Щеточный и бесщеточный двигатель в чем разница: Разница между щеточным двигателем и бесщеточным двигателем проста и ясна:

Содержание

Щеточный или бесщеточный шуруповерт: какой более полезен?

Отвертка – очень полезный в быту инструмент, даже для женщины. Полки, механизмы, все фиксируется на крепежах: болтах, шурупах или саморезах. Одно дело, когда их немного – хватит и отвертки. Однако если требуется собрать мебель, сделать ремонт, переехать в новую квартиру, то без надежного щеточного или бесщеточного шуруповерта не обойтись.

Особенности дрелей-шуруповертов с бесщеточным двигателем

В ассортименте гипермаркетов Леруа Мерлен широко представлены электроинструменты известных брендов с мировым именем, изготовленные с применением инновационных технологий. Советуем обратить внимание на оснащенные бесщеточным двигателем дрели-шуруповерты, имеющие ряд преимуществ по сравнению с обычными:

  • ресурс такого двигателя на треть больше обычного;
  • эффективность использования заряда аккумулятора гораздо выше, что обеспечивает большую продолжительность работы без подзарядки;
  • мотор способен выдерживать большие нагрузки длительное время практически не нагреваясь;
  • более компактные размеры инструмента;
  • в процессе эксплуатации нет необходимости замены щеток. Ресурс двигателя ограничивает только срок службы подшипников – других изнашивающихся деталей нет.

В бесщеточных двигателях дрелей-шуруповертов нет коллектора, поскольку вместо роторных обмоток установлены мощные неодимовые магниты. Это обеспечивает большую надежность и компактность, а также исключает потери энергии и искрение. Энергия подается только на обмотки статора, с которых проще осуществим эффективный отвод тепла для дальнейшего рассеивания на корпус инструмента.

Преимущества покупки дрелей-шуруповертов с бесщеточным двигателем в Леруа Мерлен

Купить бесщеточную дрель-шуруповерт от известных производителей по низким ценам можно в ближайшем гипермаркете Леруа Мерлен, которые расположены в Москве и других городах России. Леруа Мерлен имеет прямые поставки качественных товаров известных брендов от поставщиков и производителей, обеспечивая сервисное обслуживание на протяжении гарантийного и постгарантийного срока эксплуатации.

Что лучше

Преимуществ у бесщеточного мотора больше. Первое – КПД. Оно составляет 90%, а у аналога – лишь 60%. Если проще, то при одинаковой емкости батареи, инверторные шуруповерты прослужат дольше без подзарядки. Это важная характеристика, если приходится работать в отдалении от источника энергии.

Вес меньше у бесщеточной модели. Это снижает нагрузку на руку и облегчает эксплуатацию. Сравнивая характеристики, можно сказать, что инверторный шуруповерт полезнее, эффективнее и надежнее. Единственная проблема – стоимость.

Любой инструмент сломается рано или поздно. Если нет необходимости в точности, а модель понадобится для нечастого бытового пользования, то многие выбирают дешевые щеточные двигатели. Однако когда требуется взять аппарат, способный прослужить долго, то рекомендуется не жалеть средств и купить бесщеточный шуруповерт.

Шуруповерт выбирается исходя из предпочтений. Бесщеточная модель полезнее и будет более выгодной покупкой, если пользователь может себе позволить вложиться в инструмент.

Друзьям это тоже будет интересно

Конструкция и принцип действия

«Brushless motor» в буквальном переводе означает бесщеточный двигатель, в конструкции которого отсутствует коллектор и щеточный узел. Также можно встретить сокращение BLDC, которым именуют бесщеточный электродвигатель постоянного тока.

Классический коллекторный двигатель

Щеточный узел — это механическая контактная часть якоря электродвигателя. С помощью него через пластины коллектора подается напряжение на обмотку якоря. Электрический ток, протекая по проводнику, вызывает электромагнитное поле. Магнитное поле обмотки якоря, взаимодействуя с постоянным магнитным полем статорных обмоток, приводит к возникновению крутящего момента на валу электродвигателя и его вращению. Чтобы вращение вала сохранялось постоянно, напряжение на отдельные проводники якорной обмотки нужно подавать в определенной последовательности. Электрический ток должен протекать по рамкам якорной обмотки в нужный момент, а электромагнитное поле, наводимое в проводниках, взаимодействовало с постоянным магнитным полем обмоток статора. В двигателе постоянного тока эту функцию выполняет коллекторный узел на якоре электродвигателя.

В бесщеточном электродвигателе коллектор и щетки отсутствуют, но принцип взаимодействия постоянного магнитного поля якоря с электромагнитным полем обмоток статора остается неизменным. Только в BLDC моторе нужно подавать постоянное напряжение на обмотки статора в определенные интервалы времени, имитируя работу коллектора.

Как правило, в конструкции статора бесщеточного мотора используются три пары обмоток, и напряжение на них подается поочередно. При подаче напряжения на первую пару обмоток якорь с постоянными магнитами поворачивается, выравнивая свое положение в соответствии с направлением силовых линий возникшего магнитного поля. В этот момент напряжение с первой пары обмоток снимается и подается на вторую пару. Поскольку якорь электродвигателя обладает определенным моментом инерции, он не останавливается моментально, а продолжает свое вращение, и его магниты начинают взаимодействовать со следующим магнитным полем. Так продолжается до тех пор, пока на обмотки статора поочередно подается напряжение.

Это упрощенная схема работы Brushless мотора. На самом деле, для усиления крутящего момента и исключения «провалов» его полки, в работе постоянно находятся две пары обмоток. Одна из них притягивает постоянные магниты якоря в моменты, когда они находятся до средней линии полюса катушки, а вторая подталкивает, как только полюс катушки пройден центральной частью постоянного магнита якоря. На первую пару катушек подается напряжение прямой полярности, а на вторую — обратной.

Для определения, на какие пары катушек нужно подать напряжение и какой полярности, в системе установлен датчик положения ротора. Он состоит из трех датчиков Холла, дающих контроллеру сигнал о необходимости формирования напряжения на каждой из пар катушек статора.

На видео наглядно проиллюстрирована работа бесщеточного двигателя:

Плюсы и минусы бесщеточного шуруповерта

Производители пишут, что основная изюминка бесщеточного шуруповерта — не нужно менять щетки, которых нет. Это на самом деле так, но так ли сложно поменять щетки?

За этим «жирным» плюсом притаился довольно коварный минус. Дело в том, что более-менее нагруженный шуруповерт потребует замены щеток на второй, а то и третий год работы. Проводя их замену, бережливый владелец наверняка заглянет и в другие узлы инструмента. Обратит внимание на состояние подшипников, очистит внутренности от пыли, заложит порцию свежей смазки — в общем, проведет полное техобслуживание инструмента. В случае с бесколлекторным инструментом, о необходимости сервисного обслуживания можно просто забыть и вспомнить о нем, когда шуруповерт начнет конкретно барахлить.

Вот по-настоящему значимые преимущества бесщеточного инструмента:

  • Высокий КПД. У бесщеточного двигателя он составляет порядка 90 %, в то время как у коллекторного мотора — на уровне 60 %. Это обусловлено отсутствием потерь на трение и искрообразование, и, как следствие, повышением температуры коллекторного узла якоря мотора.
  • Быстрый выход на номинальную скорость вращения двигателя. В этом опять же заслуга высокого КПД BLDC мотора.
  • При тех же массогабаритных показателях, с вала бесщеточного электродвигателя снимается большая мощность, а это влечет получение большего крутящего момента.
  • Лучшая энергоэффективность. Благодаря отсутствию потерь в коллекторе и щеточном узле и более высокому КПД бесщеточный шуруповерт сделает больше полезной работы на одном заряде аккумулятора. Это важно профессионалам, для которых время — деньги. Эффективность бесщеточного шуруповерта в среднем выше на 25–40 % в сравнении с его коллекторным аналогом.
  • Возможность использования во взрыво- и пожароопасных средах ввиду отсутствия искр на щеточном узле.
  • Грамотная защита от перегрузки. Плата управления электродвигателем просто не позволит нагрузить инструмент сверх меры, а вот коллекторный шуруповерт при должном старании можно перегреть и получить дымок из вентиляционных отверстий.

Но бесщеточным инструментам присущи и некоторые недостатки:

  • Высокая цена. Наличие в конструкции дорогой силовой платы управления BLDC мотором ощутимо увеличивает стоимость шуруповерта.
  • Плохая ремонтопригодность. В бесщеточном шуруповерте плата управления, кнопка включения инструмента и статор электродвигателя обычно идут единым блоком. Стоимость запчасти — от 2/3 до 3/4 стоимости нового инструмента. Если поломка произойдет по истечении гарантийного срока, то ремонтировать такой шуруповерт вряд ли целесообразно. В отличие от коллекторных экземпляров, где можно заменить кнопку или электродвигатель отдельно, и стоить это будет на порядок дешевле.

RedLink Plus

RedLink – электронная интеллектуальная система контроля и управления разработки Milwaukee. Подобные системы применяются во всех электроинструментах приличного уровня любых приличных производителей. До переименования в Redlink она называлась DPM (Digital Power Management – Электронное управление мощностью).


Взаимодействие компонентов Milwaukee Fuel под управлением RedLink Plus.

Функция RedLink, как и всех подобных систем, заключается в защите от перегрева, перегрузки (выключает двигатель при резком повышении потребления тока до 70 А на протяжении 0. 5 сек.) и управлении всеми компонентами инструмента для эффективной работы и предотвращения поломки инструмента из-за человеческих ошибок и неправильного использования.


Трехфазная плата коммутации, через которую контроллер управляет двигателем.

Часто подобные системы сохраняют диагностические данные, которые помогают сервисным центрам понять причины выхода из строя оборудования для его скорейшего ремонта и дальнейшего предотвращения подобных поломок в случае их массовости. Кроме того, на основе этих данных несложно проследить условия эксплуатации и отказать в гарантии в случае их несоблюдения.

RedLink Plus явилась дальнейшим развитием системы RedLink. Теперь, к защитным функциям прибавилась еще и оптимизация производительности, за счет регулировки мощности в зависимости от крутящего момента и текущей нагрузки. В процессе работы система отслеживает все основные узлы (батарею, двигатель, говорят, даже курок снабдили собственным микроконтроллером) и подстраивает мощность под нагрузку. Благодаря этому инструмент всегда работает в оптимальном режиме, что положительно влияет на производительность, общую надежность, время работы и срок службы.


Устройство шуруповертов Milwaukee Fuel: основной контроллер у M18 обычно расположен в рукоятке, а у M12 – вдоль корпуса у основания рукоятки.

С современным развитием программируемых микроконтроллеров уже никого не удивить подобными «высокоинтеллектуальными» системами. Взять тот же Ardiuno, каких там только «чудес» не собирают, и это на простеньком микроконтроллере многолетней давности. В общем, возможности тут действительно большие, и реализация RedLink Plus со всеми её озвученными плюсами Milwaukee вполне по силам.

One-Key

В сентябре вышла система One-Key, с помощью которой каждый может мониторить состояние инструмента, управлять его параметрами и вести инвентаризацию, через любое устройство под управлением Andriod или iOS с беспроводным соединением. Такого в мире инструмента еще не было! Вся информация хранится на облаке и доступна из любой точки, в том числе одновременно из разных. Другими словами, сидя в офисе можно иметь всю информацию о наличии и состоянии инструмента на разных объектах. Система совершенно бесплатна, однако инструмент, поддерживающий такую возможность, появится позже и постепенно; сколько он будет стоить пока не известно.


