новости

1. Коллекторный двигатель постоянного тока

В коллекторных двигателях это осуществляется с помощью поворотного переключателя на валу двигателя, называемого коммутатором. Он состоит из вращающегося цилиндра или диска, разделенного на множество металлических контактных сегментов на роторе. Сегменты соединены с проводящими обмотками на роторе. Два или более неподвижных контакта, называемых щетками, изготовленных из мягкого проводника, такого как графит, прижимаются к коммутатору, создавая скользящий электрический контакт с последовательными сегментами по мере вращения ротора. Щетки избирательно подают электрический ток на обмотки. По мере вращения ротора коммутатор выбирает разные обмотки, и направленный ток подается на данную обмотку таким образом, чтобы магнитное поле ротора оставалось смещенным относительно статора и создавало крутящий момент в одном направлении.

2. Бесщеточный двигатель постоянного тока

В бесщеточных двигателях постоянного тока электронные сервосистемы заменяют механические контакты коммутатора. Электронный датчик определяет угол поворота ротора и управляет полупроводниковыми переключателями, такими как транзисторы, которые переключают ток через обмотки, либо изменяя направление тока, либо, в некоторых двигателях, отключая его под нужным углом, чтобы электромагниты создавали крутящий момент в одном направлении. Отсутствие 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, который линейно уменьшается с увеличением скорости. Некоторые ограничения коллекторных двигателей можно преодолеть с помощью бесколлекторных двигателей; к ним относятся более высокая эффективность и меньшая подверженность механическому износу. Эти преимущества достигаются за счет потенциально менее надежной, более сложной и более дорогой управляющей электроники.

В типичном бесщеточном двигателе используются постоянные магниты, вращающиеся вокруг неподвижного якоря, что устраняет проблемы, связанные с подачей тока на подвижный якорь. В щеточном двигателе постоянного тока коммутатор заменяется электронным контроллером, который постоянно переключает фазу обмоток для поддержания вращения двигателя. Контроллер выполняет аналогичное распределение мощности по времени, используя твердотельную схему вместо коммутаторной системы.

Бесщеточные двигатели обладают рядом преимуществ перед коллекторными двигателями постоянного тока, включая высокое отношение крутящего момента к весу, повышенную эффективность, обеспечивающую больший крутящий момент на ватт, повышенную надежность, снижение уровня шума, более длительный срок службы за счет исключения эрозии щеток и коллектора, а также исключение ионизирующих искр.
коммутатор и общее снижение электромагнитных помех (ЭМП). Отсутствие обмоток на роторе исключает воздействие центробежных сил, а поскольку обмотки поддерживаются корпусом, их охлаждение происходит теплопроводностью, что исключает необходимость циркуляции воздуха внутри двигателя. Это, в свою очередь, позволяет полностью закрыть внутренние компоненты двигателя и защитить их от грязи и других посторонних частиц.

Коммутация бесщеточных двигателей может быть реализована программно с помощью микроконтроллера, или же 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 может быть адаптировано к конкретному двигателю, используемому в приложении, что приводит к повышению эффективности коммутации.

Максимальная мощность, которую можно приложить к бесщеточному двигателю, ограничивается почти исключительно тепловыделением; [требуется ссылка] слишком сильный нагрев ослабляет магниты и повреждает изоляцию обмоток.

При преобразовании электроэнергии в механическую энергию бесщеточные двигатели более эффективны, чем щеточные, главным образом из-за отсутствия щеток, что снижает потери механической энергии из-за трения. Наибольшее повышение эффективности наблюдается в режимах холостого хода и низкой нагрузки на кривой производительности двигателя.

К условиям эксплуатации и требованиям, предъявляемым производителями к бесщеточным двигателям постоянного тока, относятся: необслуживаемая работа, высокие скорости и работа в условиях, когда искрение представляет опасность (например, во взрывоопасных средах) или может повлиять на работу чувствительного к электронному оборудованию.

Конструкция бесщеточного двигателя напоминает шаговый двигатель, но между ними существуют важные различия, обусловленные особенностями реализации и работы. В то время как шаговые двигатели часто останавливаются при заданном угловом положении ротора, бесщеточный двигатель обычно предназначен для 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 нулевой частоте вращения.