Коллекторный и бесколлекторный двигатель: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Содержание

В чем разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем?

Покупка электромодели на радиоуправлении начинается с выбора электродвигателя. Перед покупателем стоит непростая задача, какому агрегату отдать свое предпочтение с коллекторным или бесколлекторным двигателем? Принять мудрое решение позволит детальное изучение каждого вида электродвигателя. Между ними есть удивительные сходства и потрясающие различия.

Коллекторный двигатель

Коллекторным двигателем называют электромашину, состоящею из нескольких важных деталей. Основным элементом считается коллектор – барабан медного цвета. Имеется подвижная (ротор) и неподвижная часть (статор), обмотка якоря, специальная щетка, вентилятор, сердечник и обмотка полюса.

Также наблюдаются 2 исходящих питающих провода (положительный и отрицательный). Принцип работы устройства базируется на качественном преобразовании электрической энергии в механическую. Вначале происходит создание электромагнитного поля в пределах якорных обмоток.

Образованное в якоре поле начинает взаимодействовать с полюсами статора, что приводит к движению якоря. Постепенно образовавшийся ток через щетки и коллектор попадает на следующую обмотку. Движение тока заставляет одновременно вращаться вал и якорь. Радиоуправляемые модели с подобными агрегатами работают от постоянного тока.

Коллекторные двигатели делятся на несколько видов. Классификация приборов зависит от типа их питания. Специалисты выделяют универсальные и постоянные КД.

Универсальные агрегаты способны функционировать от переменного и постоянного источника электропитания. Простые в использовании и компактные по размеру электромашины востребованы благодаря своей стоимости.

Второй вид коллекторного двигателя знаменит высоким пусковым моментом. Простая конструкция с плавным управлением частоты вращения. Функционирование агрегата осуществляется на постоянных магнитах или при помощи специальных катушек возбуждения.

Преимуществами таких двигателей считают габариты и вес конструкции. К достоинствам относят и стоимость агрегата.

Обсуждаемый КД встречается в разных бытовых электроприборах, таких как стиральная машина, пылесосы, детские игрушки, а также силовые установки.

И все же некоторые производители отдают предпочтение бесколлекторным устройствам.

Особенности бесколлекторного прибора

Бесколлекторный двигатель — популярный вид электромашины. Высокооборотный агрегат славится точным позиционированием. Конструкция состоит из якоря и статора. В роторе присутствует один или несколько постоянных магнитов. Статоры оснащены специальными катушками. Цель их существования – создание магнитного поля. Принцип работы двигателя зыблется на следующих условиях.

Для вращения двигателя требуется специальный регулятор. Так называемый контролер преобразовывает постоянный ток в переменный. Вначале на обмотке статора образовывается магнитная среда. Затем поданное трехфазное напряжение заставляет двигаться заданную систему. Взаимодействуя со статорами, ротор постепенно начинает вращаться.

Главными преимуществами бесколлекторного агрегата является:

Высокая мощность электрического устройства.
Высокая скорость движения. Некоторые наземные модели прибора могут функционировать со скоростью до 350 км/ч.
Бесколлекторная электромашина не нуждается в дополнительном охлаждении.
Высокий уровень износостойкости увеличивает срок эксплуатации БД.
Простой в использовании прибор обладает высоким КПД (коэффициентом полезного действия).
Имеет высокую степень влагозащиты. Не подвержен влиянию вязкой грязи и пыли.
В процессе работы не производит искр. Такое преимущество позволяет использовать агрегат в пожароопасных условиях.

К недостаткам двигателя следует отнести сложности в ремонтировании прибора, высокую стоимость конструкции, а также вес привода.

Надежный и практичный электродвигатель на протяжении долгих лет активно используется в авиационной, судостроительной и автомобильной отрасли. Успешно применяется в качестве силовой установки дрона. Наблюдается в системе охлаждения. Бесколлекторные двигатели устойчивы к перегрузкам, поэтому подходят для медицинского оборудования.