Интерфейс приложения Milwaukee One-Key на Android.

Перспективы бесщеточных шуруповертов на рынке электроинструмента

Переход на бесщеточные инструменты неизбежен, поскольку они выгодны в первую очередь самим производителям ввиду унификации производственных процессов, уменьшению количества составных частей и улучшения технических характеристик выпускаемых моделей. Конечному пользователю такой переход абсолютно ничем не грозит. Шуруповерты как закручивали винты и саморезы, так и будут, исходя из своих технических возможностей.

Для профессиональной деятельности однозначно стоит смотреть в сторону бесщеточных моделей. Они экономичней, шустрее и надежней. Каждый рубль, вложенный в их покупку, окупится сторицей.

А вот домашнему мастеру стоит взвесить все «за» и «против», реально оценить возможную загруженность инструмента и свою готовность отдать больше денег за современные технологии.

Рейтинг ТОП-10 лучших моделей

Ознакомившись с мнением пользователей бесщеточными шуруповертами, на основе отзывов покупателей можно составить рейтинг лучших моделей.

1Makita DDF083Z
2Makita DF032DWAX1
3DeWALT DCF620D2K
4BOSCH GSR 18 V-EC TE
5Makita DF032DZ
6Зубр DB-20 A5
7DeWALT DCD701D2
8Metabo BS 18 L BL
9Интерскол 573.1.2.70
10Makita DDF481RTE

Как выбрать

Если потребитель готов заплатить достойную цену за бесщеточный шуроповерт, тогда ему следует более глубоко изучить, какие параметры важны при выборе качественного инструмента.

  • В конструкции такого оборудования патрон может быть быстрозажимным или шестигранным, у которого диаметр хвостовика составляет чаще всего ¼ дюйма. В первом случае менять оснастку проще и быстрее, но и другой вид патрона ни чем не хуже, поэтому лучше опираться на диаметр. Поскольку величина отвечает за универсальность инструмента, желательно, чтобы она была больше.
  • Число оборотов тоже не менее важно. Если не планируется работать инструментом постоянно, а необходимо, например, собрать мебель, то достаточно будет шуруповерта с показателем в 500 об/мин. Такой агрегат нельзя применять в качестве дрели, а если эта функция необходима, тогда лучше обратить внимание на товар с показателем 1300 об/мин и выше.
  • Выбор аккумуляторной батареи играет особенно важную роль. Сегодня на рынке можно встретить шуруповерты с никель-металл-гидридными аккумуляторами, они обладают прекрасной устойчивостью к механическому воздействию, но быстро саморазряжаются, и требуется много времени на зарядку. Никель-кадмиевые быстро напитываются энергией, могут использоваться при пониженной температуре воздуха и имеют низкую стоимость, но они тоже быстро разряжаются и могут проработать максимум 5 лет. Литий-ионные или литий-полимерные небольшие по весу и габаритам, не саморазряжаются, но не могут эксплуатироваться на холоде и обладают небольшим сроком эксплуатации.
  • Пользователю стоит так же обратить внимание на крутящий момент, от него зависит максимальная сила вращения и скорость, с которой шуруп входит в поверхность. Если на инструменте написано 16-25 Н*м, тогда этот показатель считается средним. У профессионального оборудования он чаще всего находится в промежутке от 40 до 60 Н*м, а у самых дорогих моделей и вовсе 150 Н*м.
  • Ударная функция позволяет использовать агрегат в качестве дрели, без вреда для шуруповерта. Ее преимущество в том, что инструмент может легко создавать отверстия в плотных материалах, таких как кирпич или бетон.

Безусловно, при покупке необходимо обращать внимание и на дополнительный функционал, который предлагает производитель. Лучше приобретать инструмент, у которого имеется возможность регулировки не только скорости вращения шуруповерта, но и передаваемого усилия, направления вращения.

Подсветка и индикатор, оповещающий о количестве заряда — приятные и полезные функции, с которыми работа становится комфортнее. Если есть второй аккумулятор, кейс для транспортировки, зарядка и даже комплект оснастки — такой шуруповерт непременно достоин внимания покупателя.

О том, какой бесщеточный шуруповерт выбрать, смотрите в следующем видео.

Аккумуляторный шуруповерт DeWALT DCF620D2K 30 Н·м


Фото:https://market.yandex.ru

На первом месте бесщеточный шуруповерт DCF620D2K, работающий на аккумуляторах с напряжением 18 В. Он способен развивать обороты до 4400 в минуту, а сила затягивания составляет 30 Нм. В комплекте поставляется две батареи, емкостью 2.0 А/ч и кейс, а также две биты. Весит шуруповерт 1.9 кг. У него скорость вращения регулируется силой надавливания на курок. Быстро установить постоянное значение невозможно. На торце патрона предусмотрено три световых диода, облегчающие видимость в плохо освещенных местах. Мастерам в отзывах нравится, что АКБ заряжается в течение часа, поэтому пока один разрядится, второй уже будет полностью готов. Мы рекомендуем этот шуруповерт для установки листов гипсокартона в больших объемах. Бесщеточная модель отлично выдерживает нагрузки в течение 6-8 часов беспрерывной эксплуатации. Еще в комплекте поставляется насадка для ленточной подачи крепежа, что значительно экономит время и повышает производительность. Регулировка выноса разрешает устанавливать нужную глубину закручивания.

Аккумуляторный шуруповерт DeWALT DCF620D2K 30 Н·м

Достоинства:

  • удобно лежит в руке
  • надежная модель
  • вместительный кейс
  • достаточно тихая работа бесщеточного мотора

Недостатки:

  • нет ступенчатых скоростей
  • отсутствует тормоз двигателя
  • иногда случайно задевается переключатель реверса

Почему бесщеточный инструмент такой дорогой

Лучшие бесщеточные шуруповерты значительно дороже аналогов с традиционными двигателями. Высокая стоимость связана с использованием в нем довольно дорогостоящих деталей и частей:

  • Неодимовые магниты для создания компактных роторов. Изготавливаются из недешевых элементов по довольно сложному технологическому процессу.
  • Высокие требования к качеству датчиков. В оборудовании должны быть использованы только лучшие, сверхнадежные и точные датчики.
  • Электроника для управления бесщеточным двигателем гораздо дороже. В конструкции не просто плата, а практически минипроцессор.

Все эти факторы и увеличивают стоимость бесщеточных инструментов.

Преимущества использования

Изготовить своими руками бесколлекторный электродвигатель сложно, а реализовать микроконтроллерное управление практически невозможно. Поэтому лучше всего использовать готовые промышленные образцы.

Но обязательно учитывайте достоинства, которые получает привод при использовании бесколлекторных электродвигателей:

  1. Существенно больший ресурс, нежели у коллекторных машин.
  2. Высокий уровень КПД.
  3. Мощность выше, нежели у коллекторных моторов.
  4. Скорость вращения набирается намного быстрее.
  5. Во время работы не образуются искры, поэтому их можно использовать в условиях с высокой пожарной опасностью.
  6. Очень простая эксплуатация привода.
  7. При работе не нужно использовать дополнительные компоненты для охлаждения.

Источник

Как правильно выбрать электрический двигатель

Перед промышленностью все чаще встает вопрос энергоэффективности. Более экологичная экономика является одной из целей Конференции по климату в Париже (COP21), на достижение которой ориентированы многие страны. Для ограничения потребления и экономии энергии в последние годы в промышленность внедряется все более энергоэффективное оборудование. Согласно исследованию Европейской Комиссии, на долю двигателей приходится 65% промышленного потребления энергии в Европе. Работа над двигателями является важным рычагом сокращения выбросов CO2. Еврокомиссия даже прогнозирует, что к 2020 году можно повысить энергоэффективность двигателей европейского производства на 20-30%.  В результате выбросы CO2 в атмосферу сократились бы на 63 млн. тонн, а экономия составила бы 135 миллиардов кВтч.

Если вы хотите использовать в своей деятельности энергоэффективные двигатели и внести свой вклад в энергосбережение и развитие планеты, вам необходимо изучить в первую очередь

стандарты энергоэффективности двигателей, действующие в вашей стране или в вашем географическом регионе. Но будьте внимательны, эти стандарты применимы не ко всем двигателям, а только к асинхронным двигателям AC.

Международные нормы

  • Международная электротехническая комиссия (IEC) определила классы энергоэффективности для электродвигателей, представленных на рынке, известные как код IE, которые обобщены в международном стандарте IEC.
  • IEC определила четыре уровня энергоэффективности, которые характеризуют энергоэффективность двигателя:
    • IE1 — стандартный класс
    • IE2 — высокий класс
    • IE3 — премиум класс
    • IE4 — супер-премиум класс
  • IEC также внедрила стандарт IEC 60034-2-1:2014 для испытаний двигателей.
    Многие страны используют национальные стандарты для испытаний двигателей, но в то же время применяют международный стандарт IEC 60034-2-1.

В Европе

ЕС уже принял ряд директив, направленных на снижение энергопотребления двигателей, включая обязательство производителей выводить на рынок энергоэффективные двигатели:

  • C 2011 года класс IE2 обязателен для всех двигателей.
  • Класс IE3 обязателен с января 2015 года для двигателей мощностью от 7,5 до 375 кВт (или IE2, если эти двигатели оснащены преобразователем частоты).
  • Класс IE3 обязателен с января 2017 года для двигателей мощностью от 0,75 до 375 кВт.

В США

В Соединенных Штатах в силе остаются стандарты, определяемые Американской ассоциацией NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования). С 2007 года минимальный требуемый уровень установлен на уровне IE2.

Эта же классификация используется в Австралии и в Новой Зеландии.

В Азии

В Китае корейские стандарты MEPS (Minimum Energy Performance Standard) применяются для малых и средних трехфазных асинхронных двигателей с 2002 года (GB 18693). В 2012 году стандарты MEPS были приведены в соответствие со стандартами IEC, переходя от IE1 к IE2, а теперь и к IE3.

Японияпривела в соответствие свое национальное законодательство с классами эффективности IEC и включила в 2014 году в программу «Top Runner» электродвигатели уровней IE2 и IE3. Действующая с 1998 года программа Top Runner обязывает японских автопроизводителей выставлять на рынок новые модели, которые более энергоэффективны, чем предыдущие поколения, заставляя тем самым внедрять инновации в энергетику.

В Индии используется сравнительная оценка эффективности с 2009 года и национальный стандарт на уровне IE2 с 2012 года.

Электродвигатель – щеточный или бесщеточный? – Знания

Электродвигатель – щеточный или бесщеточный? Недавно друг спросил меня, что лучше использовать щеточный двигатель или бесщеточный двигатель для двигателя электромобиля? Мой ответ на этот вопрос: бесщеточные двигатели лучше. Разница между щеткой и бесщеточным только одним словом, но разница огромна.

