Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Содержание

Коллекторный и бесколлекторный двигатели

В ассортименте продукции Greenworks есть инструменты с коллекторным (щёточным) и бесколлекторным (бесщёточным) двигателями. Но везде делается акцент только на бесколлекторном электродвигателе. Почему только на нём, и для чего тогда устройства с щёточным? Расскажем в данной статье преимущества и недостатки каждого электродвигателя и ответим на эти два вопроса.

Коллекторный двигатель

Начнём с того, что двигатель — это устройство, которое преобразует какой-либо вид энергии в механический и наоборот. Эффективность данного процесса зависит от внутренней конструкции двигателя, которая в свою очередь зависит от источника тока (постоянного или переменного).

Устройство коллекторного двигателя

Якорь. Стержнем всей конструкции является якорь, он же металлический вал. Вал является движущимся элементом, от которого зависит крутящий момент. На нём также располагается ротор.

Ротор.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Связан с ведущим валом. Его внешняя конструкция напоминает барабан, который вращается внутри статора. Задача ротора получать или отдавать напряжение рабочему телу.

Подшипники. Они расположены на противоположных концах якоря для его сбалансированного вращения.

Щётки. Выполнены обычно из графита. Их задача предавать напряжение через коллектор в обмотки.

Коллектор (коммутатор). Он выполнен в виде соединенных между собой медных контактов. Во время процесса вращения он принимает на себя энергию с щёток и направляет её в обмотки.

Обмотки. Расположены на роторе и статоре разных полярностей. Их функция в генерировании собственного магнитного поля под воздействием разных полярностей, за счёт чего якорь приходит в действие.

Сердечник статора. Выполнен из металлических пластин. Может иметь катушку возбуждения с полярным напряжением обмотки ротора. Или — постоянные магниты.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Данная конструкция зависит от источника напряжения. Является статичным элементом всего механизма.

Плюсы:

  • Стоимость меньше, чем у бесколлекторных двигателей (БД).
  • Конструкция относительно проще конструкции БД.
  • В виду этого, техническое обслуживание проще.

Минусы:

На высоких оборотах увеличивается трение щёток. Отсюда вытекает:

  • Быстрый износ щёток.
  • Снижение мощности инструмента.
  • Появление искр.
  • Задымление инструмента.
  • Выход из строя инструмента раньше его «жизненного цикла».

Если рассматривать бытовую сферу применения, то коллекторный двигатель является традиционным и бюджетным вариантом эксплуатации (и самым часто используемым).
Инструменты на данном типе двигателя преданно и верно справятся с любой повседневной задачей в пределах своих возможностей.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Так как такие инструменты по стоимости значительно дешевле инструментов на бесколлекторном двигателе, их рассматривает категория потребителей, которая придерживается мнения: «ничто не вечно». Зачем переплачивать, если любой агрегат может выйти из строя? Мы же считаем, что при надлежащих условиях эксплуатации любой инструмент может прослужить верой и правдой довольно долгий срок. Но выбор за Вами.

Бесколлекторный двигатель

Если в коллекторном двигателе всё приходит в действие за счёт механики, то в бесщёточном — чистая электроника. Также позиции некоторых элементов в конструкции меняются местами. В коллекторном двигателе обмотки находились на роторе, а постоянные магниты — на статоре. У бесколлеторного — постоянные магниты переносятся на ротор, а катушки с обмоткой располагаются на статоре. Также ротор и статор могут менять свои позиции: есть модели двигателей с внешним ротором. Здесь отсутствуют щётки и коллектор, вместо них добавлен микропроцессор (контроллер) и кулер для охлаждения системы.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Микропроцессор контролирует положение ротора, скорость вращения, равномерное распределение напряжения по катушкам обмотки.

Основные типы бесщёточного двигателя :

  • Асинхронный — это двигатель, который преобразовывает электроэнергию переменного тока в механическую. Название происходит от разной скорости вращения магнитного поля и ротора. Частота вращения ротора меньше, чем у магнитного поля, создаваемого обмотками статора (Например, двигатель DigiPro, который используется в продукции Greenworks).
  • Синхронный — это двигатель переменного тока, у которого частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля.

Тип двигателя с внешним ротором

Расположение ротора и статора в бесщёточном двигателе DigiPro

Плюсы:

  • Из-за отсутствия щёток меньше трения.
  • Меньше подвержены износу.
  • Отсутствие искр и возможного возгорания.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?
  • Упрощенная регулировка крутящего момента в больших пределах.
  • Экономия расходуемой энергии.
  • У инструментов с реверсом одинаковая мощность в обоих направлениях вращения.
  • Быстрый запуск с больших скоростей.
  • Могут разгоняться до предельных показателей.
  • Некоторые модели при сильной нагрузке оснащены системой защиты двигателя.

Минусы:

  • Значительно дороже в цене, чем коллекторные двигатели.
  • Техническое обслуживание более узкоспециализированное.

Несомненно бесколлекторные двигатели ориентированы на профессиональные работы с приличной нагрузкой. Несмотря на высокие показатели усовершенствованного типа двигателя, его единственный недостаток бьёт по кошельку. И перед тем, как приобретать инструмент на том или ином двигателе, прежде всего надо поставить перед собой вопрос: для каких целей он нужен.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Уже исходя из ответа делать свой выбор.

Сколько людей — столько и мнений. Компания Greenworks старается делать качественную продукцию на разных типах двигателя, чтобы каждый мог подобрать себе инструмент по предпочтениям, функционалу и необходимой мощности под конкретные задачи, которые у каждого клиента свои. Именно поэтому, например, в разделе «Ручной инструмент» Вы можете наблюдать один тип агрегата на коллекторном и бесколлекторном двигателях. Какой лучше? Выбор за Вами!

