Aktualności

1. Szczotkowy silnik prądu stałego

W silnikach szczotkowych odbywa się to za pomocą przełącznika obrotowego na wale silnika, zwanego komutatorem.Składa się z obracającego się cylindra lub tarczy podzielonej na wiele metalowych segmentów stykowych na wirniku.Segmenty są połączone z uzwojeniami przewodzącymi na wirniku.Dwa lub więcej nieruchomych styków, zwanych szczotkami, wykonanych z miękkiego przewodnika, takiego jak grafit, dociskają komutator, tworząc ślizgowy styk elektryczny z kolejnymi segmentami w miarę obracania się wirnika.Szczotki selektywnie dostarczają prąd elektryczny do uzwojeń.Gdy wirnik się obraca, komutator wybiera różne uzwojenia, a do danego uzwojenia przykładany jest prąd kierunkowy, tak że pole magnetyczne wirnika pozostaje niewspółosiowe ze stojanem i wytwarza moment obrotowy w jednym kierunku.

2. Bezszczotkowy silnik prądu stałego

W bezszczotkowych silnikach prądu stałego elektroniczny układ serwo zastępuje mechaniczne styki komutatora.Elektroniczny czujnik wykrywa kąt wirnika i steruje przełącznikami półprzewodnikowymi, takimi jak tranzystory, które przełączają prąd przez uzwojenia, albo odwracając kierunek prądu, albo, w niektórych silnikach, wyłączając go pod odpowiednim kątem, tak aby elektromagnesy wytwarzały moment obrotowy w jednym kierunek.Wyeliminowanie styku ślizgowego pozwala silnikom bezszczotkowym mieć mniejsze tarcie i dłuższą żywotność;ich żywotność jest ograniczona jedynie żywotnością łożysk.

Szczotkowe silniki prądu stałego rozwijają maksymalny moment obrotowy podczas postoju, zmniejszając się liniowo wraz ze wzrostem prędkości.Niektóre ograniczenia silników szczotkowych można pokonać za pomocą silników bezszczotkowych;obejmują one wyższą wydajność i mniejszą podatność na zużycie mechaniczne.Korzyści te mają miejsce kosztem potencjalnie mniej wytrzymałej, bardziej złożonej i droższej elektroniki sterującej.

Typowy silnik bezszczotkowy ma magnesy trwałe, które obracają się wokół nieruchomego twornika, eliminując problemy związane z podłączeniem prądu do ruchomego twornika.Sterownik elektroniczny zastępuje zespół komutatora szczotkowanego silnika prądu stałego, który w sposób ciągły przełącza fazę na uzwojenia, aby silnik się obracał.Sterownik realizuje podobną czasową dystrybucję mocy, wykorzystując obwód półprzewodnikowy, a nie układ komutatora.

Silniki bezszczotkowe oferują kilka zalet w porównaniu ze szczotkowymi silnikami prądu stałego, w tym wysoki stosunek momentu obrotowego do masy, zwiększoną wydajność zapewniającą większy moment obrotowy na wat, zwiększoną niezawodność, zmniejszony poziom hałasu, dłuższą żywotność poprzez eliminację erozji szczotek i komutatora, eliminację iskier jonizujących z silnika
komutator i ogólną redukcję zakłóceń elektromagnetycznych (EMI).Brak uzwojeń na wirniku sprawia, że ​​nie są one poddawane działaniu sił odśrodkowych, a ponieważ uzwojenia są podparte na obudowie, mogą być chłodzone poprzez przewodzenie, co nie wymaga przepływu powietrza wewnątrz silnika do chłodzenia.To z kolei oznacza, że ​​elementy wewnętrzne silnika mogą być całkowicie zamknięte i chronione przed brudem lub innymi ciałami obcymi.

Bezszczotkową komutację silnika można wdrożyć w oprogramowaniu za pomocą mikrokontrolera lub alternatywnie można ją wdrożyć za pomocą obwodów analogowych lub cyfrowych.Komutowanie za pomocą elektroniki zamiast szczotek zapewnia większą elastyczność i możliwości niedostępne w przypadku szczotkowych silników prądu stałego, w tym ograniczanie prędkości, działanie mikrokrokowe w celu kontrolowania powolnego i dokładnego ruchu oraz moment trzymania podczas postoju.Oprogramowanie sterownika można dostosować do konkretnego silnika używanego w aplikacji, co skutkuje większą wydajnością komutacji.

Maksymalna moc, jaką można zastosować do silnika bezszczotkowego, jest ograniczona prawie wyłącznie przez ciepło; [potrzebne źródło] zbyt dużo ciepła osłabia magnesy i powoduje uszkodzenie izolacji uzwojeń.

Przy przetwarzaniu energii elektrycznej na moc mechaniczną silniki bezszczotkowe są bardziej wydajne niż silniki szczotkowe, przede wszystkim ze względu na brak szczotek, co zmniejsza straty energii mechanicznej spowodowane tarciem.Zwiększona sprawność jest największa w obszarach bez obciążenia i przy niskim obciążeniu krzywej wydajności silnika.

Środowiska i wymagania, w których producenci stosują bezszczotkowe silniki prądu stałego, obejmują pracę bezobsługową, duże prędkości i pracę, w której iskrzenie jest niebezpieczne (tj. środowiska wybuchowe) lub może mieć wpływ na sprzęt wrażliwy elektronicznie.

Konstrukcja silnika bezszczotkowego przypomina silnik krokowy, jednak silniki te mają istotne różnice wynikające z różnic w wykonaniu i działaniu.Podczas gdy silniki krokowe są często zatrzymywane z wirnikiem w określonym położeniu kątowym, silnik bezszczotkowy jest zwykle przeznaczony do wytwarzania ciągłego obrotu.Obydwa typy silników mogą być wyposażone w czujnik położenia wirnika zapewniający wewnętrzne sprzężenie zwrotne.Zarówno silnik krokowy, jak i dobrze zaprojektowany silnik bezszczotkowy mogą utrzymać skończony moment obrotowy przy zerowych obrotach na minutę.