Щеточный двигатель – это старый двигатель и первое поколение электромобилей. Щеточный двигатель состоит из угольных щеток, инверторов, роторов двигателей, статоров двигателей, валов двигателей, торцевых крышек двигателя, подшипников и других компонентов. Однако во время использования требуется больше обслуживания. И угольные щетки, и инверторы изнашиваются. Угольные щетки необходимо регулярно заменять. Если угольные щетки не заменить вовремя, коммутатор выйдет из строя из-за искровой абляции. Кроме того, потребление энергии велико, а искра, образующаяся во время работы, относительно велика. Как правило, щеточный контроллер двигателя не имеет защиты от перегрузки по току, поэтому, когда щеточный двигатель блокируется и перегружается, линия легко перегорает и загорается из-за чрезмерного тока.

Бесщеточный двигатель – это новое поколение двигателей электромобилей. Мотор имеет удобную стартовую точку, хорошую способность преодолевать подъемы и отсутствие шума во время движения электромобиля. Бесщеточный двигатель не требует замены угольной щетки. Замена мотора не требуется.

В принципе, щеточный двигатель означает, что двигатель является входом постоянного тока, и контроллер, который им управляет, может обеспечить его только небольшим током для регулирования скорости. Бесщеточный двигатель на самом деле представляет собой трехфазный двигатель переменного тока. Контроллер преобразует мощность постоянного тока в трехфазную мощность переменного тока и выполняет коммутацию в соответствии с датчиком Холла в двигателе, чтобы двигатель работал нормально. По этой причине бесщеточные двигатели имеют более длительный срок службы, чем щеточные двигатели, и экономят энергию при запуске, но контроллеры более дороги, чем щеточные контроллеры.

Фактически, эта проблема обычно касается электрических трехколесных мотоциклов или квадроциклов, и щеточные двигатели обычно применяются только в некоторых электрических трехколесных велосипедах, несущих нагрузку, в то время как трехколесные велосипеды пассажирского типа в основном больше не используют щеточные двигатели. Конечно, для двухколесных мотоциклов нет щеточных двигателей, и они в основном бесщеточные. С точки зрения применения более популярны бесщеточные двигатели.

Таким образом, бесщеточные двигатели лучше, чем щеточные двигатели, но независимо от того, являются ли они щеточными двигателями или бесщеточными двигателями, необходимо проводить ежедневные мероприятия по техническому обслуживанию, чтобы они могли прослужить дольше.

https://www.truckrunmotor.com/

Бесщеточный электроинструмент: преимущества перед щеточными моделями

 

Во-первых, бесщеточные двигатели –  определенно не маркетинговые уловки. Есть несколько явных и значительных преимуществ по сравнению с их коллегами.

Что же на самом деле приводит двигатель в действие?

Как в бесщеточных, так и в щеточных электродвигателях магниты отвечают за вал двигателя. 

В щеточных двигателях источник питания проходит через две щетки (небольшие блоки, состоящие из маленьких углеродных нитей) на противоположных сторонах вала двигателя, по одной с каждой стороны.

Эти щетки физически вступают в контакт с частью двигателя, которая называется коммутатором и прикреплена к валу двигателя. Коммутатор передает электрический ток от угольных щеток в другую часть двигателя, называемую якорем, который также прикреплен к валу двигателя.

Это просто пучок медных проводов, которые действительно обернуты в плотные катушки. Электромагнитное поле создается, когда оно проходит через электрическое поле.

Бесщеточные двигатели немного сложнее, хотя в них используется один и тот же базовый принцип противодействия магнитным силам.

Помните, что в щеточном двигателе якорь (медная проводка) прикреплен к валу двигателя (ротору), а магниты N и S неподвижно закреплены снаружи двигателя. В бесщеточном двигателе они защелкиваются; якорь расположен снаружи двигателя (неподвижно), а магниты N и S расположены на роторе (вращающаяся часть).

Однако без угольных щеток, откуда бесщеточный двигатель получает питание для создания противоположных электромагнитных полей?

Для работы бесщеточного двигателя требуется дополнительный набор электрических компонентов – обычно это небольшая плата, которая управляет питанием якоря, и датчик, который отвечает за движение ротора.

Когда плата подает на катушки электрический ток, создается то же самое противоположное магнитное поле, и магниты на роторе (вал двигателя) начинают вращаться.

 

Бесщеточные дрели-шуруповерты  

Отлично, у нас есть представление о том, как работает каждый тип двигателя. Теперь давайте посмотрим, в чем заключаются основные преимущества этих бесщеточных моторов.

Помните, что у щеточных двигателей щетки находятся в постоянном контакте с вращающимся коммутатором. Это, как вы можете себе представить, создает большое трение, соответственно сопряжено с большим износом. У бесщеточных двигателей ротор ни с чем не соприкасается, то есть со временем изнашиваться нечему. В этом отношении они намного, намного эффективнее и долговечнее, чем щеточные моторы. Кроме того, из-за отсутствия щеток, создающих трение, бесщеточные двигатели намного более мощные, учитывая то же напряжение, что и у щеточного двигателя.

Кроме того, вы, возможно, слышали, что некоторые производители называют свои бесщеточные электроинструменты «умными».

Здесь имеются ввиду возможности электронного датчика на плате бесщеточного двигателя.

Используя инструмент, работающий на щетках, вы получаете одинаковое количество тока, проходящего через двигатель в любой момент – независимо от того, какую задачу вы выполняете. В бесщеточном двигателе, поскольку электронная плата подает ток непосредственно на неподвижные медные катушки, она может регулировать расход электроэнергии в зависимости от выполняемой задачи.

Например, вы достаете винты из гипсокартона. Довольно легкая работа, верно? Когда датчики в бесщеточном двигателе обнаруживают, что сопротивление относительно ротора невелико, они связывается с платой и «говорят ей», чтобы она не подавала слишком много электрического тока. С другой стороны, если вы сверлите отверстие в стальной трубе, датчик обнаруживает, что ротор испытывает ужасное сопротивление, пытаясь вращаться, и электронной плате подается сигнал использовать всю мощь аккумулятора, которую только возможно.

Естественно бесщеточные электроинструменты являются намного более более эффективными инструментами, и вы заметите, как значительно меньше расходуется заряд аккумулятора при выполнении той же работы, что и при использовании щеточного мотора.

Есть ли недостатки у бесщеточных двигателей?

Конечно, есть.

Единственный недостаток бесщеточных двигателей – это стоимость: датчики и электрические схемы, необходимые для их эксплуатации, сложны, и это удорожает продукт.

Так есть ли смысл покупать современные, но такие дорогие бесщеточные модели, либо по старинке пользоваться щеточными электроинструментами.

Ну, мы позволим вам самим решить это. Все, что мы скажем, – это то, что весь мир переходит на бесщеточные электроинструменты. А клиенты, купившие бесщеточные аккумуляторную дрель-шуруповет, ни за что не променяют ее на щеточную модель.

Кстати именно Makita впервые представила бесщеточную технологию на рынке электроинструментов около 10 лет назад

С тех пор все мировые бренды, производящие электроинструмент, переходят на модели с бесщеточным двигателем.

 

Выбрать бесщеточный электроинструмент 

Знаете ли вы разницу между бесщеточным мотором и щеточным мотором

Знаете ли вы разницу между бесщеточным мотором и щеточным мотором?

 

Сравнение бесщеточных и бесщеточных моторов

Разница в принципе электрификации между бесщеточным двигателем и бесщеточным двигателем: бесщеточный двигатель ИСПОЛЬЗУЕТ угольную щетку и коммутатор для выполнения механического коммутатора, в то время как бесщеточный двигатель ИСПОЛЬЗУЕТ сигнал индукции элемента Холла для завершения электронного коммутатора контроллером.

 

Бесщеточные и бесщеточные двигатели имеют различные принципы электрификации и внутренние структуры. Для ступичных двигателей режим вывода крутящего момента двигателя (независимо от того, замедляется ли он с помощью редуктора) отличается, и его механическая структура также отличается.

1. Внутренняя механическая структура обычного высокоскоростного щеточного двигателя. Мотор ступичного типа состоит из сердечника высокоскоростного щеточного двигателя, комплекта редуктора, обгонной муфты, торцевой крышки ступицы и других компонентов. Высокоскоростная щетка и мотор-редуктор относятся к двигателю с внутренним ротором.

2, общая внутренняя механическая структура двигателя щетки низкой скорости. Этот электродвигатель ступичного типа состоит из угольной щетки, фазового преобразователя, ротора двигателя, статора двигателя, вала двигателя, торцевой крышки двигателя, подшипника и других компонентов. Низкооборотный бесщеточный мотор-редуктор относится к двигателю с внешним ротором.

3. Внутренняя механическая структура обычного высокоскоростного бесщеточного двигателя. Двигатель ступичного типа состоит из высокоскоростного бесщеточного двигателя, планетарного фрикционного ролика, муфты перегрузки, выходного фланца, торцевой крышки, корпуса ступицы и других компонентов. Высокоскоростной бесщеточный мотор-втулка относится к двигателю с внутренним ротором.

4. Внутренняя механическая структура обычного тихоходного бесщеточного двигателя. Двигатель ступичного типа состоит из ротора двигателя, статора двигателя, вала двигателя, торцевой крышки двигателя, подшипника и других компонентов. Низкоскоростной бесщеточный и редукторный двигатель относится к двигателю с внешним ротором.

 

Принцип работы моторов

Моторы – это устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую. Вращающееся магнитное поле генерируется токовой катушкой (обмоткой статора) и используется для алюминиевой рамы короткого замыкания короткозамкнутого каркаса для формирования вращающего момента магнитоэлектрической мощности. В соответствии с различными источниками питания, электродвигатели делятся на двигатель постоянного тока и двигатель переменного тока. Большинство электродвигателей в энергосистеме представляют собой двигатели переменного тока, которые могут быть синхронными или асинхронными двигателями (скорость магнитного поля статора двигателя и скорость вращения ротора не поддерживают синхронную скорость). Двигатель в основном состоит из статора и ротора, а направление силового движения проводящего провода в магнитном поле связано с направлением тока и направлением линии магнитной индукции (направлением магнитного поля). Принцип работы двигателя – магнитное поле на силу тока, совершающего вращение двигателя.

 

 

Основные характеристики

Бесщеточный двигатель постоянного тока широко используется в электромобилях, поскольку имеет следующие два преимущества по сравнению с традиционным бесщеточным двигателем постоянного тока.

(1) длительный срок службы, не требует обслуживания и высокая надежность. В щеточном двигателе постоянного тока из-за того, что скорость двигателя выше, а щетка и коммутатор изнашиваются быстрее, обычную работу около 1000 часов необходимо заменить щеткой. Кроме того, техническая сложность редуктора больше, особенно проблема смазки трансмиссии, которая является большой проблемой в современной схеме щетки. Таким образом, есть шум двигателя щетки, низкая эффективность, легко вызвать проблемы, такие как отказ. Таким образом, преимущества бесщеточного двигателя постоянного тока очевидны.

(2) высокая эффективность и энергосбережение. Вообще говоря, КПД бесщеточного двигателя постоянного тока может быть выше 85% из-за отсутствия потерь на трение при механической коммутации, потребления коробки передач и потери в цепи регулирования скорости. Тем не менее, учитывая наивысшую себестоимость в реальном дизайне, чтобы уменьшить расход материала, общий дизайн составляет 76%. Эффективность бесщеточных двигателей постоянного тока из-за потребления коробки передач и обгонной муфты обычно составляет около 70%.