Вернуться к списку

Сравнение коллекторного и бесколлекторного двигателя

Наша жизнь немыслима без всевозможных механизмов. Это детские игрушки, бытовая техника сложная электроника, промышленное оборудование и т.п. Во всех этих приборах и устройствах применяются электродвигатели, работающие от различных источников питания. В этой статье мы решили рассмотреть, чем отличаются коллекторные и бесколлекторные двигатели, а также какой тип двигателей лучше и почему.

  • Коллекторные двигатели
  • Бесколлекторные двигатели
  • Плюсы и минусы сравниваемых двигателей
  • Заключение

Коллекторные двигатели

Электродвигатели, используемые в детских игрушках, имеют небольшие габариты и малую мощность.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Конструктивно коллекторный двигатель представляет собой два постоянных магнита, установленных на статоре, и ротор (якорь) с обмотками. Отметим, что на статоре могут быть и обмотки возбуждения, вместо постоянных магнитов.

К обмоткам подводится постоянное напряжение через ламели коллектора. Для подачи напряжения используются графитовые щетки. В двигателях малой мощности в качестве щеток применяются медные пластины.

Питаются коллекторные двигатели как от постоянного тока, так и от переменного. Для подключения питания они имеют два провода.

Бесколлекторные двигатели

Название электродвигателя говорит об отсутствии токосъемного устройства. Что является основной конструктивной разницей. Это позволяет снизить потери на трение и повысить мощность. При этом постоянные магниты смонтированы на роторе, а обмотки размещены на статоре.

Выпускаются бесколлекторные двигатели, у которых магниты смонтированы на корпусе. В этом случае корпус выполняет функцию ротора.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Для пуска двигателя требуется специальное устройство (контроллер или коммутатор), что увеличивает стоимость бесколлекторных электродвигателей.

Плюсы и минусы сравниваемых двигателей

Электродвигатели с коллектором применяются в детских игрушках, моделях автомобиля, судомоделировании и т.п. Более мощные устройства с обмоткой возбуждения применяются в автомобилестроении, бытовой технике, в токарном станке или сверлильном и т.д.

Широкое применение обусловлено:

  • Невысокой ценой.
  • Простотой управления. Для регулировки скорости достаточно иметь реостат, а для осуществления реверса — изменить полярность в цепи возбуждения или якоря.
  • Можно подключать непосредственно к питающей сети.
  • Скорости вращения ротора можно менять в широком диапазоне.
  • Небольшие пусковые токи.

Но при простоте устройства коллекторные двигатели имеют недостатки:

  • Невысокий КПД.
  • Ограниченный срок службы.
  • Необходимость в постоянном обслуживании.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?
  • Невысокая надежность устройства.

При этом такие двигатели применяются не во всех отраслях промышленности. Их нельзя использовать во взрывоопасных помещениях. При эксплуатации на высоких скоростях быстро выходит из строя коллектор и щетки.

В результате происходит снижение мощности, а токоподводящие щетки начинают искрить. Такое конструктивное отличие приводит к быстрому выходу из строя ламелей коллектора, создаются помехи в радиоаппаратуре.

Щетки приходится менять, а коллектор протачивать, что сокращает срок службы двигателя. Это является основным недостатком таких устройств.

В бесколлекторных электродвигателях отсутствует коллектор. В этом состоит отличие бесеколлекторных двигателей от коллекторных, в связи с чем и отсутствуют указанные выше недостатки.

Достоинствами таких электрических машин являются:

  • Отсутствие трущихся частей позволяет сократить потери мощности на трение. Не требуется постоянно следить за состоянием щеток, так как они отсутствуют.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Это отличие позволяет увеличить межремонтный период.
  • Возможность использования корпуса в качестве рабочего органа. Эта конструктивная разница позволяет применять механизмы непосредственно в качестве колес.
  • Бесколлекторные электродвигатели, в отличие от коллекторных более долговечны. При этом они менее подвержены перегреву, т.к. отсутствует коллектор и щетки, которые в процессе работы сильно нагреваются.
  • Мгновенно набирают обороты.
  • Могут применяться во всех отраслях промышленности, в пожаро- и взрывоопасных помещениях. Из-за отсутствия коллектора не возникает искрения, чем они и лучше.

Но у данного типа двигателя имеется существенный недостаток: бесколлекторные модели можно использовать только с драйвером-коммутатором. С помощью этого устройства задаются режимы работы, скорость и направление вращения. При этом стоимость бесколлекторных двигателей значительно выше. Разница в стоимости может быть значительной. Это то, чем отличаются они от устройств с коллектором.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Малый вес и высокая мощность — это то, что лучше сочетается в приборах с дистанционным управлением, например, для квадрокоптера, где от веса и КПД зависит дальность и время полёта.

Заключение

Итак, подведем итоги и обозначим в чем разница между коллекторным и бесколлекторным двигателем, перечислив их особенности.

Коллекторный двигатель:

  1. Есть щетки и коллектор, которые искрят и изнашиваются.
  2. Нужно чаще обслуживать, соответственно и срок службы не слишком долгий.
  3. Легко регулировать скорость лишь изменением напряжения.
  4. Для реверса нужно просто сменить полярность.
  5. Два предыдущих факта позволяют их использовать в бюджетных устройствах без сложных электросхем.

Бесколлекторный двигатель:

  1. Для запуска нужен контроллер, который хоть и не слишком дорого стоит, но увеличивает конечную стоимость, схемотехнику и вес изделия.
  2. Весят меньше чем коллекторные, при одинаковой мощности (но это частично компенсируется предыдущим фактом).Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?
  3. Нет щеток и коллектора, поэтому не требуют обслуживания, не искрят.
  4. Больший срок службы, он ограничен лишь ресурсом подшипников ротора.
  5. Стоят обычно дороже чем коллекторные.
  6. Зачастую выдают больший момент на валу и обороты.
  7. При наличии датчиков положения вала обеспечивают большую стабильность оборотов при изменении нагрузки (жесткая механическая характеристика). Это особенно важно при использовании на станках и ручном инструменте.

