1. Четков DC мотор
При четковите двигатели това се прави с въртящ се превключвател на вала на двигателя, наречен комутатор. Той се състои от въртящ се цилиндър или диск, разделен на множество метални контактни сегменти върху ротора. Сегментите са свързани с проводящи намотки на ротора. Два или повече неподвижни контакта, наречени четки, изработени от мек проводник като графит, се притискат към комутатора, осъществявайки плъзгащ се електрически контакт с последователни сегменти, докато роторът се върти. Четките селективно осигуряват електрически ток към намотките. Докато роторът се върти, комутаторът избира различни намотки и насоченият ток се прилага към дадена намотка, така че магнитното поле на ротора остава несъосно със статора и създава въртящ момент в една посока.
2. Безчетков DC мотор
При безчетковите постояннотокови двигатели, електронна серво система замества механичните комутаторни контакти. Електронен сензор открива ъгъла на ротора и управлява полупроводникови ключове, като например транзистори, които превключват тока през намотките, като или обръщат посоката на тока, или, при някои двигатели, го изключват под правилния ъгъл, така че електромагнитите да създават въртящ момент в едната посока. Премахването на плъзгащия контакт позволява на безчетковите двигатели да имат по-малко триене и по-дълъг живот; техният експлоатационен живот е ограничен само от живота на лагерите им.
Четковите двигатели с постоянен ток развиват максимален въртящ момент, когато са неподвижни, като линейно намалява с увеличаване на скоростта. Някои ограничения на четковите двигатели могат да бъдат преодолени от безчетковите двигатели; те включват по-висока ефективност и по-ниска податливост на механично износване. Тези предимства идват за сметка на потенциално по-малко здрава, по-сложна и по-скъпа управляваща електроника.
Типичният безчетков двигател има постоянни магнити, които се въртят около фиксирана котва, което елиминира проблемите, свързани с подаването на ток към движещата се котва. Електронен контролер замества колекторния възел на четковия постояннотоков двигател, който непрекъснато превключва фазата към намотките, за да поддържа въртенето на двигателя. Контролерът извършва подобно времево разпределение на мощността, като използва твърдотелна схема, а не колекторна система.
Безчетковите двигатели предлагат няколко предимства пред четковите DC двигатели, включително високо съотношение въртящ момент към тегло, повишена ефективност, произвеждаща повече въртящ момент на ват, повишена надеждност, намален шум, по-дълъг живот чрез елиминиране на ерозията на четките и колектора, елиминиране на йонизиращи искри от...
комутатор и цялостно намаляване на електромагнитните смущения (EMI). Тъй като нямат намотки на ротора, те не са подложени на центробежни сили и тъй като намотките се поддържат от корпуса, те могат да се охлаждат чрез проводимост, без да се изисква въздушен поток вътре в двигателя за охлаждане. Това от своя страна означава, че вътрешните части на двигателя могат да бъдат изцяло затворени и защитени от замърсявания или други чужди тела.
Комутацията на безчетковите двигатели може да бъде реализирана софтуерно с помощта на микроконтролер или алтернативно с помощта на аналогови или цифрови схеми. Комутацията с електроника вместо с четки позволява по-голяма гъвкавост и възможности, които не са налични при четковите DC двигатели, включително ограничаване на скоростта, микростъпкова работа за бавно и фино управление на движението и задържащ въртящ момент при неподвижно състояние. Софтуерът на контролера може да бъде персонализиран към конкретния двигател, използван в приложението, което води до по-голяма ефективност на комутацията.
Максималната мощност, която може да се приложи към безчетков двигател, е ограничена почти изключително от топлината; [необходимо е цитиране] твърде много топлина отслабва магнитите и ще повреди изолацията на намотките.
При преобразуване на електричество в механична енергия, безчетковите двигатели са по-ефективни от четковите двигатели, главно поради липсата на четки, което намалява загубите на механична енергия поради триене. Подобрената ефективност е най-голяма в областите на празен ход и ниско натоварване от кривата на производителност на двигателя.
Средите и изискванията, в които производителите използват безчеткови DC двигатели, включват работа без нужда от поддръжка, високи скорости и работа, при която искренето е опасно (т.е. експлозивни среди) или би могло да повлияе на електронно чувствително оборудване.
Конструкцията на безчетковия двигател наподобява стъпков двигател, но двигателите имат важни разлики поради разликите в изпълнението и работата. Докато стъпковите двигатели често се спират с ротор в определено ъглово положение, безчетковият двигател обикновено е предназначен да произвежда непрекъснато въртене. И двата типа двигатели могат да имат сензор за положение на ротора за вътрешна обратна връзка. Както стъпковият двигател, така и добре проектираният безчетков двигател могат да поддържат ограничен въртящ момент при нула обороти.
Време на публикуване: 08 март 2023 г.