 

 

Общие недостатки

Общие неисправности бесщеточных двигателей постоянного тока обычно рассматриваются по трем их компонентам. Если место неисправности неясно, сначала следует проверить корпус двигателя, затем датчик положения и, наконец, проверить цепь управления приводом. В теле мотора могут появиться

Проблема: A, контакт обмотки двигателя плохой, обрыв или короткое замыкание. Приведет к тому, что двигатель не будет вращаться; Двигатель может запуститься в некоторых положениях, но не может запуститься в некоторых положениях; Двигатель вышел из равновесия. B. Размагничивание основного магнитного полюса электродвигателя сделает крутящий момент двигателя, очевидно, небольшим, в то время как скорость холостого хода высокая, а ток большой. В датчике положения распространенными проблемами являются повреждение элемента Холла, плохой контакт, изменение положения, которое уменьшит выходной крутящий момент двигателя, серьезное – двигатель не будет двигаться или вибрировать назад и вперед в определенной точке. Силовой транзистор наиболее подвержен сбоям в цепи управления приводом, то есть силовой транзистор поврежден из-за длительной перегрузки, перенапряжения или короткого замыкания. Выше приведен простой анализ распространенных неисправностей бесщеточного двигателя, при фактической работе двигателя будут возникать различные проблемы, инспекторам следует обратить внимание на то, чтобы не совсем уловить ситуацию, а не при случайном включении питания, чтобы не вызвать повреждения к другим компонентам двигателя.

 

Разница между бесщеточным двигателем и щеточным двигателем: – Знания

Разница между бесщеточным двигателем и щеточным двигателем:

1. Сфера применения:

Бесщеточный двигатель: обычно используется в оборудовании с относительно высокими требованиями к управлению и относительно высокой скоростью, например в моделях самолетов, точных приборах и счетчиках, которые имеют строгий контроль скорости двигателя и высокой скорости, а также в самых современных сушилках для рук. Бесщеточный двигатель сушилки для рук DIHOUR производства Dior Electric также использует этот двигатель, а стоимость двигателя и контроллера высока, поэтому позже будет использоваться более дорогостоящее оборудование.

Электродвигатель с угольной щеткой: обычно в силовом оборудовании используются электродвигатели с щетками, такие как фены, заводские электродвигатели, вытяжки и т. Д. Кроме того, скорость серийного электродвигателя может достигать очень высокой, но из-за износа угольных щеток следует использовать Жизнь не так хороша, как бесщеточные двигатели.

2. Срок службы:

Бесщеточный двигатель: Обычно срок службы составляет порядка десятков тысяч часов, но срок службы бесщеточных двигателей также сильно отличается из-за разных подшипников.

Двигатель с угольной щеткой: обычно непрерывный срок службы двигателя со щеткой составляет от сотен до более 1000 часов. По достижении предела использования угольную щетку необходимо заменить, в противном случае легко вызвать износ подшипников.

3. Используйте эффект:

Бесщеточный двигатель: обычно цифровое управление преобразованием частоты, высокая управляемость, от нескольких оборотов в минуту до десятков тысяч оборотов в минуту можно легко достичь.

Двигатель с угольной щеткой: двигатели с угольной щеткой обычно работают с постоянной скоростью после запуска, и регулировать скорость не очень просто. Двигатели серии также могут достигать 20000 об / мин.

Но срок службы будет короче.

4. Энергосбережение:

Условно говоря, бесщеточные двигатели, управляемые инверторной технологией, будут экономить больше энергии, чем серийные двигатели. Наиболее типичными из них являются инверторные кондиционеры и холодильники.

5. Что касается будущего обслуживания, необходимо заменить двигатель угольной щетки. Если вовремя не заменить его, двигатель выйдет из строя. Бесщеточный двигатель имеет длительный срок службы, обычно более чем в 10 раз больше, чем у щеточного двигателя, но его необходимо заменить, если он сломан. Мотор, но ежедневное обслуживание в принципе не нужно.

6. Уровень шума не имеет ничего общего с щеточным двигателем, а в основном зависит от взаимодействия подшипника и внутренних компонентов двигателя.

Индекс параметра модели бесщеточного двигателя, помимо размеров (внешний диаметр, длина, диаметр вала и т. Д.), Веса, диапазона напряжений, тока холостого хода, максимального тока и других параметров, также имеет важное значение: Значение -KV, которое является уникальным параметром производительности бесщеточного двигателя, является важными данными для оценки рабочих характеристик бесщеточного двигателя.

РАЗНИЦА МЕЖДУ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМ И ДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ – ТЕХНОЛОГИЯ

Шаговый двигатель против двигателя постоянного тока Принцип, используемый в двигателях, является одним из аспектов принципа индукции. Закон гласит, что если заряд движется в магнитном поле, на него д

Шаговый двигатель против двигателя постоянного тока

Принцип, используемый в двигателях, является одним из аспектов принципа индукции. Закон гласит, что если заряд движется в магнитном поле, на него действует сила в направлении, перпендикулярном как скорости заряда, так и магнитному полю. Тот же принцип применяется к потоку заряда, тогда это ток и проводник, по которому течет ток. Направление этой силы задается правилом правой руки Флеминга. Простой результат этого явления состоит в том, что если ток течет по проводнику в магнитном поле, проводник перемещается. Все моторы работают по этому принципу.

Подробнее о двигателе постоянного тока

Двигатель постоянного тока питается от источников питания постоянного тока, и используются два типа двигателей постоянного тока. Это щеточный электродвигатель постоянного тока и бесщеточный электродвигатель постоянного тока.

В щеточных двигателях щетки используются для поддержания электрического соединения с обмоткой ротора, а внутренняя коммутация изменяет полярность электромагнита, чтобы поддерживать вращательное движение. В двигателях постоянного тока в качестве статоров используются постоянные или электромагниты. Все катушки ротора соединены последовательно, и каждый переход соединен с стержнем коммутатора, и каждая катушка под полюсами способствует созданию крутящего момента.

В небольших двигателях постоянного тока количество обмоток невелико, а в качестве статора используются два постоянных магнита. Когда требуется более высокий крутящий момент, количество обмоток и сила магнита увеличиваются.

Второй тип – это бесщеточные двигатели, которые имеют постоянные магниты, поскольку ротор и электромагниты расположены в роторе. Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) имеет много преимуществ по сравнению с щеточным двигателем постоянного тока, такие как лучшая надежность, более длительный срок службы (отсутствие эрозии щеток и коллектора), больший крутящий момент на ватт (повышенная эффективность) и больший крутящий момент на вес, общее снижение электромагнитных помех (EMI) , а также снижение шума и устранение ионизирующих искр от коллектора. Транзистор высокой мощности заряжается и приводит в движение электромагниты. Эти типы двигателей обычно используются в охлаждающих вентиляторах компьютеров.

Подробнее о шаговом двигателе

Шаговый двигатель (или шаговый двигатель) – это бесщеточный электродвигатель постоянного тока, в котором полное вращение ротора разделено на ряд равных шагов. Затем положение двигателя можно контролировать, удерживая ротор на одном из этих этапов. Без какого-либо датчика обратной связи (контроллер с разомкнутым контуром) он не имеет обратной связи как серводвигатель.

Шаговые двигатели имеют несколько выступающих электромагнитов, расположенных вокруг куска железа в форме центральной шестерни. Электромагниты получают питание от внешней цепи управления, например микроконтроллера. Чтобы заставить вал двигателя вращаться, сначала на один из электромагнитов подается мощность, которая заставляет зубья шестерни магнитно притягиваться к зубцам электромагнита и вращается в это положение. Когда зубья шестерни совмещены с первым электромагнитом, зубья смещены относительно следующего электромагнита на небольшой угол.

Для перемещения ротора включается следующий электромагнит, выключая остальные. Этот процесс повторяется для непрерывного вращения. Каждый из этих небольших поворотов называется «шагом». Целое число из нескольких шагов завершает цикл. Используя эти шаги для поворота двигателя, можно управлять двигателем для получения точного угла. Есть четыре основных типа шаговых двигателей; Шаговый двигатель с постоянным магнитом, гибридный синхронный шаговый двигатель, шаговый двигатель с переменным сопротивлением и шаговый двигатель типа Лаве

Шаговые двигатели используются в системах позиционирования с контролем движения.

Двигатель постоянного тока против шагового двигателя

• Двигатели постоянного тока используют источники питания постоянного тока и делятся на два основных класса; щеточный и бесщеточный двигатель постоянного тока, тогда как шаговый двигатель – это бесщеточный двигатель постоянного тока с особыми характеристиками.

• Обычный двигатель постоянного тока (за исключением подключенных к сервомеханизмам) не может управлять положением ротора, в то время как шаговый двигатель может управлять положением ротора.

• Шагами шагового двигателя необходимо управлять с помощью устройства управления, такого как микроконтроллер, в то время как обычные двигатели постоянного тока не требуют таких внешних входов для работы.

Матовые двигатели постоянного тока Vs. Бесщеточные двигатели постоянного тока

Любой специалист по управлению движением должен понимать разницу между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока. Щеточные двигатели когда-то были очень распространены. Хотя они в значительной степени вытеснены своими бесщеточными аналогами, правильный двигатель постоянного тока любого типа может сделать проект намного более эффективным.

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока?


В щеточном двигателе постоянного тока используется конфигурация катушек с намотанной проволокой, якорь , действующий как двухполюсный электромагнит.Направленность тока меняется дважды за цикл переключателем , механическим поворотным переключателем. Это облегчает прохождение тока через якорь; таким образом, полюса электромагнита тянутся и отталкиваются от постоянных магнитов снаружи двигателя. Затем коммутатор меняет полярность электромагнита якоря, когда его полюса пересекают полюса постоянных магнитов.

В бесщеточном двигателе, напротив, в качестве внешнего ротора используется постоянный магнит.Кроме того, в нем используются три фазы приводных катушек и специализированный датчик, отслеживающий положение ротора. Когда датчик отслеживает положение ротора, он отправляет контрольные сигналы на контроллер. Контроллер, в свою очередь, активирует катушки структурированным образом – одну фазу за другой.

Каковы преимущества щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока?


Матовый

  • Низкие общие затраты на строительство;

  • Часто можно перестраивать для продления срока службы;

  • Простой и недорогой контроллер;

  • Контроллер не требуется для фиксированной скорости;

  • Идеально подходит для экстремальных условий эксплуатации.

Бесщеточный

  • Меньше общего обслуживания из-за отсутствия щеток;

  • Эффективно работает на всех скоростях с номинальной нагрузкой;

  • Высокий КПД и высокое соотношение выходной мощности к размеру;

  • Уменьшенный размер с намного лучшими тепловыми характеристиками;

  • Более высокий диапазон скоростей и меньшее генерирование электрического шума.

В каких сферах применения используются щеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока?


Сегодня бесщеточный двигатель гораздо более распространен, чем щеточный. Однако и то, и другое можно найти в широком спектре приложений. Щеточные двигатели постоянного тока по-прежнему часто используются в бытовых приборах и автомобилях. Они также занимают прочную промышленную нишу из-за возможности изменять отношение крутящего момента к скорости исключительно для щеточных двигателей.

