новости

1. Коллекторный двигатель постоянного тока

В щеточных двигателях это делается с помощью поворотного переключателя на валу двигателя, называемого коммутатором. Он состоит из вращающегося цилиндра или диска, разделенного на несколько металлических контактных сегментов на роторе. Сегменты соединены с проводящими обмотками на роторе. Два или более неподвижных контакта, называемых щетками, изготовленные из мягкого проводника, такого как графит, прижимаются к коммутатору, создавая скользящий электрический контакт с последовательными сегментами по мере вращения ротора. Щетки выборочно подают электрический ток на обмотки. По мере вращения ротора коммутатор выбирает различные обмотки, и направленный ток подается на заданную обмотку таким образом, что магнитное поле ротора остается невыровненным со статором и создает крутящий момент в одном направлении.

2. Бесщеточный двигатель постоянного тока

В бесщеточных двигателях постоянного тока электронная сервосистема заменяет механические контакты коммутатора. Электронный датчик определяет угол ротора и управляет полупроводниковыми переключателями, такими как транзисторы, которые переключают ток через обмотки, либо изменяя направление тока, либо, в некоторых двигателях, отключая его, под правильным углом, чтобы электромагниты создавали крутящий момент в одном направлении. Устранение скользящего контакта позволяет бесщеточным двигателям иметь меньшее трение и более длительный срок службы; их срок службы ограничен только сроком службы их подшипников.

Коллекторные двигатели постоянного тока развивают максимальный крутящий момент в неподвижном состоянии, линейно уменьшаясь с ростом скорости. Некоторые ограничения коллекторных двигателей могут быть преодолены бесколлекторными двигателями; они включают более высокую эффективность и меньшую восприимчивость к механическому износу. Эти преимущества достигаются ценой потенциально менее прочной, более сложной и более дорогой управляющей электроники.

Типичный бесщеточный двигатель имеет постоянные магниты, которые вращаются вокруг неподвижного якоря, устраняя проблемы, связанные с подключением тока к подвижному якорю. Электронный контроллер заменяет узел коммутатора щеточного двигателя постоянного тока, который непрерывно переключает фазу на обмотки, чтобы поддерживать вращение двигателя. Контроллер выполняет аналогичное распределение мощности по времени, используя твердотельную схему вместо системы коммутатора.

Бесщеточные двигатели обладают рядом преимуществ по сравнению с щеточными двигателями постоянного тока, включая высокое отношение крутящего момента к весу, повышенную эффективность, обеспечивающую больший крутящий момент на ватт, повышенную надежность, пониженный уровень шума, более длительный срок службы за счет устранения эрозии щеток и коллектора, устранение ионизирующих искр от
коммутатор и общее снижение электромагнитных помех (ЭМП). При отсутствии обмоток на роторе они не подвергаются воздействию центробежных сил, а поскольку обмотки поддерживаются корпусом, они могут охлаждаться за счет теплопроводности, не требуя потока воздуха внутри двигателя для охлаждения. Это, в свою очередь, означает, что внутренние части двигателя могут быть полностью закрыты и защищены от грязи или других посторонних веществ.

Коммутация бесщеточного двигателя может быть реализована в программном обеспечении с использованием микроконтроллера или, в качестве альтернативы, может быть реализована с использованием аналоговых или цифровых схем. Коммутация с помощью электроники вместо щеток обеспечивает большую гибкость и возможности, недоступные для щеточных двигателей постоянного тока, включая ограничение скорости, микрошаговую работу для медленного и точного управления движением и удерживающий момент в неподвижном состоянии. Программное обеспечение контроллера может быть настроено на конкретный двигатель, используемый в приложении, что приводит к большей эффективности коммутации.

Максимальная мощность, которую можно приложить к бесщеточному двигателю, ограничивается почти исключительно теплом;[необходима ссылка] слишком большое количество тепла ослабляет магниты и повреждает изоляцию обмоток.

При преобразовании электроэнергии в механическую энергию бесщеточные двигатели более эффективны, чем щеточные, в первую очередь из-за отсутствия щеток, что снижает потери механической энергии из-за трения. Повышение эффективности наиболее заметно в областях холостого хода и малой нагрузки на кривой производительности двигателя.

Условия и требования, в которых производители используют бесщеточные двигатели постоянного тока, включают эксплуатацию без технического обслуживания, высокие скорости и эксплуатацию, в которой искрение опасно (например, взрывоопасные среды) или может повлиять на чувствительное к электронике оборудование.

Конструкция бесщеточного двигателя напоминает шаговый двигатель, но двигатели имеют важные различия из-за различий в реализации и эксплуатации. В то время как шаговые двигатели часто останавливаются с ротором в определенном угловом положении, бесщеточный двигатель обычно предназначен для создания непрерывного вращения. Оба типа двигателей могут иметь датчик положения ротора для внутренней обратной связи. И шаговый двигатель, и хорошо спроектированный бесщеточный двигатель могут удерживать конечный крутящий момент при нулевом числе оборотов в минуту.