1. Матовый двигатель постоянного тока
В коллекторных двигателях это делается с помощью поворотного переключателя на валу двигателя, называемого коллектором.Он состоит из вращающегося цилиндра или диска, разделенного на несколько металлических контактных сегментов на роторе.Сегменты соединены с проводящими обмотками ротора.Два или более неподвижных контакта, называемых щетками, изготовленных из мягкого проводника, такого как графит, прижимаются к коммутатору, создавая скользящий электрический контакт с последовательными сегментами при вращении ротора.Щетки избирательно подают электрический ток на обмотки.Когда ротор вращается, коммутатор выбирает разные обмотки, и к данной обмотке подается направленный ток, так что магнитное поле ротора остается несовмещенным 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 меняя направление тока, либо, в некоторых двигателях, отключая его, под правильным углом, чтобы электромагниты создавали крутящий момент за один раз. направление.Устранение скользящего контакта позволяет бесщеточным двигателям иметь меньшее трение и более длительный срок службы;срок их службы ограничен только сроком службы подшипников.
Коллекторные двигатели постоянного тока развивают максимальный крутящий момент в неподвижном состоянии, линейно уменьшающийся по мере увеличения скорости.Некоторые ограничения коллекторных двигателей можно преодолеть с помощью бесщеточных двигателей;они включают более высокую эффективность и меньшую подверженность механическому износу.Эти преимущества достигаются за счет потенциально менее надежной, более сложной и дорогой управляющей электроники.
Типичный бесщеточный двигатель имеет постоянные магниты, которые вращаются вокруг неподвижного якоря, что устраняет проблемы, связанные с подключением тока к движущемуся якорю.Электронный контроллер заменяет коллекторный узел коллекторного двигателя постоянного тока, который постоянно переключает фазу на обмотки, чтобы двигатель продолжал вращаться.Контроллер выполняет аналогичное распределение мощности по времени, используя полупроводниковую схему, а не систему коммутаторов.
Бесщеточные двигатели имеют ряд преимуществ перед коллекторными двигателями постоянного тока, включая высокое соотношение крутящего момента к весу, повышенную эффективность, обеспечивающую больший крутящий момент на ватт, повышенную надежность, снижение шума, более длительный срок службы за счет устранения эрозии щеток и коллектора, исключение ионизирующих искр из
коммутатор и общее снижение электромагнитных помех (EMI).Поскольку на роторе нет обмоток, они не подвергаются воздействию центробежных сил, а поскольку обмотки поддерживаются корпусом, их можно охлаждать за счет проводимости, не требуя для охлаждения потока воздуха внутри двигателя.Это, в свою очередь, означает, что внутренние детали двигателя могут быть полностью закрыты и защищены от грязи и других посторонних веществ.
Коммутация бесщеточного двигателя может быть реализована программно с помощью микроконтроллера или, альтернативно, может быть реализована с использованием аналоговых или цифровых схем.Коммутация с помощью электроники вместо щеток обеспечивает большую гибкость и возможности, недоступные для коллекторных двигателей постоянного тока, включая ограничение скорости, микрошаговый режим для медленного и точного управления движением, а также удерживающий момент в неподвижном состоянии.Программное обеспечение контроллера можно настроить для конкретного двигателя, используемого в приложении, что приводит к повышению эффективности коммутации.
Максимальная мощность, которую можно подать на бесщеточный двигатель, ограничена почти исключительно теплом; слишком большое количество тепла ослабляет магниты и повреждает изоляцию обмоток.
При преобразовании электроэнергии в механическую энергию бесщеточные двигатели более эффективны, чем коллекторные, прежде всего за счет отсутствия щеток, что снижает потери механической энергии на трение.Повышенный КПД является наибольшим в областях холостого хода и низкой нагрузки кривой производительности двигателя.
Среды и требования, в которых производители используют бесщеточные двигатели постоянного тока, включают работу без технического обслуживания, высокие скорости и работу, в которой искрообразование опасно (например, во взрывоопасных средах) или может повлиять на чувствительное электронное оборудование.
Конструкция бесщеточного двигателя напоминает шаговый двигатель, однако двигатели имеют важные различия, обусловленные различиями в реализации и эксплуатации.В то время как шаговые двигатели часто останавливаются с ротором в определенном угловом положении, бесщеточный двигатель обычно предназначен для обеспечения непрерывного вращения.Оба типа двигателей могут иметь датчик положения ротора для внутренней обратной связи.И шаговый двигатель, и хорошо спроектированный бесщеточный двигатель могут выдерживать конечный крутящий момент при нулевых оборотах в минуту.
Время публикации: 08 марта 2023 г.