Сравнение электродвигателей и нюансы использования

Между обсуждаемыми двигателями наблюдается несколько явных схожестей. В обоих агрегатах присутствуют специальные провода, подвижная (ротор) и неподвижная часть (статор). В коллекторных и бесколлекторных приборах работа системы начинается с образования магнитного поля. У каждого из этих устройств есть свои сильные и слабые стороны и определенная сфера использования.

И все-таки электродвигатели отличаются друг от друга. Разница касается внешних и внутренних характеристик устройств, а также затрагивает их возможности. Главное отличие кроется в наличии и отсутствии коллектора. Приборы с медным барабаном весят меньше, нежели бесколлекторные двигатели. У электромашины первой категории в арсенале два провода, у второй конструкции в запасе имеется третий. Первый вариант двигателя стоит дешевле, нежели бесколлекторный агрегат. Мощная и высокоскоростная бесколлекторная электромашина участвует в развитии авиационной и даже медицинской области, тогда как коллекторные изделия в основном используют для бытовых приборов.

Установка и применение двигателей зависит от цели его использования. Недорогие коллекторные агрегаты востребованы при создании некоторых детских игрушек, стиральных машин, пылесосов и прочих электрических устройств. Бесколлекторыне чаще встречаются в медицинском оборудовании, в системах охлаждения, самолетах, кораблях и автомобилях. Сфера применения также определяется устойчивостью двигателя к перегрузкам и способом его работы.

Электроника и техникаКомментировать

Новый компактный бесколлекторный электродвигатель | Наука и жизнь

В России запатентован новый электродвигатель необычной шарообразной конструкции. Его первые натурные испытания прошли успешно, двигатель использовался как лодочный мотор. Изобретатели уверены, что в будущем новый высокопроизводительный электродвигатель найдёт широкое применение.

Популярность электромобилей, электроскутеров, промышленных квадрокоптеров и других полезных устройств с электрическим двигателем стремительно растёт. Вместе с ними на рынок приходят всё более совершенные и компактные конструкции электродвигателей, которые способствуют тому, что электротранспорт становится более доступным для населения.

В 2020 году изобретатель Рубен Даниэльевич Меджлумян запатентовал (RU 2 726 153 C1) в России высокопроизводительный бесколлекторный электродвигатель. Он более лёгкий и компактный по сравнению с коллекторными двигателями такой же мощности при том же крутящем моменте на валу. Необычная шарообразная форма обеспечивает эффективное взаимодействие магнитных полей статора и ротора. Автор изобретения – россиянин, а в США эти электродвигатели продаются под торговой маркой «HELV Motors».

Бесколлекторный двигатель с редуктором

В последнее время активно возрос интерес к бесколлекторным или, как их ещё называют, «бесщёточным» двигателям постоянного тока, обеспечивающим более надежную, эффективную и менее шумную работу. В коллекторных двигателях постоянного тока ток передаётся на вращающуюся часть мотора (ротор) с помощью скользящих по коллектору контактов – щёток. Щётки со временем изнашиваются и могут вызвать искрение. Поэтому коллекторный двигатель не следует использовать для работ, где требуется длительный срок эксплуатации и надежность. Конструкция коллектора также увеличивает размеры и массу мотора.

Заявленный компанией двигатель мощностью 60 кВт будет весить не больше 9.7 кг, а диаметр не превысит 22 сантиметров. Скорость вращения топовой модификации двигателя составляет 30 000 оборотов в минуту при напряжении в 400 вольт, а пиковая мощность электродвигателя в линейке продукции – 95 кВт.

В частности, мотор диаметром 119 мм и массой 2. 5 кг при мощности электродвигателя 1.5 кВт создаёт крутящий момент на валу 32 кгс при частоте вращения 3 700 оборотов в минуту.

Такие характеристики дают возможность устанавливать его на электромотоциклы, квадрокоптеры и даже на электромобили. Натурные испытания были проведены в 2020 году на реке Волга, где электродвигатель использовался в качестве лодочного мотора.