Благодаря надежности и долговечности бесщеточный двигатель постоянного тока нашел применение во многих областях.Это распространено в широком спектре отраслей: производство, вычисления и многое другое. Их используют электромобили нового поколения и даже некоторые электроинструменты! Из-за сильно различающихся потребностей и условий для проектов управления движением может быть полезен любой из двигателей.

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 того и другого?

Читайте дальше, чтобы узнать.

СВЯЗАННЫЕ: 10 НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЙ НИКОЛА ТЕСЛА

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

Что такое щеточный мотор?

В щеточном двигателе постоянного тока используются катушки с намотанной проволокой, называемые якорем, которые действуют как двухполюсный электромагнит. Дважды за цикл направление тока меняется на противоположное с помощью коммутатора, который представляет собой механический поворотный переключатель. Полюса электромагнита притягивают и толкают постоянные магниты на внешней стороне двигателя.Затем коммутатор меняет полярность электромагнита якоря, когда его полюса пересекают полюса постоянных магнитов, образуя постоянный ток.

«Деловая сторона» щеточного электродвигателя постоянного тока – роторный узел с коммутатором и обмотками электромагнита. Источник: Зак Хукен / Flickr

Матовые двигатели были первыми коммерчески важными двигателями и уже более 100 лет используются для работы двигателей в коммерческих и промышленных приложениях. Они самые простые и используются с конца 1800-х годов.

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

Этот уровень управления очень полезен для многих приложений.

Щеточные двигатели обычно состоят из четырех основных компонентов:

  • Статор
  • Ротор или якорь
  • Щетки (очевидно)
  • Коммутатор

Мы обсудим, как эти компоненты работают вместе со следующими раздел.

Как работает щеточный мотор?

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

Типичная анатомия щеточного двигателя DB.

Слева вверху: Двигатель и корпус в сборе.

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 ротор / якорь в сборе (обмотки электромагнита коммутатора и т. Д.).

Внизу справа: Крупным планом пластиковая крышка с щеточными электродами.

Источник: Илья Криворук / Wikimedia Commons

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

Также важно отметить, что у одного будет северный полюс, направленный в сторону ротора, а у другого – южный полюс в сторону ротора.

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.

Благодаря магнитному полярному притяжению, магнитное поле ротора будет пытаться совмещаться / отталкиваться с полем статора, заставляя ротор вращаться вокруг своей оси.

Когда к двигателю подается электричество, создается магнитное поле, которое притягивает (и отталкивает) фиксированные магниты в статоре.Чтобы ротор продолжал вращаться, магнитное поле необходимо реверсировать каждые оборотов ротора на 180 градусов и оборотов (в простом щеточном двигателе с одним якорем).

Упрощенная схема простого щеточного двигателя постоянного тока. По материалам: Jared Owen / YouTube

Это изменение магнитной полярности ротора осуществляется щетками двигателя (обычно сделанными из угля) и коммутатором (частью, которая «коммутирует» или реверсирует электрический ток, идущий к якорю ротора. всего два фиксированных электрода, которые трутся о кольцо коммутатора, когда оно вращается вместе с ротором.

Щетки также будут подпружинены, чтобы гарантировать, что они остаются в контакте с коммутатором.

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

При вращении ротора (якоря) вращается и коммутатор, постоянно замыкая и размыкая электрическую цепь щетками.Это приводит к тому, что магнитные полюса обмоток ротора меняют магнитную полярность, поскольку цепь разрывается в одном направлении и повторно подключается в другом, то есть ток меняется каждые на 180 градусов и .

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

Другими словами, каждая петля якоря по очереди превращается в электромагнит и притягивается / отталкивается от внешних постоянных магнитов неподвижного статора.Довольно аккуратно.

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

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

Обычно щеточные двигатели постоянного тока помещаются в штампованный стальной и оцинкованный корпус с пластиковым колпачком на одном конце. Корпус и крышка обычно имеют ряд отверстий, которые обычно используются для прохождения потока воздуха через двигатель и предотвращения перегрева.

Также обычно есть отверстия под винты для крепления двигателя на месте. Пластиковая крышка также будет удерживать пару соединительных штифтов для подключения источника питания и предотвращения короткого замыкания из-за контакта с металлическим корпусом двигателя.

Если у вас возникли проблемы с визуализацией работы щеточного двигателя постоянного тока, вот отличная симуляция.

Для чего используются щеточные двигатели?

Матовые электродвигатели постоянного тока (BLDC) можно найти практически везде в вашем доме, и когда вы находитесь вне дома.Всякий раз, когда требуется средство преобразования электричества во вращательное движение, скорее всего, вы найдете щеточный двигатель постоянного тока.

В вашем доме любая игрушка или электронное устройство, скорее всего, будет иметь такое. Электрические зубные щетки, моторизованные хлеборезки, любимая радиоуправляемая машинка вашего ребенка – все это воплотит в жизнь эти удивительные образцы инженерной мысли.

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, благодаря способности изменять отношение крутящего момента к скорости, который является эксклюзивным для щеточных двигателей

Что такое бесщеточный двигатель?

В отличие от щеточных двигателей постоянного тока, и, как следует из названия, бесщеточные двигатели постоянного тока избавляют от необходимости использовать щеточные электроды для вращения ротора.Они также устраняют необходимость в физическом коммутаторе.

Схема бесщеточного двигателя постоянного тока Outrunner. Изменено по: JAES / YouTube

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

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

Бесщеточные двигатели обычно бывают двух видов:

  • Inrunner – здесь статор расположен вне ротора.
  • Outrunner – Здесь статор расположен внутри ротора. Так обстоит дело со старыми дисководами гибких дисков и т. Д. Этот термин происходит от того факта, что ротор вращается или вращается вокруг внешней стороны.
Пример бесщеточного двигателя постоянного тока Outrunner. Этот пример – разобранный дисковод гибких дисков. Обратите внимание на радиальные катушки статора слева и «колпачок» ротора справа.Постоянные магниты представляют собой серое кольцо по периметру ротора. Источник: Себастьян Коппехель / Wikimedia Commons

В бесщеточном двигателе медные катушки обмотки закреплены, поскольку это постоянный магнит, который вращается вместе с ротором. Небольшая печатная плата используется для имитации работы щеток в обычном щеточном двигателе, управляя подачей энергии на электромагниты.

В остальном основной принцип технологии такой же, как и у щеточного 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 щеточный двигатель. Бесщеточный двигатель, как предлагалось ранее, работает аналогичным образом, за исключением того, какие части фиксированы, а какие вращаются.

Электрический ток вообще не подается на ротор, а постоянные магниты прикреплены к валу, а не к статору.Катушки электромагнита закреплены на статоре, поэтому отпадает необходимость в щеточных электродах и коммутаторе.

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

Неподвижные катушки электромагнита последовательно включаются и выключаются, чтобы временно намагнитить их, чтобы либо оттолкнуть, либо привлечь постоянные магниты 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. «Колпачок» 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 за счет постоянного смещения магнитных полей ротора и статора. Когда постоянные магниты пытаются выровняться, система управления двигателем автоматически отключается или изменяет полярность электромагнитов, чтобы поддерживать рассогласование полей.

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

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

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

Еще один пример бесщеточного двигателя постоянного тока Outrunner. Статор находится слева, а ротор (с видимыми постоянными магнитами) – справа. Источник: Ленц Гриммер / Flickr

Для чего используются бесщеточные двигатели?

Бесщеточные двигатели постоянного тока, как и щеточные, сегодня используются почти 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 непрерывно, либо используются регулярно.

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

В электромобилях и дронах также хорошо используются бесщеточные двигатели благодаря их способности обеспечивать точное управление. Это важно, поскольку дронам необходимо постоянно и точно контролировать скорость каждого ротора, чтобы выполнять такие действия, как парение.

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.

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

Долговечность и эксплуатационная надежность в долгосрочной перспективе, а также энергоэффективность и высокое соотношение выходной мощности к размеру быстро делают их двигателями выбора для многих электронных устройств, разрабатываемых сегодня.

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

В чем основное различие между щеточными и бесщеточными двигателями?

К настоящему времени вы должны понимать разницу между двумя типами двигателей. Учитывая их различный дизайн, они обладают некоторыми другими преимуществами перед другим.

Сюда входят, но не ограничиваются:

  • Щеточные двигатели относительно неэффективны из-за потерь мощности из-за трения и передачи мощности через систему коммутатора.
  • Бесщеточные двигатели, с другой стороны, более эффективны из-за отсутствия механических потерь, наблюдаемых в щеточных двигателях.
  • Благодаря своей конструкции щеточные 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 меньшего общего обслуживания.
Изменено по: Shaswat Regmi / YouTube
  • Двигатели с щеткой требуют более сложных методов управления скоростью. Снижение напряжения снижает крутящий момент двигателя, но это происходит за счет более низких скоростей, поскольку крутящий момент резко падает.
  • Бесщеточные двигатели относительно очень просты в управлении. По этой причине для бесщеточных двигателей крутящий момент имеет тенденцию быть выше на более низких скоростях.
  • Щеточные двигатели, как правило, работают слишком быстро, чтобы их можно было использовать в большинстве случаев. По этой причине им, как правило, требуется зубчатая передача для снижения скорости и, следовательно, увеличения крутящего момента.
  • Бесщеточные двигатели, однако, в этом отношении превосходны. По этой причине они часто используются напрямую без необходимости переключения передач. В некоторых специализированных приложениях может использоваться зубчатая передача, если требуется очень высокая точность или больший крутящий момент.
  • Бесщеточные двигатели легче, долговечнее, эффективнее и безопаснее для некоторых применений.Они также работают намного тише.
  • Двигатели со втулкой могут образовывать искры, что не идеально в местах с риском взрыва. По этой причине бесщеточные двигатели часто являются предпочтительным выбором в опасных условиях труда.
  • Многие инструменты, в которых используются бесщеточные двигатели, часто называют «интеллектуальными двигателями». Это связано с тем, что датчики используются для определения сопротивления двигателя для таких вещей, как электродрели. Таким образом, подача тока может регулироваться автоматически.Это позволяет таким инструментам быть очень эффективными с точки зрения потребления электроэнергии.
  • Учитывая относительную сложность бесщеточных двигателей, неудивительно, что они, как правило, дороже. С другой стороны, щеточные двигатели относительно дешевы.

А это, как говорится, накрутка.

Мы надеемся, что теперь вы имеете представление о двух типах двигателей и основных принципах, лежащих в основе их конструкции. Теперь вы также должны понимать относительные плюсы и минусы любого устройства.

Итак, в следующий раз, когда вы подумываете о том, чтобы купить себе электроинструмент или двигатель для следующего проекта, вы можете подумать о том, чтобы потратить немного больше на бесщеточный?

Различия между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока

Я никогда не забуду свой первый проект, связанный с двигателями.

Я построил небольшой лифт для научного проекта еще в начальной школе. Конечно, он отлично работал на этапе тестирования, но не работал, когда рассчитывал.Я использовал дерево, чтобы построить каркас шахты лифта, и я использовал систему шкивов с веревками, чтобы поднимать и опускать картонную коробку. (Это было до того, как я узнал передаточное число шестерни и шкива, поэтому мой лифт был больше похож на сиденье с выталкивателем, чем на лифт. )

Для управления движением я использовал в своем проекте аккумулятор, выключатель и двигатель постоянного тока. Короче говоря, так как я был так сосредоточен на тестировании, моя батарея фактически разрядилась перед демонстрацией. Оглядываясь назад, я должен был заменить батарею незадолго до демонстрации.Учитель по-прежнему поставил мне оценку «ОК», поскольку кто-то видел, как работает лифт, и поручился за меня.