От автора:

Добавлю то, что нельзя однозначно сказать какой лучше или какой мощнее, можно найти коллекторный двигатель размером с холодильник, а можно бесколлекторный размером с ноготь. При этом оба будут отлично выполнять те функции, на которые рассчитаны и использоваться в конкретных устройствах с учетом требований к их надежности и особенностям эксплуатации. Каждый вид электропривода хорош по своему и идеален по конструкции как таковой.

Теперь вы знаете, в чем разница между коллекторным и бесколлекоторным двигателем, а также какие плюсы и минусы у каждого варианта исполнения.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Материалы по теме:

  • Чем отличается трансформатор от автотрансформатора
  • Разница между контактором и пускателем
  • Что лучше поставить: дифавтомат или УЗО

Опубликовано 05.07.2019 Обновлено 05.07.2019 Пользователем Александр (администратор)

Коллекторные и бесколлекторные электродвигатели постоянного тока. Устройство и принцип работы

Внедрение робототехники даже в детские игрушки ставит разработчиков перед выбором – какой тип двигателя выбрать для своего приложения? Выбор довольно сложен, если учитывать специфику машин и приложений.

Коллекторный двигатель

Коллекторный двигатель – это двигатель, оснащенный щетками, или же щеточно-коллекторным узлом, который и отвечает за приведение в движение данного механизма.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Иными словами, коллектор – это совокупность нескольких контактов. Коллекторный двигатель достаточно прост в управлении, а источником питания для него может быть как батарея, так и аккумулятор.

Преимущества коллекторного двигателя заключаются в следующих качествах:

  • он имеет сравнительно небольшой вес и компактный размер;
  • его стоимость значительно ниже стоимости бесколлекторного двигателя;
  • коллекторный двигатель пригоден к ремонту.

Но наряду с преимуществами, данный вид двигателя имеет и недостатки:

  • коэффициент полезного действия коллекторного двигателя не превышает 50-60%;
  • слишком быстрый износ двигателя за счет высокой скорости трения его щеток.

Скорость работы коллекторного двигателя одновременно является и преимуществом данного типа механизма, и его недостатком. С одной стороны, она позволяет проводить работу на высоких оборотах, но с другой – становится причиной перегрева мотора и дальнейшего выхода его из строя.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Вы здесь

Главная » Блог » Коллекторный или бесколлекторный двигатель радиоуправляемой модели, выбираем электродвигатель машины на р/у или квадрокоптера.
Опубликовано: 28 августа 2014

Всем привет, сегодня мы расскажем о разнице между коллекторным и бесколлекторными двигателями.

Перед покупкой радиоуправляемой модели с электроприводом, необходимо определиться с выбором электродвигателя, которые бывают двух типов: коллекторные и бесколлекторные двигатели.

Основная разница для потребителя:

коллекторные двигатели более дешевые, но модели с такими двигателями развивают меньшую скорость. Бесколлекторные двигатели – более дорогие, но способны развить большую скорость, а также более износостойкие. Далее немного подробнее:

Своими руками

Производители стиралок используют электродвигатели трех типов: коллекторные, инверторные, асинхронные. Каждый из них имеет свои достоинства и изъяны. Они разные как технически, так и функционально.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Перед потенциальным покупателем встает закономерный вопрос, машинку с каким двигателем лучше покупать? Чтобы дать объективную оценку, нужно подробно изучить каждый из доступных вариантов.

Три основные топологии двигателя

Три часто используемые конфигурации маломощных DC-двигателей – коллекторные, бесколлекторные (BLDC) и шаговые. Каждый из них работает благодаря взаимодействию между токами в катушках (или обмотках) и постоянными магнитами (в большинстве конструкций), что приводит к притяжению/отталкиванию магнитного поля, вызывающему вращение. Все три вида двигателей имеют некоторые сходства, но отличаются методом управления переключением тока, протекающего через обмотки ротора и статора.

Они также отличаются возможностью выполнения определенных задач, качеством этого выполнения и гибкостью управления.

  • Исторически первым был двигатель коллекторного типа. По мере вращения ротора контактные щетки, представляющие собой сплошные контакты, состоящие, как правило, из графита, касаются соответствующих областей на роторе (рисунок 1).Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? По мере вращения ротора изменение точек контакта щетки вызывает изменение направления потока тока и, следовательно, магнитного поля. Затем взаимодействие магнитного поля между ротором и статором меняется на противоположное, что вынуждает ротор продолжать движение.

Рис. 1. Коллекторный двигатель постоянного тока
Данная механическая схема концептуально проста. Однако ее недостаток в том, что щетки изнашиваются и нуждаются в замене, реализация интеллектуального управления сложна, потому что переключить данный двигатель довольно трудно, к тому же, щетки создают электромагнитные помехи (EMI), также известные как радиочастотные помехи (RFI).

В простейшем варианте коллекторный двигатель не нуждается в электронном управлении – он просто работает в зависимости от токовой и механической нагрузок. В других вариантах силовая шина двигателя включается и выключается при помощи транзисторной схемы, что является простейшим вариантом управления. Также возможно использование микросхемы-драйвера для повышения производительности и обеспечения контроля над скоростью и вращательным моментом.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

  • В двигателе BLDC механическая коммутация заменена электрической с использованием транзисторов. Чаще всего используются МОП-транзисторы (MOSFET), которые управляются драйвером затвора (в некоторых конструкциях используются биполярные транзисторы с изолированным затвором – IGBT). Отдельный контроллер управляет точным переключением катушки в момент, необходимый для поддержания вращения двигателя на желаемой скорости (рисунок 2).