Лодочный мотор в корпусе

Конструкция электродвигателя выглядит следующим образом. Неподвижная наружная часть двигателя (статор) выполнена в виде сферы, на которую слоями намотаны катушки электромагнитов. Их полюса равномерно смещены относительно друг друга. Для компактности обмотка может быть выполнена из плоского провода в виде ленты, покрытой изоляцией. Ротор выполнен в виде вала с жёстко закреплённым на нём постоянным магнитом, вектор магнитного поля которого ориентирован перпендикулярно валу. Ось симметрии статора совпадает с осью вращения вала. Такая конструкция помимо уменьшения размеров обеспечивает эффективное взаимодействие магнитных полей электромагнитов статора и постоянного магнита ротора, что увеличивает силу взаимодействия и надежность за счет более плавного вращения ротора, особенно при больших оборотах.

Как работает такой бесколлекторный электродвигатель? При подаче напряжения на одну из катушек статора она превращается в электромагнит, который, взаимодействуя с постоянным магнитом ротора, приводит его в движение. По мере поворота ротора питание контроллером переключается поочерёдно на следующую катушку, магнитные полюса которой смещены относительно предыдущей. Это приводит к непрерывному вращению ротора. В случае одной катушки в нужный момент времени производится переключение полярности полюсов электромагнита.

Использование нескольких обмоток обеспечивает бОльшую равномерность вращения. При этом увеличение количества катушек свыше 12 нецелесообразно, поскольку увеличивает массу и размеры мотора без существенного повышения крутящего момента. Конкретное количество катушек выбирается исходя из требований на габариты мотора.

Процесс намотки катушки мотора.

Из-за явления электромагнитной индукции переменное магнитное поле порождает в металлических деталях токи Фуко (вихревые индукционные токи), приводящие к их нагреву и потере энергии. Чтобы уменьшить этот нежелательный эффект, статоры синхронных и асинхронных электрических моторов изготовлены из набора изолированных между собой пластин из тонкого железа.

Компания «Buddha Energy Inc.» пошла иным путём и разработала корпус статора электродвигателя «HELV Motors» из композитных материалов, что позволило не только убрать эффект токов Фуко, но и уменьшить вес двигателя. Кроме этого, композитный материал статора позволяет легко придавать ему нужную форму без использования дорогостоящего оборудования для обработки металла. Это тоже снижает стоимость электродвигателя.

Любопытно, что идея создания сферического электродвигателя родилась не на базе теоретических изысканий, а на основе экспериментальной проверки взаимодействий магнитных полей ротора и статора. Расчет точного взаимодействия магнитных полей внутри композитов – задача непростая. Но команда проекта нашла свой оригинальный, нестандартный подход. На 3D-принтере был напечатан лабораторный стенд, на котором и проводились испытания нескольких десятков вариантов обмоток статора. В результате был найден вариант, который удерживал ротор наилучшим образом. Всё остальное было делом техники.

3D-модель первого лабораторного стенда

При механическом раскручивании вала извне, например, ветряком, водяной турбиной, двигателем автомобиля или любым другим устройством данный электродвигатель переходит в режим генератора и выдает электроэнергию, которая может быть накоплена или потреблена внешними устройствами.

Компания «Buddha Energy Inc.» пока не предоставила информацию о точной дате старта продаж двигателей «HELV Motors» в России, но есть надежда, что электродвигатели станут доступны на рынке в третьем квартале 2021 года.

E-mail: sales@helvmotors. com

На правах рекламы

Разница между щеточными и бесщеточными двигателями

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями? У одного есть кисти, а у другого нет, верно?

Хотя на первый взгляд это, конечно, правда, реальный вопрос заключается в том, почему существуют оба типа? Каковы основные преимущества и ограничения каждого из них?

Читайте дальше, чтобы узнать.

СВЯЗАННЫЕ: 10 САМЫХ ВАЖНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЙ НИКОЛЫ ТЕСЛЫ

Но, прежде чем мы приступим к сравнению двух, полезно потратить некоторое время на обсуждение каждого типа двигателя в отдельности.