Это был мой первый опыт работы с двигателем постоянного тока. Сможете угадать, какой тип двигателя постоянного тока я использовал?

Типы двигателей постоянного тока

Есть два типа двигателей постоянного тока – щеточные и бесщеточные. Оба они являются двигателями постоянного тока с постоянными магнитами, поскольку оба используют сегментированный ротор с постоянными магнитами. Эти двигатели обычно используются для управления скоростью.

Драйвер или нет драйвера?

Первое отличие заключается в их названиях. Один использует кисти, а другой нет. Щеточные электродвигатели постоянного тока также известны как электродвигатели постоянного тока с автоматической коммутацией. Его конструкция и конструкция позволяют ему работать без схемы привода, о которой я расскажу позже. Бесщеточные двигатели постоянного тока не могут самостоятельно коммутироваться, поэтому для них требуется схема управления, в которой используются транзисторы для направления тока на различные обмотки двигателя.

Конструкция и работа

Двигатель активирует набор электромагнитов в своем статоре в последовательности, чтобы создать вращение с помощью ротора с постоянными магнитами.Северный полюс статора будет притягивать южный полюс двигателя. Это теория работы всех двигателей постоянного тока с постоянными магнитами. Они делают это иначе.

Чтобы понять, почему эти двигатели ведут себя так, как они, нам нужно понять его конструкцию.

Вот как щеточные моторы и бесщеточные моторы выглядят внутри. На изображении ниже мы показываем щеточный двигатель с постоянными магнитами в статоре вместо ротора. Иногда постоянные магниты могут находиться в роторе в зависимости от производителя.При наличии катушек обмотки в роторе тепло не излучается так же хорошо, как при наличии катушек обмотки в статоре.

На верхнем левом изображении показаны коммутатор и щетки. На нижнем правом изображении показан тот же двигатель спереди. Внутри двигателя установлен электрод в виде щеток и коммутатор. Коммутатор вращается вместе с ротором, а статор неподвижен. В этом моторе два полюса постоянного магнита – северный и южный.

Когда источник питания подключен к стационарным щеткам, в роторе возбуждается определенный набор электромагнитов (катушек), который притягивает следующий полюс магнита и отталкивает текущий полюс статора. Как только ротор вращается на следующий набор электромагнитов, щетки механически переключаются на следующий набор электромагнитов в роторе. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет отключено питание. Направление двигателя можно изменить, переключив полярность источника питания.

На следующем изображении показан бесщеточный двигатель с постоянными магнитами на роторе вместо статора, который мы делаем. Одним из преимуществ этой конструкции является то, что катушки обмотки статора, которые производят больше всего тепла, могут рассеивать тепло быстрее, чем двигатель с катушками в центре.

На верхнем левом изображении показаны ротор, статор и ИС на эффекте Холла в задней части двигателя. В отличие от щеточных двигателей, бесщеточные двигатели используют специальную схему драйвера для контроля обратной связи от двигателя, а драйвер использует транзисторы для электрического возбуждения полюсов статора для вращения ротора.Они также известны как бесщеточные двигатели постоянного тока или двигатели BLDC. Oriental Motor использует термин «бесщеточные двигатели», поскольку мы предлагаем эти двигатели с входными драйверами переменного или постоянного тока. На нижнем правом изображении показана передняя сторона двигателя. У нас есть 6 полюсов статора (электромагнитов) и 4 полюса ротора (постоянные магниты) в этом двигателе.

ИС на эффекте Холла определяет постоянные магниты в роторе при его вращении, преобразует аналоговый сигнал в цифровой, а затем отправляет данные обратно в схему драйвера. Затем драйвер использует данные, чтобы определить правильную синхронизацию для фазового возбуждения.Обратная связь также используется для регулирования скорости двигателя.

На изображении ниже показано, как силовая цепь драйвера включает и выключает определенные катушки обмотки с помощью транзисторов. Мы показываем 12-ступенчатую последовательность возбуждения транзистора с обмотками U, V и W. После 12 шагов цикл повторяется.

Большинство наших бесщеточных двигателей теперь 10-полюсные. Выходное разрешение ИС на эффекте Холла равно количеству полюсов ротора ИС на эффекте Холла, то есть 3 ИС x 10 полюсов = 30 импульсов на оборот. Некоторые бесщеточные двигатели, такие как серия BXII, предлагают энкодер для приложений, требующих более высокого разрешения.

Обратная связь

Еще одно очевидное различие между щеточными и бесщеточными двигателями заключается в том, что для правильной работы требуется обратная связь. Сигналы обратной связи от его ИС на эффекте Холла предоставляют данные о вращении и необходимы для правильной синхронизации фазового возбуждения.

Усовершенствованные драйверы бесщеточного двигателя могут предлагать некоторые уникальные функции, которые недоступны для простых контроллеров двигателей с щеткой, такие как сохраненные профили скорости и связь через RS-485.Датчики обратной связи и тока в бесщеточных двигателях могут обеспечивать функцию ограничения крутящего момента, что может быть полезно для приложений с натяжением. Хотя первоначальные затраты на бесщеточные двигатели выше, при выборе двигателя следует учитывать их преимущества.

Характеристики регулирования скорости

Как щеточные, так и бесщеточные двигатели обладают одинаковой производительностью. Их кривые крутящего момента такие же, как показано ниже. Для щеточных двигателей скорость и крутящий момент можно контролировать, изменяя входное напряжение двигателя.Однако повышенное напряжение иногда может слишком сильно увеличить нагрев и снизить рабочий цикл двигателя.

Бесщеточные приводы электродвигателей ограничивают кривую крутящего момента для достижения наилучшей производительности, поэтому вы всегда можете рассчитывать на одинаковую отличную производительность каждый раз. Для бесщеточных двигателей последовательность возбуждения водителя должна увеличиваться, чтобы двигатель вращался быстрее.

Резюме / Сравнение

Вы, должно быть, догадались, что в моем проекте лифта я использовал щеточный двигатель.

Хотя бесщеточные двигатели намного лучше, щеточный двигатель выполнил свою работу для моего простого одноразового проекта. Кроме того, я не знал, как создать драйвер, и мне действительно нужно было снизить затраты.

Вот сводка различий между щеточными и бесщеточными двигателями .

Хотя щеточные двигатели просты и дешевле в эксплуатации, они обычно используются в приложениях, где длительный срок службы или техническое обслуживание не являются серьезной проблемой.

Щетки всегда соприкасаются, поэтому со временем они изнашиваются из-за трения, и их нужно будет периодически заменять. Это может повлечь за собой нежелательные изменения в конструкции, так как двигатели должны быть доступны для обслуживания.

Внутри бесщеточного двигателя контактируют только шариковые подшипники, поэтому они не требуют периодического обслуживания.

Бесщеточные двигатели также тише и служат дольше, чем щеточные двигатели постоянного тока. Щеточная коммутация также является основным источником электрического и звукового шума, который может влиять на другие электронные сигналы или требовать принятия мер по снижению шума.

Искры от коммутации щеток ограничивают среду, в которой щеточные двигатели могут безопасно работать.

Поскольку бесщеточные двигатели обеспечивают более высокую энергоэффективность, эти двигатели могут быть более компактными из-за высокого отношения крутящего момента к массе и большего крутящего момента на ватт.

Наконец, датчики на эффекте Холла в бесщеточных двигателях регулируют скорость примерно до +/- 0,2%. Для энкодеров это значение составляет + / 0,05%.

Бесщеточные двигатели становятся более популярными, чем щеточные. В то время как щеточные двигатели по-прежнему широко используются в бытовых приборах и автомобилях, бесщеточные двигатели более универсальны для широкого спектра применений, от конвейеров до грузовых автомобилей.

Хотите узнать больше? Сравните в этом техническом документе бесщеточные и щеточные двигатели с двигателями переменного тока.

Вот небольшой ролик про нашу.

Спасибо, что прочитали мой пост. Пожалуйста, подпишитесь, чтобы и дальше получать мои сообщения.

Коммутирующий энкодер | Quantum Devices, Inc.

27 августа 2014 г.

В чем разница между бесщеточным двигателем с переключаемым энкодером и щеточным двигателем?

Ну щетки конечно.А без щеток – необходимость в коммутирующем энкодере для токоведущей.

Да, но что означает , что ?

Принцип внутренней работы как бесщеточного двигателя постоянного тока, так и щеточного двигателя постоянного тока практически одинаков. Когда обмотки двигателя находятся под напряжением, создается временное магнитное поле, которое отталкивается и / или притягивается к постоянным магнитам. Эта сила преобразуется во вращение вала, что позволяет двигателю выполнять работу. Когда вал вращается, электрический ток направляется к разным наборам обмоток, поддерживая электродвижущее отталкивание / притяжение, заставляя ротор непрерывно вращаться.

Различия в конструкции

Щетки внутри электродвигателей используются для подачи тока на обмотки электродвигателя через контакты коммутатора. Бесщеточные двигатели не имеют этих токоведущих коммутаторов. Поле внутри бесщеточного двигателя переключается через усилитель, запускаемый коммутирующим энкодером, например оптическим энкодером.

Обмотки находятся на роторе (вращающаяся часть двигателя) для щеточных двигателей и на статоре (неподвижная часть двигателя) для бесщеточных двигателей.

Щеточный двигатель: обмотки на роторе, магниты на статоре

За счет размещения обмоток на внешней неподвижной части электродвигателя необходимость в щетках может быть устранена.

Бесщеточный двигатель: обмотки на статоре, магниты на роторе

Есть сведения о щеточных двигателях, впервые разработанных в 1830-х годах Майклом Фарадеем.

Щеточный двигатель Преимущества:

Упрощенная проводка: двигатели щеток могут быть подключены напрямую к источнику постоянного тока, а управление может быть простым, как переключатель

Низкая стоимость

Матовый мотор Недостатки:

Менее эффективный

Электрически зашумлены: переключающее действие коммутаторов, постоянно создающее и размыкающее индуктивные цепи, создает большое количество электрических и электромагнитных помех.

Срок службы: поскольку они постоянно находятся в физическом контакте с валом, щетки и коммутаторы изнашиваются

Показаны щетки и коммутаторы

Показаны моторные щетки со снятым ротором

Бесщеточный двигатель с коммутирующим энкодером Преимущества:

Длительный срок службы: нет износа щеток
Низкие затраты на обслуживание: замена щеток не требуется
Высокая эффективность

Бесщеточный двигатель с коммутирующим энкодером Недостатки:

Высокая начальная стоимость: необходимость в коммутационном устройстве, таком как бесколлекторный энкодер двигателя постоянного тока и привод или контроллер

Статор бесщеточного двигателя

Ротор бесщеточного двигателя

Эффективность бесщеточного двигателя и щеточного двигателя:

Бесщеточные двигатели обычно имеют КПД 85-90%, тогда как щеточные двигатели постоянного тока имеют КПД около 75-80%.

Эта разница в эффективности означает, что большая часть общей мощности, используемой двигателем, превращается в силу вращения и меньше теряется в виде тепла.

