные различия и последствия при работе с щеточными и бесщеточными двигателями.

    Содержание

    • Как работает коллекторный двигатель постоянного тока
    • Заглянем внутрь коллекторного двигателя
    • Внутри бесщеточного двигателя
    • Стоимость щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока
    • Коллекторные и бесщеточные двигатели 901 КПД 9015 Коллекторные и бесщеточные двигатели 901 Крутящий момент бесщеточного двигателя
    • Более глубокое погружение в технологию двигателей постоянного тока
    • Окончательный вердикт

    Как работает щеточный двигатель постоянного тока

    Прежде чем мы обеими ногами углубимся в сравнение щеточных и бесщеточных двигателей, давайте рассмотрим основы того, как на самом деле работает двигатель постоянного тока. работает. Когда дело доходит до управления двигателем, все дело в магнитах. Разноименно заряженные магниты притягиваются друг к другу. Основная идея в двигателе постоянного тока состоит в том, чтобы поддерживать противоположный заряд вращающейся части (ротора), притягивая неподвижные магниты (статор) перед собой, чтобы было постоянное тяговое усилие. Думайте об этом, как о пончике с бостонским кремом на палке перед собой во время бега — вы будете продолжать пытаться его поймать!

    Но как заставить этот пончик двигаться? Комплексное решение начинается с набора магнитов, которые удерживают постоянный заряд (постоянные магниты). Набор электромагнитов меняет свой заряд (меняет полярность) во время вращения. Это создает устойчивую ситуацию, когда существует противоположно заряженный постоянный магнит, к которому он движется. Кроме того, «подобный» заряд, который испытывает электромагнитная катушка при изменении, отталкивает катушку. Когда мы смотрим на щеточные и бесщеточные двигатели, всего то, как этот электромагнит меняет полярность, имеет большое значение.

    Заглянем внутрь щеточного двигателя

    Внутри щеточного двигателя вы найдете четыре основные детали. У вас есть постоянные магниты, якорь, кольца коллектора и щетки. Статические постоянные магниты составляют внешнюю часть механизма и не двигаются. Мы называем это статором. Один магнит удерживает положительный заряд, а другой – отрицательный. Это создает постоянное магнитное поле.

    Якорь представляет собой катушку или ряд катушек, которые становятся электромагнитами при подаче питания. Эта часть тоже вращается (мы называем ее ротором). Обычно в катушках ротора используется медь, хотя иногда встречается алюминий.

    Коллекторные кольца крепятся к обмотке якоря в виде двух (2-полюсная конфигурация), четырех (4-полюсная конфигурация) и более штук. Они вращаются вместе с арматурой. Наконец, угольные щетки остаются на месте и передают электрический заряд на каждую часть коммутатора.

    Все дело в якоре

    После подачи питания на якорь заряженная катушка притягивается к противоположно заряженному постоянному магниту. Поскольку кольцо коммутатора над ним также вращается, оно перемещается от соединения с одной угольной щеткой к другой. Когда он достигает следующей щетки, он получает обратную полярность. Теперь он хочет двигаться к другому постоянному магниту, одновременно отталкиваясь от такого же заряда. Коммутатор появляется как раз вовремя, чтобы сформировать соединение с положительной щеткой и следует за отрицательным постоянным магнитом. Щетки живут парами, поэтому положительная катушка будет тянуться к отрицательному магниту, а отрицательная катушка одновременно притягивается к положительному магниту.

    Как будто я — катушка арматуры, гоняющаяся за пончиком с бостонским кремом. Я приближаюсь, но затем передумал и пошел за более здоровым смузи (моя полярность или желание изменились). Ведь пончик полон калорий и жира. Теперь я гоняюсь за смузи, пока меня отталкивают от Boston Creme. Когда я прихожу туда, я понимаю, насколько этот пончик будет вкуснее смузи. Пока спусковой крючок нажат, я меняю свое мнение каждый раз, когда добираюсь до следующей кисти, лихорадочно гоняясь по кругу за объектом своей привязанности. Это лучшее средство от СДВГ, которое можно использовать с пользой. Кроме того, нас там двое, так что один из нас всегда страстно, но нерешительно гонится за пончиком и смузи с бостонским кремом.

    Внутри бесщеточного двигателя

    В бесщеточном двигателе вы теряете коммутатор и щетки, но получаете электронный контроллер. Теперь постоянные магниты действуют как ротор и вращаются внутри, а статор состоит из фиксированных электромагнитных катушек, которые теперь находятся снаружи. Контроллер питает каждую катушку в зависимости от того, какой заряд необходим для притяжения постоянного магнита.

    В дополнение к электронному перемещению заряда, контроллер также может обеспечивать аналогичный заряд для противодействия постоянному магниту. Поскольку одинаковые заряды противостоят друг другу, это толкает постоянный магнит. Теперь ротор движется благодаря тяге и толчку.