Что такое коллекторный двигатель?

В щеточном двигателе постоянного тока используются обмотки из проволочной обмотки, называемые якорем, которые действуют как двухполюсный электромагнит. Дважды за цикл направление тока меняется на противоположное коммутатором, который представляет собой механический поворотный переключатель. Полюса электромагнита тянут и толкают постоянные магниты снаружи двигателя. Затем коммутатор меняет полярность электромагнита якоря, когда его полюса пересекают полюса постоянных магнитов, образуя постоянный ток.

«Рабочий конец» щеточного двигателя постоянного тока — узел ротора с обмотками коллектора и электромагнита. Источник: Zach Hoeken/Flickr

Коллекторные двигатели были первыми коммерчески важными двигателями, которые уже более 100 лет используются для управления двигателями в коммерческих и промышленных целях. Они являются самыми основными и используются с конца 1800-х годов.

Коллекторные двигатели можно регулировать по скорости, изменяя рабочее напряжение или силу магнитного поля внутри них.

Этот уровень управления очень полезен для многих приложений.

Коллекторные двигатели, как правило, состоят из четырех основных компонентов:

Статор
Ротор или якорь
Щетки (очевидно)
Коллектор

В следующем разделе мы обсудим, как работают эти компоненты.

Как работает коллекторный двигатель?

Как упоминалось ранее, коллекторный двигатель состоит из четырех основных компонентов. Первый, называемый статором, создает стационарное магнитное поле, окружающее ротор.

Типичная конструкция коллекторного двигателя DB.

Вверху слева: Полный двигатель и корпус.

Вверху справа: (слева направо) пластиковая крышка с открытыми щетками, ротор с коммутатором и электромагнитными обмотками, а также корпус с постоянными магнитами и статором внутри.

Внизу слева: Изолированный узел ротор/якорь (обмотки электромагнита коллектора и т.д.).

Внизу справа: Крупный план пластиковой крышки с электродами-щетками.

Источник: Илья Криворук/Wikimedia Commons

Это магнитное поле создается с помощью двух изогнутых постоянных магнитов. Эти магниты обычно стационарны (не двигаются), отсюда и термин.

Также важно отметить, что северный полюс одного будет направлен на ротор, а южный полюс другого — на ротор.

Ротор, или якорь, состоит из проволочных катушек, которые при прохождении через них электричества могут создавать магнитное поле.

Это часть, которая движется (отсюда и название «ротор») и вращает главный вал двигателя.

Из-за магнитного полярного притяжения магнитное поле ротора будет пытаться выровняться/оттолкнуться от поля статора, заставляя ротор вращаться вокруг своей оси.

Когда к двигателю подается электричество, создается магнитное поле, которое притягивает (и отталкивает) неподвижные магниты в статоре. Чтобы ротор продолжал вращаться, магнитное поле необходимо менять на противоположное каждые 9 секунд.0009 180-градусный оборот ротора (в простом одноякорном коллекторном двигателе).

Упрощенная схема простого коллекторного двигателя постоянного тока. Модифицировано из: Jared Owen/YouTube

Это изменение магнитной полярности ротора осуществляется щетками двигателя (обычно сделанными из углерода) и коммутатором (частью, которая «коммутирует» или реверсирует электрический ток на якорь ротора. Щетки обычно всего два неподвижных электрода, которые трутся о кольцо коммутатора, когда оно вращается вместе с ротором.0003

Щетки также будут подпружинены, чтобы обеспечить их контакт с коллектором.

Коллектор обычно состоит из небольшого, как правило, медного цилиндра, прикрепленного к ротору с разрывами через равные промежутки (например, 180 градусов в роторе с одним якорем). Электрический ток будет течь через одну половину коммутатора, через якорь и обратно из другой половины коммутатора.