Рис. 2. Бесколлекторный двигатель постоянного тока

Примечание: двигатели BLDC иногда называют электронно-коммутируемыми (EC) двигателями, что является более точным определением.

В BLDC магнитное поле ротора присутствует всегда, оно генерируется постоянными магнитами. Когда ток направляется от одной фазы двигателя к другой, магнитные поля объединяются, генерируя изменяющееся поле статора.

Управление двигателем производится не только при помощи электроники. Вместо этого переключение может быть сформировано в драйвере затвора с контролируемым временем нарастания и спада для уменьшения EMI/RFI.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Основная проблема заключается в том, что более мягкое переключение приводит к потере мощности и снижению КПД двигателя, и в этой ситуации разработчику необходимо найти максимально компромиссное решение. Некоторые новые драйверы затвора используют множество сложных и тонких трюков, чтобы облегчить эту задачу.

  • Шаговый двигатель использует концепцию двигателя BLDC, включая в себя большое количество катушек (или полюсов), расположенных по периферии двигателя (рисунок 3). Путем поочередного включения и выключения этих полюсов индуцируется шаг и вращение ротора в прямом или обратном направлении.

Рис. 3. Шаговый двигатель

Полюсов может быть и 16, и 128 (или более), в зависимости от требуемой точности вращения, прямо пропорциональной их количеству. Шаговые двигатели доступны в однополярных двухфазных и биполярных двух-, трех- и пятифазных конфигурациях. Самый распространенный из них – биполярный двухфазный двигатель.

В шаговом двигателе магнитное поле ротора генерируется постоянным магнитом, а магнитное поле статора – током, протекающим в определенной фазе.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? В результате ротор будет выравниваться в соответствии с магнитным полем статора, чтобы достичь заданного положения.

Шаговый двигатель хорошо подходит для задач, где необходимы быстрые остановка/запуск, позиционирование или движение назад/вперед, однако он не подойдет для долговременной непрерывной работы. Он часто используется в принтерах и приборах с поэтапным позиционированием (это только два из его многочисленных применений). Несмотря на то, что точность позиционирования зависит от числа полюсов, использование усовершенствованного метода, в котором смежные полюсы включаются частично (так называемый «микрошаг»), позволяет более точно управлять переключением и позиционированием.

Общие сведения, устройство, сфера применения

Одна из причин проявления интереса к БД – это возросшая потребность в высокооборотных микродвигателях, обладающих точным позиционированием. Внутренне устройство таких приводов продемонстрировано на рисунке 2.

Рис. 2. Устройство бесколлекторного двигателя

Как видите, конструкция представляет собой ротор (якорь) и статор, на первом имеется постоянный магнит (или несколько магнитов, расположенных в определенном порядке), а второй оборудован катушками (В) для создания магнитного поля.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Примечательно, что эти электромагнитные механизмы могут быть как с внутренним якорем (именно такой тип конструкции можно увидеть на рисунке 2), так и внешним (см. рис. 3).

Рис. 3. Конструкция с внешним якорем (outrunner)

Соответственно, каждая из конструкций имеет определенную сферу применения. Устройства с внутренним якорем обладают высокой скоростью вращения, поэтому используются в системах охлаждения, в качестве силовых установок дронов и т.д. Приводы с внешним ротором используются там, где требуется точное позиционирование и устойчивость к перегрузкам по моменту (робототехника, медицинское оборудование, станки ЧПУ и т.д.).

Принцип работы коллекторного мотора

Электрический ток (DC или direct current), поступая на обмотки якоря (в зависимости от их количества на каждую по очереди) создает в них электромагнитное поле, которое с одной стороны имеет южный полюс, а с другой стороны северный.

Многие знают, что, если взять два любых магнита и приставить их одноименными полюсами друг другу, то они не за что не сойдутся, а если приставить разноименными, то они прилипнут так, что не всегда возможно их разъединить.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Так вот, это электромагнитное поле, которое возникает в любой из обмоток якоря, взаимодействуя с каждым из полюсов магнитов статора, приводит в действие (вращение) сам якорь. Далее ток, через коллектор и щетки переходит к следующей обмотке и так последовательно, переходя от одной обмотки якоря к другой, вал электродвигателя совместно с якорем вращается, но лишь до тех пор, пока к нему подается напряжение.

В стандартном коллекторном моторе якорь имеет три полюса (три обмотки) – это сделано для того чтобы движок не «залипал» в одном положении.

Схема подключения двигателя стиральной машины

Перед подключением мотора современной стиралки к сети 220В, нужно проанализировать несколько важных аспектов:

  • двигатель функционирует без пусковой обмотки;
  • для запуска не требуется конденсатор.

Чтобы включить мотор, нужно подсоединить провод к сети. Схемы подключения коллекторных и инверторных электродвигателей отличаются.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Изучите паспорт техники, в нем вы найдете всю необходимую информацию.

Пошаговая инструкция по подключения двигателя современной стиральной машины:

  1. Подготовительный этап – определитесь с объемом работы, исключив контакты, идущие от тахогенератора. Они не понадобятся для настройки подключения. Распознать их можно с помощью мультиметра или омметра. Величина сопротивления составляет 70 Ом. Прозвоните все контакты, чтобы определить, какие из них идут от тахогенератора.
  2. Подсоедините провод с напряжением 220В к выходу обмотки.
  3. Второй выход нужно соединить с первой щеткой, если речь идет о коллекторном двигателе.
  4. Вторая щетка подсоединяется к другому проводу 220В.
  5. Для проверки работоспособности электродвигателя, подключите его к сети.
  6. Если вы все сделали правильно, тогда ротор будет вращаться.
  7. Ротор будет двигаться только в одном направлении.
  8. Чтобы поменять вектор вращения, подключите щетки в обратном порядке.
  9. Проверьте готовность мотора для полноценной эксплуатации стиралки.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?
  10. Соберите устройство, и начинайте его использовать по назначению.