    Постоянные магниты в этом случае движутся, так что теперь они мои партнеры по бегу и я. Мы больше не меняем свое мнение о том, чего мы хотим. Вместо этого мы знаем, что я хочу пончик с бостонским кремом, а мой партнер хочет смузи.

    Электронный контроллер заставляет наши деликатесы для завтрака двигаться перед нами, и мы всегда гонимся за одним и тем же. Контроллер также помещает то, что нам не нужно, прямо позади, чтобы предложить толчок.

    Стоимость щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока

    Коллекторный двигатель постоянного тока относительно прост, а детали для его изготовления недороги (хотя медь не дешевеет). Поскольку для бесщеточных двигателей требуется этот электронный коммуникатор, вы, по сути, начинаете собирать компьютер внутри своего беспроводного инструмента. Это то, что увеличивает стоимость бесколлекторных двигателей.

    Эффективность щеточных и бесщеточных двигателей

    Благодаря конструкции бесщеточные двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с щеточными двигателями. Во многом это связано с потерей щеток и коллектора. Поскольку щетка должна соприкасаться с коллектором для передачи заряда, это также вызывает трение. Трение снижает скорость, которая может быть достигнута, наряду с накоплением тепла. Это похоже на езду на велосипеде со слегка нажатым тормозом. При одинаковом усилии ваших ног вы будете медленнее. И наоборот, если вы хотите сохранить скорость, ваши ноги будут отнимать больше энергии. Вы также будете нагревать свои диски от тепла трения. Это означает, что по сравнению с щеточными двигателями бесщеточные двигатели работают с меньшим нагревом. Это дает им большую эффективность, поэтому они преобразуют больше электроэнергии в мощность.

    Угольные щетки также со временем изнашиваются. Это то, что вызывает искру внутри некоторых инструментов. Чтобы инструмент продолжал работать, щетки необходимо время от времени заменять. Бесщеточные двигатели не требуют такого обслуживания.

    Хотя для бесщеточных двигателей требуется электронный контроллер, комбинация ротор/статор более компактна. Это приводит к возможности для более легкого веса и более компактного размера. Вот почему мы видим, что многие инструменты, такие как ударный гайковерт Makita XDT16, имеют сверхкомпактную конструкцию и достаточно мощности.

    Крутящий момент щеточного и бесщеточного двигателей

    Кажется, существует неправильное представление о бесщеточных двигателях и крутящем моменте. Сама конструкция щеточного или бесщеточного двигателя на самом деле не указывает на величину крутящего момента. Например, первая ударная дрель Milwaukee M18 FUEL имела меньший реальный крутящий момент, чем предшествовавшая ей щеточная модель.

    В конце концов, однако, производители поняли кое-что очень важное. Электроника, используемая в бесколлекторных двигателях, может снабжать эти двигатели большей мощностью, когда это необходимо.

    Поскольку бесщеточные двигатели теперь используют передовые электронные средства управления, они могут определять, когда они начинают замедляться под нагрузкой. Пока температура аккумулятора и двигателя соответствует спецификациям, электроника бесщеточного двигателя может запрашивать и получать больший ток от аккумуляторной батареи. Это позволяет таким инструментам, как бесщеточные дрели и пилы, поддерживать большую скорость под нагрузкой. Это делает их быстрее. Часто гораздо быстрее . Некоторые примеры этого включают Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage и DeWalt Perform and Protect.

    Эти технологии органично объединяют двигатель, аккумулятор и электронику инструмента в единую систему для достижения максимально возможной производительности и времени работы.

    Более глубокое погружение в технологию двигателей BLDC

    Коммутация — изменение полярности заряда — запускает бесщеточный двигатель и поддерживает его вращение. Затем вам нужно контролировать как скорость, так и крутящий момент. Изменение напряжения на статоре двигателя BLDC регулирует скорость. Модулирование напряжения на более высоких частотах позволяет еще больше контролировать скорость двигателя.

    Для управления крутящим моментом можно уменьшить напряжение статора, когда крутящий момент двигателя превышает определенный уровень. Конечно, это вводит ключевую потребность: мониторинг двигателя и датчики.

    Датчики Холла обеспечивают недорогой способ определения положения ротора. Они также могут определять скорость по времени, когда и как часто переключаются датчики.

    Примечание редактора: Прочтите нашу статью «Что такое бессенсорный бесщеточный двигатель», чтобы узнать, как передовые технологии двигателей BLDC меняют электроинструменты.

    Окончательный вердикт

    Сочетание этих преимуществ имеет еще один эффект — увеличение срока службы. Хотя гарантия обычно одинакова для щеточных и бесщеточных двигателей (и инструментов) в рамках бренда, вы можете рассчитывать на более длительный срок службы бесщеточных моделей. Это часто может быть годами после гарантии.

    Помните, я говорил об электронном контроллере, который, по сути, представляет собой компьютер в вашем инструменте? Бесщеточный двигатель также стал причиной прорыва в области интеллектуальных инструментов, поразивших промышленность. Технология Milwaukee One-Key не работала бы, если бы бесщеточный двигатель не зависел от электронных коммуникаций.