Самые популярные

По мере вращения ротора (якоря) вращается и коммутатор, постоянно замыкая и разрывая электрическую цепь щетками. Это приводит к тому, что магнитные полюса обмоток ротора меняют магнитную полярность, поскольку цепь размыкается в одном направлении и восстанавливается в другом, т. е. ток меняется на противоположный каждые 180 градусов .

Более сложные двигатели будут иметь ряд якорей с разрывами между ними на коллекторе. Это помогает предотвратить возможное заклинивание двигателя, если щетки замыкают цепь через зазоры коллектора.

Другими словами, каждый контур якоря по очереди становится электромагнитом и притягивает/отталкивает внешние фиксированные постоянные магниты статора. Довольно аккуратно.

В реальных двигателях якорь также будет состоять из массы проводов, а не из одного провода. Это помогает значительно улучшить силу электромагнита и, следовательно, крутящий момент двигателя.

Более сложная схема коллекторного двигателя постоянного тока. Обратите внимание на несколько якорей и связанные с ними разрывы в кольце коммутатора. Источник: Джаред Оуэн/YouTube

Обычно коллекторные двигатели постоянного тока размещаются в корпусе из штампованной стали и оцинкованном корпусе с пластиковой крышкой на одном конце. Корпус и крышка обычно имеют ряд отверстий, которые обычно присутствуют для обеспечения потока воздуха через двигатель, чтобы предотвратить перегрев.

Также обычно имеются отверстия для винтов для установки двигателя на место. Пластиковая крышка также будет удерживать пару соединительных контактов для подключения источника питания и предотвращения короткого замыкания из-за контакта с металлическим корпусом двигателя.

Если у вас возникли проблемы с визуализацией работы коллекторного двигателя постоянного тока, вот отличное моделирование.

Для чего используются коллекторные двигатели?

Коллекторные двигатели постоянного тока (BLDC) можно найти практически везде в вашем доме и в пути. Всякий раз, когда требуется средство преобразования электричества во вращательное движение, скорее всего, вы найдете коллекторный двигатель постоянного тока.

В вашем доме любая движущаяся игрушка или электронное устройство, скорее всего, будет иметь его. Электрические зубные щетки, моторизованные хлеборезки, любимая радиоуправляемая машинка вашего ребенка — все они используют преимущества этих удивительных инженерных решений.

Во всем мире щеточные двигатели постоянного тока до сих пор широко используются в таких машинах, как электрические силовые установки, краны, буровые установки и сталепрокатные станы, и это лишь некоторые из них, из-за возможности изменять отношение крутящего момента к скорости, только для щеточных двигателей

Что такое бесщеточный двигатель?

В отличие от щеточных двигателей постоянного тока, как следует из названия, в бесщеточных двигателях постоянного тока отсутствуют щеточные электроды для вращения ротора. Они также устраняют необходимость в физическом коммутаторе.

Схема бесколлекторного двигателя постоянного тока. Изменено из: JAES/YouTube

Также известные как двигатели с электронной коммутацией (ECM или EC-двигатели), они, как широко считается, имеют более высокое отношение мощности к весу, скорость, уровень контроля и более низкие требования к техническому обслуживанию по сравнению с щеточными двигателями. .

Они также частично меняют принцип работы коллекторного двигателя. Например, на роторе используются постоянные магниты, а для вращения ротора используются управляемые электромагниты.

Бесщеточные двигатели обычно бывают двух видов:

Inrunner — здесь статор расположен снаружи ротора.
Outrunner — здесь статор находится внутри ротора. Это относится к старым дисководам для гибких дисков и т. д. Этот термин происходит от того факта, что ротор вращается снаружи.

Пример бесколлекторного двигателя постоянного тока с внешним бегунком. Этот пример представляет собой демонтированный дисковод для гибких дисков. Обратите внимание на радиальные катушки статора слева и «крышку» ротора справа. Постоянные магниты представляют собой серое кольцо по периметру ротора. Источник: Себастьян Коппехель/Wikimedia Commons

В бесщеточном двигателе медные катушки обмотки фиксированы, так как это постоянный магнит, который вращается вместе с ротором. Небольшая печатная плата используется для имитации работы щеток в обычном коллекторном двигателе путем управления подачей энергии на электромагниты.