Стиральные машины с инверторным двигателем стоят дороже, но они действительно лучше своих конкурентов по ряду характеристик. Поэтому если бюджет позволяет, покупайте именно такое устройство. Самостоятельное подключение мотора требует определенных знаний, навыков и профессионального оборудования. Разумней доверить эту работу специалистам.

Бесколлекторные электродвигатели постоянного тока (BLDC)

В самом названии уже можно увидеть коренное различие между этими машинами. В BLDC машинах отсутствуют щетки, что делает их конструкцию заметно сложнее. Бесщеточная машина постоянного тока имеет четыре или более постоянных магнита в роторе.

Эффективность – основная фишка данных машин. Поскольку ротор имеет постоянные магниты, он не нуждается в источнике напряжения, следовательно, нет физического подключения. Нет подключения – нет щеточно-коллекторного узла, соответственно, исчезают все проблемы связанные с ним.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Но есть и минус – такой тип электрических машин должен иметь электронную систему управления положением ротора в пространстве. Для анализа поворотов машины и выработки управляющих импульсов в нужный момент используют микроконтроллер, а для отслеживания поворота вала в пространстве – поворотные датчики или датчики на основе эффекта Холла.

Электродвигатели BLDC представляют собой синхронные машины, что означает, что магнитные поля ротора и статора вращаются с одинаковой частотой. Они могут иметь одно-, двух- и трехфазные конфигурации.

Бесколлекторные двигатели

Название электродвигателя говорит об отсутствии токосъемного устройства. Что является основной конструктивной разницей. Это позволяет снизить потери на трение и повысить мощность. При этом постоянные магниты смонтированы на роторе, а обмотки размещены на статоре.

Выпускаются бесколлекторные двигатели, у которых магниты смонтированы на корпусе. В этом случае корпус выполняет функцию ротора.

Для пуска двигателя требуется специальное устройство (контроллер или коммутатор), что увеличивает стоимость бесколлекторных электродвигателей.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

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 %.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? 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.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

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.

Какой двигатель стиральной машины лучше выбрать: комплексное сравнение

Вся информация о спецификациях мотора указана в паспорте стиралки. Всегда можно уточнить тип двигателя у продавца бытовой техники. Чтобы выбрать оптимальную машинку, нужно сравнивать все существующие типы моторов. Однако некоторые производители идут на определенные уловки, которые усложняют процесс подбора устройства.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Сейчас сравним все двигатели по основным критериям.

Трение внутри двигателя

Это распространенный миф, который используется для продвижения дорогостоящих стиральных машин. Подшипники в таких моторах есть, они также со временем истираются. Щеток действительно нет, но каков их реальный ресурс? Практика показывает, что в хорошей машинке они могут проработать до 15 лет при условии регулярной стирки. При этом эксплуатационный срок техники в принципе составляет до 10 лет. Да и себестоимость сменной щетки – $5.

Например, замена подшипников – это более финансово затратная процедура. Статистика подтверждает, что ТЭН ломается намного чаще, чем щетки. Поэтому не стоит бояться износа этой комплектующей.

Уровень шума во время работы

Щетки действительно издают неприятный шелест, однако и инвертору свойственен писк. В любой стиралке ключевой источник шума – это не двигатель, а насос и барабан. В процессе отжима инверторные стиральные машины оптимальный вариант для кухни, поскольку они издают минимальный уровень шума.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Коллекторный мотор работает на порядок громче.

Энергоэффективность

Стиралки с инверторным двигателем потребляют на 20% меньше электричества, чем устройства с другими моторами. Впечатляющая экономия осуществляется путем точечного контроля количества вращений, и нагрузки на мотор. Это происходит следующим образом: пользователь не до конца загружает барабан, а инверторный механизм обеспечит стабилизацию оборотов. Коллектор, наоборот, раскручивает барабан максимально.

Экономия есть, но на выходе она составляет около 5%, поскольку больше всего ресурсов потребляет ТЭН. Он обеспечивает оперативный нагрев воды, который требует максимум энергии.

Подводим итоги

Если уровень шума для вас не важен, а также вы готовы постоянно обслуживать стиралку, тогда можете смело покупать коллекторную машинку, не переплачивая за инвертор. Экономия будет действительно большой. Если вы хотите обзавестись мощной и бесшумной техникой, делайте выбор в пользу инверторной модели. На такие устройства производители дают гарантию до 10 лет.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Однако она распространяется именно на двигатель, а не на все комплектующие, которые также могут ломаться в ходе эксплуатации.

Теги

Бесколлекторный двигательДвигательДвигатель постоянного токаКоллекторный двигатель постоянного токаШаговый двигательЭлектродвигатель

На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.

В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.

Что называют коллекторным двигателем?

Коллекторным двигателем называется электрическая машина, датчик положения ротора и переключатель тока в которой — это одно и то же устройство, называемое щеточно-коллекторным узлом. Про последний можно рассказать дополнительно. Он обеспечивает электрическое соединение цепей в неподвижной части машины с цепями ротора.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Конструктивно он состоит из щеток (под ними понимаются скользящие контакты, которые расположены вокруг вращающейся части двигателя) и коллектора (то, что находится на движимом элементе механизма).

К общим достоинствам можно отнести то, что коллекторный двигатель прост в изготовлении и эксплуатации, имеет значительный ресурс использования и легко может быть отремонтирован. К общим недостаткам причисляют то, что они имеют малую массу и большой коэффициент полезного действия. В большинстве случаев это только плюс, но не сейчас. Так, соединение низкой массы и быстроходности (которая достигает сотен и тысяч оборотов в минуту) приводит к тому, что для нормальной работы почти всегда требуются редукторы. А при перестройке на низкую скорость машина имеет пониженный КПД, и возникают проблемы с охлаждением. Пока изящного решения этой проблемы найти не удалось.