Джим – инженер по приложениям в компании Quantum Devices Inc., ведущем производителе инкрементальных энкодеров.

Вы можете купить энкодеры онлайн прямо в нашем магазине. Если вы производитель бесщеточных двигателей, которому требуется коммутирующий энкодер, свяжитесь с Quantum Devices сегодня для получения индивидуального предложения.

Конструктивные отличия:

Полное руководство по разнице между бесщеточным двигателем и щеточным двигателем – Industrial Manufacturing Blog

Двигатель постоянного тока (двигатель постоянного тока) находит множество применений в современной области техники и технологий. Двигатели постоянного тока есть везде, от электробритв до автомобилей. Как вы, возможно, знаете, двигатели постоянного тока делятся на две категории в зависимости от того, используют ли они щетки и коммутаторы, а именно: бесщеточный двигатель и щеточный двигатель. Правильный двигатель постоянного тока любого типа может сделать проект намного более эффективным. Поэтому понимание разницы между бесщеточным двигателем и щеточным двигателем имеет большое значение. Прочтите эту новую статью в Linquip, чтобы узнать больше о каждом из них и их основных отличиях.

Что такое бесщеточный двигатель?

Бесщеточный электродвигатель постоянного тока (электродвигатель BLDC), также известный как электродвигатель с электронной коммутацией (ЕСМ), представляет собой синхронные электродвигатели, питаемые электричеством постоянного тока (DC) через инвертор или импульсный источник питания, который вырабатывает электричество в форме переменного тока ( Переменного тока) для управления каждой фазой двигателя через контроллер с обратной связью.

Бесщеточный двигатель постоянного тока устраняет необходимость в щетках для изменения электромагнитного поля. В бесщеточных двигателях постоянного тока постоянные магниты находятся на роторе, а электромагниты – на статоре. Затем компьютер заряжает электромагниты в статоре, чтобы вращать ротор на полные 360 градусов.

Что такое щеточный двигатель?

Щеточный электродвигатель постоянного тока – это электродвигатель с внутренней коммутацией, предназначенный для работы от источника постоянного тока. Щеточные двигатели были первым коммерчески важным применением электроэнергии для приведения в движение механической энергии, а системы распределения постоянного тока использовались более 100 лет для управления двигателями в коммерческих и промышленных зданиях.

В щеточном двигателе постоянного тока ротор вращается на 180 градусов, когда электрический ток проходит через якорь. Чтобы продолжить, полюса электромагнита должны перевернуться. Щетки, когда ротор вращается, контактируют со статором, меняя магнитное поле и позволяя ротору вращаться на полные 360 градусов.

Разница между бесщеточным двигателем и щеточным двигателем

Как следует из их названия, основное различие между бесщеточным двигателем и щеточным двигателем заключается в использовании щеток и коммутаторов в щеточных двигателях, в то время как бесщеточные двигатели используют электрическую коммутацию для преобразования электрической энергии в механическую. энергия.При сравнении бесщеточных и щеточных двигателей принимается во внимание несколько факторов, а именно:

Щеточные двигатели постоянного тока используют щетки для подачи тока на обмотки двигателя посредством механической коммутации, в то время как бесщеточные двигатели используют электрическую коммутацию для подачи тока.

Диапазон скоростей у бесщеточных двигателей выше, чем у щеточных двигателей из-за отсутствия щеток и коммутаторов.

Бесщеточные двигатели производят меньше шума, чем щеточные. Это связано с тем, что электрический шум, в частности, является результатом сильных искр, которые, как правило, возникают в областях, где щетки проходят через зазоры в коммутаторе.Вот почему двигатели BLDC часто считаются предпочтительными в приложениях, где важно избегать электрических шумов.

Бесщеточные двигатели обеспечивают более высокую регулируемость скорости по сравнению с щеточными двигателями. Им можно управлять с помощью механизмов обратной связи, чтобы точно передавать требуемый крутящий момент и скорость вращения. Прецизионное управление, в свою очередь, снижает потребление энергии и тепловыделение, а в случаях, когда двигатели работают от батарей, продлевает срок их службы. В то время как щеточные двигатели требуют более сложных методов регулирования скорости.Снижение напряжения снижает крутящий момент двигателя, но это происходит за счет более низких скоростей, поскольку крутящий момент резко падает.

Бесщеточные двигатели могут управляться непрерывно с максимальным крутящим моментом. Щеточные двигатели, напротив, достигают максимального крутящего момента только в определенных точках вращения. Для того, чтобы щеточный двигатель обеспечивал такой же крутящий момент, как и бесщеточная модель, необходимо использовать более крупные магниты. Вот почему даже небольшие двигатели BLDC могут обеспечивать значительную мощность.

Кроме того, из-за потерь мощности на трение и передачи мощности через систему коммутатора щеточные двигатели относительно неэффективны.С другой стороны, бесщеточные двигатели более эффективны из-за отсутствия механических потерь, наблюдаемых в щеточных двигателях.

Благодаря своей конструкции щеточные 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 бесщеточные двигатели не имеют щеток и физических коммутаторов, они требуют меньшего общего обслуживания, чем щеточные двигатели.

  • Характеристики скорости / крутящего момента

Щеточные двигатели имеют тенденцию работать слишком быстро, чтобы быть полезными для большинства приложений.По этой причине им, как правило, требуется зубчатая передача для снижения скорости и, следовательно, увеличения крутящего момента. Однако бесщеточные двигатели в этом отношении превосходны. По этой причине они часто используются напрямую без необходимости переключения передач. В некоторых специализированных приложениях может использоваться зубчатая передача, если требуется очень высокая точность или больший крутящий момент.

Электродвигатели с щеточным покрытием могут генерировать искры, что не идеально в местах, где существует опасность взрыва. По этой причине бесщеточные двигатели часто являются предпочтительным выбором в опасных условиях труда.

Многие инструменты, в которых используются бесщеточные двигатели, часто называют «интеллектуальными двигателями». Это связано с тем, что датчики используются для определения сопротивления двигателя для таких вещей, как электродрели. Таким образом, подача тока может регулироваться автоматически. Это позволяет таким инструментам быть очень эффективными с точки зрения потребления электроэнергии.

Учитывая относительную сложность и наличие постоянных магнитов в бесщеточных двигателях, неудивительно, что они, как правило, дороже.С другой стороны, щеточные двигатели относительно дешевы.

В щеточных двигателях обмотка якоря находится на роторе; Неподвижные магниты расположены по обе стороны от вращающегося электромагнита. В бесщеточных двигателях обмотка якоря находится на статоре, а неподвижные магниты – на роторе.

Щеточные двигатели используются в бытовой технике, детских игрушках, промышленном применении, медицинском оборудовании, роботах и ​​дронах для электромобилей, электроинструментов и т. Д. Бесщеточные двигатели используются в электромобилях, гибридных транспортных средствах и электрических велосипедах, в промышленных приложениях, дроны, стиральные машины, вентиляторы, насосы, воздуходувки и т. д.

Это было все, что вам нужно знать о разнице между бесщеточным двигателем и щеточным двигателем. Как видите, более высокая эффективность, меньшее генерирование электрического шума, более быстрая работа и т. Д. Сделали бесщеточные двигатели лучшим выбором по сравнению с щеточными. Прокомментируйте ниже и дайте нам знать, что вы думаете об этих двух и их различиях. А если у вас есть какие-либо вопросы о газовых турбинах или поршневых двигателях, зарегистрируйтесь на Linquip, и мы сразу же вам поможем!

Различия между щеточными двигателями и бесщеточными двигателями

Электродвигатели постоянного тока

используются с конца 1800-х годов и в основном используются для кранов, электрических силовых установок и сталепрокатных станов.Но в последнее время они были вытеснены своими бесщеточными аналогами. Любой специалист должен понимать разницу между щеточными и бесщеточными двигателями.

Как следует из названия, это, конечно, кисти, но это еще не все, чем кажется. Что ж, они оба по сути одинаковы, когда дело доходит до того, как они работают. Хотя принцип их работы внутри одинаков, они в основном различаются тем, как электрический ток направляется к электромагнитам, поддерживая электродвижущее отталкивание / притяжение, в конечном итоге заставляя ротор продолжать вращаться.

Хотя всю работу или около того делают кисти, многие люди не понимают, что именно они означают. Давайте посмотрим на них и поймем разницу между ними.

Что такое щеточный двигатель постоянного тока?

Щеточные двигатели постоянного тока – один из самых простых типов двигателей постоянного тока, используемых с конца 1800-х годов. Обычно он состоит из пары постоянных магнитов в качестве «статора» и катушки двигателя в качестве «ротора», подключенных к коммутатору.

Постоянные магниты всегда устанавливаются на статоре, а токоведущие проводники всегда располагаются на поворотной части. Они практически питаются от источника постоянного тока, а ток передается на катушки с помощью металлических щеток, которые вращаются вместе с ротором. Хотя они достаточно эффективны, но требуют периодического ухода за щетками.

Что такое бесщеточный двигатель постоянного тока?

Бесщеточные двигатели постоянного тока не используют коммутацию для регулирования тока внутри катушек; вместо этого они питаются от источника постоянного тока через интегрированный импульсный источник питания, который вырабатывает электрический сигнал переменного тока, заставляющий двигатель работать.

В отличие от щеточных двигателей, постоянные магниты всегда прикреплены к ротору, а токоведущие проводники расположены на статоре. То, что делается с щетками в щеточных двигателях механически, практически выполняется электроникой бесщеточного контроллера постоянного тока.

Разница между щеточными и бесщеточными двигателями

Основы Brushed Vs. Бесщеточные двигатели

С точки зрения принципа работы, щеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока практически одинаковы.

Различие в основном заключается в эффективности, и, благодаря эффективности, общая мощность, используемая двигателем, которая превращается в силу вращения, теряется на тепло.

Щеточный двигатель постоянного тока – это один из простейших типов двигателей, работающих от источника постоянного тока, где щетки внутри двигателя подают ток на обмотки за счет создания магнитных полей, которые поддерживают вращение ротора.

Бесщеточные двигатели, также известные как синхронные двигатели, не имеют щеток и вращаются электронно.Вместо щеток в двигателе используется схема управления.

Конструкция щеточных и бесщеточных двигателей

Основное отличие заключается в названии. Бесщеточные двигатели постоянного тока не используют токопроводящие коммутаторы для подачи тока, тогда как щеточные двигатели постоянного тока используют щетки для зарядки коммутатора, который фактически подает ток на двигатель.

Типичный щеточный электродвигатель постоянного тока состоит из ротора (якоря), щеток, коллектора, полевого магнита и оси. Бесщеточный двигатель постоянного тока имеет статор и ротор, на котором установлены постоянные магниты.Статор намотан последовательностью катушек.

В щеточных двигателях обмотки находятся на роторе, тогда как в бесщеточных двигателях они находятся на статоре.

Работа Brushed Vs. Бесщеточные двигатели

Щеточные двигатели используют механическую коммутацию обмоток с помощью щеток вместо использования контроллера для переключения тока в обмотках. Щетки заряжают коммутатор в обратном направлении по отношению к фиксированному магниту, вызывая вращение якоря. Когда эти обмотки находятся под напряжением, они создают магнитное поле, притяжение и отталкивание которого заставляет ротор вращаться.Когда ротор вращается, обмотки постоянно находятся под напряжением в различной последовательности, чтобы ротор вращался внутри поля статора.