Кроме того, основной принцип технологии такой же, как у коллекторного двигателя, хотя применение немного отличается. Бесщеточные двигатели впервые появились в 1960-х годах благодаря появлению твердотельной электроники.

Как работает бесщеточный двигатель?

Мы уже подробно рассмотрели, как работает коллекторный двигатель. Бесщеточный двигатель, как предполагалось ранее, работает аналогичным образом, за исключением того, какие части неподвижны, а какие вращаются.

Электрический ток на ротор вообще не подается, а постоянные магниты крепятся к валу, а не к статору. Катушки электромагнита закреплены на статоре, поэтому больше нет необходимости в щеточных электродах и коммутаторе.

Как и в матовых катушках электромагнитов, здесь катушки обычно состоят из сердечника из мягкого железа, обернутого проволокой.

Стационарные катушки электромагнита последовательно включаются и выключаются, чтобы временно намагнитить их для отталкивания или притяжения постоянных магнитов на роторе. По сути, они используют магнетизм, чтобы толкать и тянуть магниты, прикрепленные к ротору, чтобы влиять на вращение вала.

Схема, показывающая принцип работы бесщеточного двигателя. В этом случае катушка 2 и ее противоположная партнерская катушка находятся под напряжением. «Крышка» внешнего ротора вращается за счет притяжения противоположных магнитных полюсов внутренних катушек электромагнита и внешних фиксированных постоянных магнитов. В этом случае ротор будет вращаться против часовой стрелки. Источник: JAES/YouTube

Таким образом, крутящий момент создается постоянным смещением магнитных полей ротора и статора. Когда постоянные магниты пытаются выровняться, система управления двигателем автоматически либо выключает, либо меняет полярность электромагнитов, чтобы сохранить несоосность полей.

Это достигается за счет использования датчиков, способных определять угол поворота ротора (в частности, постоянных магнитов) в любой момент времени. Затем полупроводниковые переключатели, такие как транзисторы, используются для изменения электрического тока через электромагнитные обмотки.

Как и в коллекторном двигателе, магнитное поле катушек может быть изменено на противоположное по требованию путем изменения направления тока в них. Их также можно полностью отключить, просто отключив катушку от электрического тока (например, выключив ее).

Вращением вала также можно управлять, регулируя величину тока в катушках.

Еще один пример бесколлекторного двигателя постоянного тока. Статор слева, а ротор (с видимыми постоянными магнитами) справа. Источник: Ленц Гриммер/Flickr 9.0014 Для чего используются бесщеточные двигатели?

Бесщеточные двигатели постоянного тока, как и щеточные, сегодня используются практически повсеместно. Из-за их высокой эффективности и управляемости, не говоря уже о более длительном сроке службы, они, как правило, используются в устройствах, которые либо работают постоянно, либо регулярно используются.

Их можно найти, например, в стиральных машинах, кондиционерах, электрических вентиляторах и другой бытовой электронике. Благодаря тому, как они работают, они способствовали значительному снижению энергопотребления многих современных электронных устройств.

Электромобили и дроны также хорошо используют бесколлекторные двигатели благодаря их способности обеспечивать точное управление. Это очень важно, поскольку дронам необходимо постоянно и точно контролировать скорость каждого ротора, чтобы выполнять такие действия, как зависание.

Вы также можете найти их в вакуумных машинах, и раньше они использовались для вращения жестких дисков в старых компьютерах. Они также широко используются в сборках компьютерных вентиляторов.

Демонтированный бесщеточный канальный вентилятор постоянного тока. Не два больших электромагнита с фиксированной катушкой и печатная плата. Источник: Materialscientist/Wikimedia Commons

Долговечность и эксплуатационная надежность в течение длительного времени, а также энергоэффективность и высокое соотношение выходной мощности и размера быстро делают их предпочтительным двигателем для многих разрабатываемых сегодня электронных устройств.