Преимущества и недостатки

Электрический бесколлекторный двигатель имеет много достоинств, а именно:

  • Срок службы значительно дольше, чем у обычных коллекторных аналогов.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?
  • Высокий КПД.
  • Быстрый набор максимальной скорости вращения.
  • Он более мощный, чем КД.
  • Отсутствие искр при работе позволяет использовать привод в пожароопасных условиях.
  • Не требуется дополнительное охлаждение.
  • Простая эксплуатация.

Теперь рассмотрим минусы. Существенный недостаток, который ограничивает использование БД – их относительно высокая стоимость (с учетом цены драйвера). К числу неудобств следует отнести невозможность использования БД без драйвера, даже для краткосрочного включения, например, чтобы проверить работоспособность. Проблемный ремонт, особенно если требуется перемотка.

Немного из истории:

Главная проблема всех двигателей — это перегревание. Ротор вращался внутри какого-нибудь статора, и поэтому тепло от перегрева никуда не уходило. Людям пришла в голову гениальная идея: вращать не ротор, а статор, который при вращении охлаждался бы воздухом. Когда создали такой двигатель, он стал широко использоваться в авиации и судостроении, и поэтому его прозвали Вентильным двигателем.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Вскоре был создан электрический аналог вентильного двигателя. Назвали его бесколлекторным мотором, потому что у него не было коллекторов (щеток).
Бесколлекторный двигатель.
Бесколлекторные (brushless англ.) электродвигатели пришли к нам сравнительно недавно, в последние 10-15 лет

. В отличие от коллекторных моторов они питаются трехфазным переменным током. Бесколлекторные двигатели эффективно работают в более широком диапазоне оборотов и имеют более
высокий КПД
. Конструкция двигателя при этом относительно проще, в ней нет щеточного узла, который постоянно трется с ротором и создает искры. Можно сказать, что бесколлекторные моторы практически не изнашиваются. Стоимость бесколлекторных двигателей несколько выше, чем коллекторных. Это вызвано тем, что все бесколлекторные моторы снабжены подшипникам и, как правило, изготовлены более качественно.

Испытания показали:

Тяга с винтом 8х6 =
754 грамма
, Частота вращения =
11550 об/мин
, Потребляемая мощность =
9 ватт
(без винта)
, 101 ватт
(с винтом),

Мощность и КПД

Мощность можно вычислить вот таким способом: 1) Мощность в механике вычисляется по такой формуле: N= F*v

, где F — сила, а v — скорость.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Но так как, винт находится в статическом состояние, то движения нет, кроме вращательного. Если этот мотор установить на авиамодель, то можно было бы замерить скорость (она равна 12 м/с) и посчитать полезную мощность:
N полез= 7.54*12= 90.48 ватт
2) КПД электрического двигателя находится по такой формуле:
КПД= N полезной/N затраченной *100%
, где
N затрат= 101 ваттКПД= 90.48/101 *100%= 90%
В среднем КПД бесколлекторных двигателей реально и колеблется около 90% (самый большой КПД достигнутый данным видом моторов равен
99.68%
)

Характеристики двигателя:

Напряжение: 11.1 вольт

Обороты:
11550 об/мин
Максимальная сила тока:
15А
Мощность:
200 ватт
Тяга:
754 грамм (винт 8х6)
Заключение:

Цена любой вещи зависит от масштабов ее производства. Производители бесколлекторных моторов множатся, как грибы после дождя. Поэтому хочется верить, что в скором будущем цена на контроллеры и бесколлекторные двигатели упадет, как упала она на аппаратуру радиоуправления… Возможности микроэлектроники с каждым днем все расширяются, размеры и вес контроллеров постепенно уменьшаются.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Можно предположить, что в скором будущем контроллеры начнут встраивать прямо в двигатели! Может, мы доживем до этого дня…

Как только я начал заниматся авиамоделизмом, мне сразу стало интересно почему у двигателя три провода, почему он такой маленький и в то же время такой мощный и зачем ему нужен регулятор скорости… Прошло время, и я во всем разобрался. И дальше поставил перед собой задачу сделать своими руками бесколлекторный двигатель.

Принцип работы электрического двигателя:

В основу работы любой электрической машины положено явление электромагнитной индукции. Поэтому если в магнитное поле поместить рамку с током, то на неё подействует
сила Ампера
, которая создаст вращательный момент. Рамка начнет поворачиваться и остановится в положении отсутствия момента, создаваемого силой Ампера.

Устройство электрического двигателя:

Любой электрический двигатель состоит из неподвижной части —
Статора
и подвижной части —
Ротора
.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Для того чтобы началось вращение, нужно по очереди менять направление тока. Эту функцию и выполняет
Коллектор
(щетки).

Бесколлекторный двигатель

— это двигатель
ПОСТОЯННОГО ТОКА
без коллектора, в котором функции коллектора выполняет электроника. (Если у двигателя три провода, это не значит что он работает от трехфазного переменного тока! А работает он от «порций» коротких импульсов постоянного тока, и не хочу вас шокировать, но те же двигатели которые используются в кулерах, тоже бесколлекторные, хоть они и имеют всего два провода питания постоянного тока)

Устройство бесколлекторного двигателя: Inrunner (произносится как «инраннер»). Двигатель имеет расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри магнитный ротор.

Outrunner (произносится как «аутраннер»). Двигатель имеет неподвижные обмотки (внутри) вокруг которых вращается корпус с помещенным на его внутреннюю стенку постоянными магнитами.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Принцип работы:

Для того чтобы бесколлекторный двигатель начал вращаться, напряжение на обмотки двигателя надо подавать синхронно. Синхронизация может быть организованна с использованием внешних датчиков (оптические или датчики холла), так и на основе противоЭДС (бездатчиковый), которая возникает в двигателе при его вращении.