Напротив, в бесщеточных двигателях постоянного тока

в качестве внешнего ротора используется постоянный магнит. В отличие от щеточных двигателей, они используют электрическую коммутацию для преобразования электрической энергии в механическую.

Применения щеткой Vs. Бесщеточные двигатели

И то, и другое можно найти в широком спектре приложений. Однако щеточные двигатели постоянного тока в основном используются в бытовых приборах и автомобилях.Щеточные двигатели до сих пор используются в промышленных целях для электроприводов малой и большой мощности, фиксированной и регулируемой скорости.

Они по-прежнему используются в бумагоделательных машинах, подъемных кранах, электродвигателях, швейных машинах, электроинструментах и ​​сталепрокатных станах. Бесщеточные двигатели, благодаря своей надежности и долговечности, нашли применение во многих областях. Они в основном используются в приложениях срабатывания, сервопривода, позиционирования и регулирования скорости, в основном для промышленных или производственных процессов.

Кроме того, они используются в некоторых электроинструментах и ​​электромобилях нового поколения, а также в подводных картах для морских приложений.

Матовые и бесщеточные двигатели постоянного тока: сравнительная таблица

Сводка матового противостояния. Бесщеточные двигатели

Хотя щеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока по сути одинаковы, с точки зрения работы, разница весьма незначительна.

Как следует из названия, щеточные двигатели используют металлические щетки для подачи тока на обмотки двигателя, тогда как бесщеточные двигатели не имеют щеток; вместо этого они используют схему управления вместо щеток.Но это не делает их менее эффективными, чем их чистые аналоги.

Фактически, бесщеточные двигатели более эффективны в преобразовании электрической энергии в механическую, и они не требуют регулярного обслуживания из-за отсутствия щеток, а также эффективно работают на всех скоростях с меньшим шумом.

Кроме того, компоненты более эффективны, поскольку отсутствуют значительные потери мощности между щетками, что способствует лучшему отводу тепла.

Сагар Хиллар – плодовитый автор контента / статей / блогов, работающий старшим разработчиком / писателем контента в известной фирме по обслуживанию клиентов, базирующейся в Индии. У него есть желание исследовать разноплановые темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы его можно было лучше всего читать. Благодаря его страсти к писательству, он имеет более 7 лет профессионального опыта в написании и редактировании услуг на самых разных печатных и электронных платформах.

Вне своей профессиональной жизни Сагар любит общаться с людьми из разных культур и происхождения. Можно сказать, что он любопытен по натуре. Он считает, что каждый – это опыт обучения, и это приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать работать.Поначалу это может показаться глупым, но через некоторое время это расслабляет и облегчает начало разговора с совершенно незнакомыми людьми – вот что он сказал ».

Последние сообщения Сагара Хиллара (посмотреть все)

: Если вам понравилась эта статья или наш сайт. Пожалуйста, расскажите об этом. Поделитесь им с друзьями / семьей.

Cite
APA 7
Хиллар, С. (23 июля 2018 г. ). Разница между щеточными двигателями и бесщеточными двигателями. Разница между похожими терминами и объектами.http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-brasted-motors-and-brushless-motors/.
MLA 8
Хиллар, Сагар. «Разница между щеточными двигателями и бесщеточными двигателями». Разница между похожими терминами и объектами, 23 июля 2018 г., http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-brasted-motors-and-brushless-motors/.

Различия между щеточным и бесщеточным двигателем с радиоуправлением

Автомобили с дистанционным управлением – одна из лучших игрушек для отдыха, доступных на рынке, и если вы ее получите, то получите массу удовольствия.Когда вы покупаете радиоуправляемую машину, вы заметите, что некоторые из них оснащены бесщеточными двигателями, а другие – щеточными. Если вы новичок в мире RC, вы не поймете различий. Продолжайте читать, чтобы узнать.

Основное различие между щеточными и бесщеточными двигателями заключается в способе выработки электричества. У щеточных двигателей есть щетки и коммутатор, вырабатывающий электричество. Коммутатор трется о щетки. Бесщеточные двигатели имеют магниты, внешний ротор и трехфазные катушки.

Очень легко отличить щеточные двигатели от бесщеточных, если вы их видите. Тем не менее, способ производства электроэнергии – не единственное различие между ними. Мы рассмотрим больше различий.

Щеточный двигатель RC

Щеточный двигатель – старая технология; Впервые эти двигатели начали использовать в 1836 году. В щеточном двигателе используются фиксированные магниты и электромагнит, который вращается. Этот тип двигателя называется щеточным из-за наличия в нем щеток.Щетки обычно изготавливаются из графита, серебра или меди и генерируют и преобразуют электричество в движение.

В этом двигателе есть механический поворотный переключатель, который подает ток, и это коммутатор. Когда коммутатор трется о щетки, создается магнитное поле, которое отталкивается и притягивается. Это заставляет ротор вращаться (процесс, называемый якорем). В этот момент мотор заставил радиоуправляемую машину двигаться. Обмотки щеточного двигателя расположены на роторе, а магнит – на статоре.

По мере вращения ротора изменяется полярность, и когда пол-оборота завершается, полярность изменяется, а ротор все еще вращается. Щетки передают энергию от батареи к роторам; одна щетка передает отрицательную полярность, а другая – положительную. По завершении пол-оборота переключатель контактирует с отрицательной и положительной щетками.

При переключении полярности отрицательный конец ротора становится положительным, а положительный конец становится отрицательным.Мотор вращается каждый раз при смене полярности.

Плюсы щеточных двигателей

Предположение, что, поскольку бесщеточные двигатели являются усовершенствованием щеточных двигателей, последний не имеет преимуществ, является ложным. Вы получите определенные преимущества, если будете использовать щеточный двигатель в своем радиоуправляемом автомобиле. Бесщеточные двигатели очень дешевы; Если у вас есть поврежденный мотор и он вам нужен, вы можете купить щеточный мотор.

Моторы с щеточным покрытием идеально подходят для радиоуправляемых машин начального уровня и новых пользователей.Они обеспечивают двухпроводное управление, поэтому у вас будет достаточно мощности для тактического и жесткого вождения с помощью простой команды. Радиоуправляемые автомобили с щеточными двигателями могут легче маневрировать по местности, чем автомобили с бесщеточными двигателями, потому что у них меньше внешних компонентов.

Щеточные двигатели также могут быть сконфигурированы, поэтому вы можете изменять и настраивать их, пока не получите точную скорость, которую вы хотите, и напряжение, которое вы будете использовать. Эта опция недоступна для бесщеточных двигателей.

Моторы с щеткой до определенной степени водонепроницаемы, и если мотор с щеткой намокнет, вы можете открыть его и дать высохнуть.Это потому, что все детали изготавливаются либо из углерода, либо из металла. Пока двигатель высохнет, он будет работать эффективно.

Минусы щеточных двигателей

Матовые двигатели не очень эффективны; у них уровень эффективности от 75 до 80 процентов. Щетки являются механическим ограничением, поэтому двигатель может работать только на низких скоростях для радиоуправляемых машин. Щетки и коммутаторы щеточного двигателя подвержены износу.

Итак, щеточные двигатели требуют постоянной замены и ремонта; для этого потребуются деньги.По иронии судьбы, щеточные двигатели недороги в покупке, но дороги в обслуживании. Поскольку износ щеток требует регулярного обслуживания, эти двигатели имеют более короткий срок службы.

В щеточных двигателях возникает много электромагнитных и электрических шумов. Шум возникает из-за бесконечного переключения щеток, коммутаторов и валов. Поскольку щеточные электродвигатели для работы требуют контакта с этими элементами, сила вращения уменьшается, а потери тепла увеличиваются.

Бесщеточные двигатели

Бесщеточные двигатели – это новейшая технология, и первый бесщеточный двигатель был изготовлен в 1970-х годах. Эти двигатели являются большим усовершенствованием щеточных двигателей; вместо щеток и коммутаторов есть вращающиеся магниты, фиксированные катушки и небольшая компьютерная микросхема, электронный контроллер, который изменяет полярность катушек при вращении двигателя.

Магниты бесщеточного двигателя расположены на роторе, а обмотки – на статоре, а не на роторе.Благодаря этой новой конструкции нет необходимости в щетках, поэтому двигатель работает более эффективно. В бесщеточном двигателе также есть усилитель, который активируется компьютерным чипом для создания магнитного поля в двигателе. Электронная коммутация производится на основе положения датчика вместо механического поворотного переключателя в бесщеточном двигателе.

Плюсы бесщеточных двигателей

Бесщеточные двигатели более эффективны, чем щеточные двигатели; у них уровень эффективности от 85 до 90 процентов.Бесщеточные двигатели имеют более длительный срок службы, а иногда и дольше, чем другие части радиоуправляемого автомобиля. Отсутствие щеток и коммутаторов увеличивает срок службы. Эти двигатели не требуют регулярного обслуживания и замены, как щеточные двигатели.

Бесщеточные двигатели проще и дешевле в обслуживании; единственная часть бесщеточного двигателя, требующая периодического обслуживания, – это подшипник; все, что ему нужно, это смазка. Смазать подшипник не сложно, и при этом не требуется высокого уровня навыков, как замена щеток в щеточном двигателе.

Бесщеточные двигатели небольшие и легкие; это основная причина, по которой они делают радиоуправляемую машину очень быстрой. Они не добавляют автомобилю лишнего веса, поэтому у него лучшая скорость и улучшенная управляемость.

Бесщеточные двигатели не изнашиваются; никакие коммутаторы и щетки не трутся друг о друга, чтобы произвести электричество. Итак, нет трения, и детали не изнашиваются. Эти двигатели меньше нагреваются, благодаря чему они имеют лучшую производительность и не имеют электрических ограничений.

Благодаря бесщеточному двигателю ваш радиоуправляемый автомобиль обладает большей мощностью и более длительным сроком службы, чем щеточный двигатель. Для бесщеточного двигателя нет механических ограничений. Они также обеспечивают высокий крутящий момент и производят меньше электрического шума. Бесщеточные двигатели долговечны и надежны, и вы можете быть уверены, что они всегда будут работать эффективно.

Минусы бесщеточных двигателей

Бесщеточные двигатели дороже щеточных двигателей. Сложная электроника и высокая стоимость производства делают эти двигатели дорогими для приобретения.Они могут быть дорогими, но вам понравится стоимость потраченных денег.

Бесщеточные двигатели не обеспечивают хорошего контроля скорости. В отличие от щеточного двигателя, который вы можете настроить для получения желаемой скорости и напряжения, вы не можете этого сделать с бесщеточным двигателем. Этот недостаток делает его непригодным для новичков, потому что управлять автомобилем становится сложно, особенно на пересеченной местности.

Для правильной работы бесщеточных двигателей требуется электронный регулятор скорости (ESC). Итак, каждый раз, когда вы покупаете бесщеточный двигатель, вы также должны получать ESC, совместимый с ним.Бесщеточные двигатели имеют печатную плату, которая не должна контактировать с водой; в противном случае он будет безвозвратно поврежден.

Заключительные мысли

Если вы новичок, вам следует использовать радиоуправляемую машину с щеточным двигателем; вы лучше контролируете машину.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.