По этой причине ожидается, что бесщеточные двигатели будут находить все более широкое применение. Они, вероятно, будут, например, общей чертой сервисных роботов, поскольку бесщеточные двигатели лучше подходят для управления усилием, чем другие альтернативы, такие как шаговые двигатели.

В чем основное различие между щеточными и бесщеточными двигателями?

К настоящему времени вы уже должны понимать разницу между двумя типами двигателей. Учитывая их различные конструкции, есть некоторые другие неотъемлемые преимущества одного над другим.

К ним относятся, помимо прочего:

Коллекторные двигатели относительно неэффективны из-за потерь мощности на трение и передачи мощности через систему коммутаторов.

С другой стороны, бесщеточные двигатели

более эффективны из-за отсутствия механических потерь, наблюдаемых в щеточных двигателях.
Благодаря своей конструкции коллекторные двигатели имеют более короткий срок службы из-за износа щеток. Обычно они требуют замены каждые два-семь лет, в зависимости от рабочих температур и рабочей среды.
Поскольку в бесщеточных двигателях отсутствуют щетки и физические коммутаторы, они требуют меньше общего обслуживания.

Изменено из: Shaswat Regmi/YouTube

Коллекторные двигатели требуют более сложных методов управления скоростью. Понижение напряжения снижает крутящий момент двигателя, но это происходит за счет более низких скоростей, поскольку крутящий момент резко падает.

Бесщеточные двигатели

относительно просты в управлении. По этой причине крутящий момент имеет тенденцию быть выше на более низких скоростях для бесщеточных двигателей.
Коллекторные двигатели работают слишком быстро, чтобы их можно было использовать в большинстве приложений. По этой причине им, как правило, требуется система зубчатых передач для снижения скорости и, следовательно, увеличения крутящего момента.

Однако бесщеточные двигатели

в этом отношении превосходны. По этой причине они часто используются напрямую без необходимости передачи. В некоторых специальных приложениях может использоваться зубчатая передача, если они требуют очень высокой точности или большего крутящего момента.

Бесщеточные двигатели

легче, долговечнее, эффективнее и безопаснее для некоторых применений. Они также работают намного тише.

Втулочные двигатели

могут генерировать искры, что нежелательно в местах, где существует риск взрыва. По этой причине бесщеточные двигатели часто являются предпочтительным выбором для работы в опасных условиях.
Многие инструменты, в которых используются бесщеточные двигатели, часто называют «умными двигателями». Это связано с тем, что датчики используются для определения сопротивления двигателя для таких вещей, как электрические дрели. Таким образом, подача тока может регулироваться автоматически. Это позволяет таким инструментам быть очень эффективными с точки зрения потребления электроэнергии.
Учитывая относительную сложность бесколлекторных двигателей, неудивительно, что они, как правило, дороже. Коллекторные двигатели, с другой стороны, относительно дешевы.

А это, как говорится, накрутка.

Надеемся, теперь у вас есть представление о двух типах двигателей и основных принципах их конструкции. Теперь вы также должны оценить относительные плюсы и минусы любого устройства.

Итак, в следующий раз, когда вы подумываете о приобретении электроинструмента или мотора для своего следующего проекта, вы, возможно, захотите раскошелиться на бесщеточный инструмент?

Для вас

Наука

НАСА финансирует исследования по разработке навигационной системы искусственного интеллекта на основе ориентиров для будущих полетов роботов и людей на Луну.

Пол Ратнер | 03.02.2023

инновацииХудший сценарий Starlink? Возможно, мы находимся «на грани» синдрома Кесслера

Крис Янг| 11.08.2022

наукаУченые предлагают использовать лунную пыль для блокировки солнечного света. Каковы риски?

Крис Янг| 01.03.2023

Бесщеточные и щеточные двигатели для электроинструментов: в чем разница?