Бездатчиковое управление:

Существуют бесколлекторные двигатели без каких либо датчиков положения. В таких двигателях определение положения ротора выполняется путем измерения ЭДС на свободной фазе. Мы помним, что в каждый момент времени к одной из фаз (А) подключен «+» к другой (В) «-» питания, одна из фаз остается свободной. Вращаясь, двигатель наводит ЭДС (т.е. в следствии закона электромагнитной индукции в катушке образуется индукционный ток) в свободной обмотке. По мере вращения напряжение на свободной фазе (С) изменяется. Измеряя напряжение на свободной фазе, можно определить момент переключения к следующему положению ротора.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Что бы измерить это напряжение изпользуется метод «виртуальной точки». Суть заключается в том, что, зная сопротивление всех обмоток и начальное напряжение, можно виртуально «переложить провод» в место соединения всех обмоток:

Регулятор скорости бесколлекторного двигателя:

Бесколлекторный двигатель без электроники — просто железка, т.к. при отсутствии регулятора, мы не можем просто подключить напряжение на него, чтоб он просто начал нормальное вращение. Регулятор скорости — это довольно сложная система радиокомпонентов, т.к. она должна: 1) Определять начальное положение ротора для запуска электродвигателя 2) Управлять электродвигателем на низких скоростях 3) Разгонять электродвигатель до номинальной (заданной) скорости вращения 4) Поддерживать максимальный момент вращения

Принципиальная схема регулятора скорости (вентильная):

Бесколлекторные двигатели были придуманы на заре появления электричества, однако систему управления к ним никто не мог сделать.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? И только с развитием электроники: с появлением мощных полупроводниковых транзисторов и микроконтроллеров, бесколлекторные двигатели стали применятся в быту (первое промышленное использование в 60-х годах).

Достоинства и недостатки бесколлекторных двигателей:

Достоинства:

-Частота вращения изменяется в широком диапазоне -Возможность использования во взрывоопасной и агрессивной среде -Большая перегрузочная способность по моменту -Высокие энергетические показатели (КПД более 90 %) -Большой срок службы, высокая надёжность и повышенный ресурс работы за счёт отсутствия скользящих электрических контактов

Недостатки:

-Относительно сложная система управления двигателем -Высокая стоимость двигателя, обусловленная использованием дорогостоящих материалов в конструкции ротора (магниты, подшипники, валы) Разобравшись с теорией, перейдем к практике: спроектируем и сделаем двигатель для пилотажной модели МХ-2.

Список материалов и оборудования:

1) Проволока (взятая из старых трансформаторов) 2) Магниты (купленные в интернете) 3) Статор (барашек) 4) Вал 5) Подшипники 6) Дюралюминий 7) Термоусадка Доспуп к неограниченному техническому хламу 9) Доступ к инструментам 10) Прямые руки:)

Ход работы:

1) С самого начала решаем:

Для чего делаем двигатель? На что он должен быть рассчитан? В чем мы ограничены?

В моем случае: я делаю двигатель для самолета, значит пускай он будет внешнего вращения; рассчитан он должен на то, что он должен выдать 1400 грамм тяги при трех-баночном аккумуляторе; ограничен я в весе и в размере.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Однако с чего же начать? Ответ на этот вопрос прост: с самой трудной детали, т.е. с такой детали, которую легче просто найти, а все остальное подгонять под неё. Я так и поступил. После многих неудачных попыток сделать статор из листовой мягкой стали, мне стало понятно, что лучше найти её. Нашел я её в старой видеоголовке от видеорекоудора.

2) Обмотка трехфазного бесколлекторного двигателя выполняется изолированным медным проводом, от сечения которого зависит значение силы тока, а значит и мощность двигателя. Незабываем что, чем толще проволока, тем больше оборотов, но слабее крутящий момент. Подбор сечения:

1А — 0.05мм; 15А — 0.33мм; 40А — 0.7мм

3А — 0.11мм; 20А — 0.4мм; 50А — 0.8мм

10А — 0.25мм; 30А — 0.55мм; 60А — 0.95мм

3) Начинаем наматывать на полюса проволоку. Чем больше витков (13) намотано на зуб, тем большее магнитное поле. Чем сильнее поле, тем больший крутящий момент и меньшее количество оборотов. Для получения высоких оборотов, необходимо мотать меньшее количество витков.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Но вместе с этим падает и крутящий момент. Для компенсации момента, обычно на мотор подают более высокое напряжение.

4) Дальше выбираем способ соединения обмотки: звездой или треугольником. Соединение звездой дает больший крутящий момент, но меньшее количество оборотов, чем соединение треугольником в 1.73 раз. (впоследствии было выбрано соединение треугольник)

5) Выбираем магниты. Количество полюсов на роторе должно быть четным (14). Форма применяемых магнитов обычно прямоугольная. Размер магнитов зависит от геометрии двигателя и характеристик мотора. Чем сильнее применяемые магниты, тем выше момент силы, развиваемый двигателем на валу. Также чем больше количество полюсов, тем больше момент, но меньше оборотов. Магниты на роторе закрепляются с помощью специального термоклея.

Испытания данного двигателя я проводил на созданной мной витномоторной установке, которая позволяет измерить тягу, мощность и обороты двигателя.

Чтобы увидеть отличия соединений «звезда» и «треугольник» я соединял по разному обмотки:

В итоге получился двигатель соответствующий характеристикам самолета, масса которого 1400 грамм.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Принцип действия которого основан на частотном регулировании и самосинхронизации получил название бесколлекторного двигателя. В данной конструкции, вектор магнитного поля статора управляется относительно положения ротора. Бесколлекторный двигатель был создан для того, чтобы улучшить свойства стандартных коллекторных электродвигателей постоянного тока.