Когда дело доходит до электроинструмента, то, как он спроектирован, может иметь большое значение в мощности и долговечности. Хотя бесщеточные двигатели постоянного тока относительно новы для электроинструментов, эта технология существует уже несколько десятилетий. Бесщеточные двигатели постоянного тока впервые появились на рынке в 1960-х годах, помогая приводить в действие конвейерные ленты. В 2003 году они начали использоваться в промышленных машинах и впервые были использованы в электроинструментах примерно в 2009 году. Бесщеточные двигатели значительно улучшили функциональность традиционных щеточных двигателей. Хотя оба двигателя работают путем преобразования электричества в механическую силу, щеточные и бесщеточные двигатели имеют уникальные различия в производительности, стоимости и обслуживании.

Как работают коллекторные двигатели?

Чтобы понять, как работают бесщеточные двигатели, полезно сначала объяснить, как работают щеточные двигатели, поскольку они использовались в различных приложениях с конца 1800-х годов до появления бесщеточных технологий.

Коллекторные двигатели содержат четыре основные части :

Статор: Неподвижная часть двигателя, содержащая постоянные магниты, обеспечивающие движение ротора.

Ротор: Вращающаяся часть двигателя, также известная как якорь, содержащая медную катушку, которая при подаче питания становится электромагнитной.

Коммутатор: Металлическое кольцо, которое помогает ротору продолжать вращаться за счет изменения полярности на каждом пол-оборота ротора.

Щетки: Изготовлены из углерода и напрямую подключены к источнику питания, помогая передавать питание на кольцо коммутатора и активировать ротор.

Угольные щетки создают сильное трение, вращаясь и постоянно соприкасаясь с коллектором, и в этом заключается основное различие между этим традиционным типом двигателя и более новой технологией бесщеточного двигателя.

Как работают бесщеточные двигатели?

Бесщеточные двигатели, для сравнения, содержат статор, якорь и ротор, но не имеют физического коммутатора или щеток. Вместо этого инструменты с бесщеточными двигателями полагаются на магниты и электронную схему для соединения статора и ротора и создания энергии. Эта конструкция устраняет трение, присутствующее в щеточном двигателе, что дает ряд преимуществ, в том числе:

Повышенная чувствительность

Бесщеточные двигатели иногда называют интеллектуальными двигателями, поскольку они содержат компьютерные микросхемы и внутренние датчики, которые регулируют их скорость, крутящий момент и подачу питания. в зависимости от приложения. Например, при использовании бесщеточного инструмента для забивания гвоздя в гипсокартон по сравнению с более плотным материалом электронная схема бесщеточного двигателя позволяет ему использовать только необходимое количество энергии, необходимое для выполнения работы.

Меньше тепла

Чрезмерное тепло может привести к износу двигателей и аккумуляторов. Бесщеточные инструменты работают холоднее, чем инструменты с щетками, поскольку заводной механизм, который часто выделяет тепло, расположен на корпусе инструмента, а не внутри. Меньше трения и, следовательно, меньше тепла.

Меньшее техническое обслуживание

Бесщеточные электроинструменты служат дольше, чем инструменты с щетками, потому что не нужно заменять щетки. Щеточные электроинструменты часто требуют замены щеток каждые два-семь лет, потому что трение приводит к быстрому износу щеток, в зависимости от рабочей среды и рабочих температур.

Бесщеточные инструменты также лучше защищены от грязи и мусора, поскольку им не нужны вентиляционные отверстия для охлаждения благодаря меньшему выделению тепла.

Меньше, легче и тише

Без щеток и коммутаторов в двигателе бесщеточные инструменты часто легче и компактнее, что позволяет пользователям работать в ограниченном пространстве. Меньшее трение и вибрация позволяют бесщеточным электроинструментам работать более тихо и комфортно в течение более длительных периодов времени. Коллекторные двигатели также могут генерировать искры во время работы; поэтому бесщеточные двигатели часто предпочтительнее в опасных условиях.

Posted inДвигатель