Он органично соединил в себе самые лучшие качества двигателей постоянного тока и бесконтактных электродвигателей.

В чём разница между коллекторными и бесколлекторными двигателями

Большое количество людей увлекаются созданием электромоделей, где одним из основных элементов выступает электродвигатель. При этом сборка и эксплуатация таких устройств часто вызывает споры относительно того, какие именно моторы лучше использовать.

Ведь на выбор предлагаются коллекторные и бесколлекторные двигатели, у каждого из которых есть свои поклонники и противники. Чтобы попытаться определить лучший вариант, нужно изучить особенности, принцип работы, их сильные и слабые стороны.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Это во многом поможет принять окончательное решение.

Электромоторчики входят в состав разного автомобильного оборудования, включая стеклоомыватели, стеклоподъёмники, вентиляторы охлаждения и отопления, дворники и пр. Но также широко применяются в других сферах и отраслях.

Двигатель коллекторного типа

Под понятие коллекторных двигателей попадают различные электромашины, где переключатель тока и роторный датчик по сути являются одним устройством. С его помощью обеспечивается качественное соединение цепей в неподвижном отсеке двигателя с рабочим ротором.

Внешний вид коллекторного двигателя

Конструкция включает в себя мощные щётки и непосредственно сам коллектор. Интересно и то, что коллекторный тип мотора обладает преимуществом в виде простоты ухода и эксплуатации, легко ремонтируется и долго служит. Но есть и недостаток, проявляющийся в малом весе при большом КПД. Изначально это может показаться преимуществом. Быстроходность вместе с малым весом вынуждают использовать дополнительно хороший редуктор, иначе нормально эксплуатировать моторчик не получится.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Если же машины подстроить под меньшие значения скорости, то моментально упадёт коэффициент полезного действия. Это, в свою очередь, негативно отразится на эффективности охлаждения.

Многих интересует, что же значит коллекторный двигатель. Фактически это электромашина переменного тока, способная с лёгкостью преобразовывать постоянный ток в механическую полезную энергию. При этом минимум одна обмотка соединяется с основным коллектором.

В зависимости от комплектации и входящих в состав моторчика компонентов, коллекторные двигатели (КД) могут применяться в игрушках, радиоуправляемых моделях и в автомобильных, выступая в качестве составляющего элемента системы охлаждения, вентиляции, стеклоочистителей, насосов омывателя ветрового стекла и пр.

Ведущим производителям удалось создать универсальные моторы коллекторного типа, которые способны функционировать на всех видах тока, то есть на переменном и постоянном. Они нашли широкое применение при создании электрических инструментов, бытовой техники, на ЖД транспорте.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Их преимущество в небольшом весе и компактных размерах при достаточно адекватной цене.

Независимо от того, какая полярность у двигателя, этот электромотор будет всегда осуществлять вращения только в одном направлении, то есть в одну неизменную сторону. Это объясняется последовательным соединением роторным и статорных обмоток, что провоцирует одновременную смену полюсов. Потому момент всегда направлен в одну и ту же сторону.

Базовыми составляющими компонентами КД являются:

  • Двухполюсный статор, имеющий в своей основе постоянные магниты. В конструкции используются изогнутые магниты соответствующей формы;
  • Ротор трёхполюсного типа. Здесь также применяются специфические подшипники, обладающие эффектом скольжения;
  • Пластины из меди. Они применяются в роли щёток для двигателя коллекторного типа.

Набор действительно минимальный, потому встречается в основном в наиболее бюджетных и простых версиях коллекторных электромоторов. В их числе моторчики детских игрушек, которые не нуждаются в повышенной мощности.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Если вы хотите получить более качественный КД, тогда в его состав добавляют:

  • многополюсные роторы с подшипниками качения;
  • графитовые щётки;
  • четырёхполюсный статор на основе постоянных магнитов.

Чтобы добиться высокой эффективности, в состав КД включили несколько основных компонентов. А именно:

  • Коллектор. Фактически основообразующий элемент двигателя, вступающий в контакт с рабочими щётками. В итоге эти два компонента начинают распределять электроток по катушкам якорной обмотки;
  • Статор. Выступает в качестве неподвижной составляющей двигателя;
  • Якорь. Обязательный элемент коллекторных электромоторов. Внутри него индуцирует электродвижущая сила и проходит ток. Важно добавить, что якорем может выступать ротор и статор;
  • Индуктор. Особая система возбуждения, входящая в состав электромотора коллекторного типа. Служит для создания магнитного потока для того, чтобы вовремя создавать крутящий момент. На индукторе обязательно присутствует возбуждающая обмотка или постоянные машины;
  • Щёточки.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Щётки входят в состав цепи, по которой следует электрическая энергия от поставщика к якорю. Щётки изготавливаются из высокопрочного графита. В зависимости от конкретного КД, моторчик оснащается 1 парой щёточек и более.

Вне зависимости от компоновки и входящих в состав элементов на основе тех или иных материалов, принцип работы у всех коллекторных типов двигателей остаётся одинаковым.

Принцип работы

Вам будет не сложно представить 2 магнита, у которых есть разные плюса. Попробуйте приставить их друг к другу одноимённым полюсом и посмотрите, что из этого получится. Вам не удастся соединить их, как бы ни старались. Но стоит соединить магниты разными полюсами, как создастся высокопрочное соединение. Именно этот эффект входит в основу работы и устройства коллекторных двигателей.

Схема электродвигателя коллекторного типа

Вы узнали про устройство КД. Теперь в процессе эксплуатации наверняка захочется узнать, как можно самостоятельно проверить коллекторный двигатель.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Для этого следует разобраться в принципе его работы. Функционирует электромотор такого типа следующим образом:

  • электрический ток поступает на якорные обмотки;
  • в зависимости от того, сколько обмоток используется на моторе, ток поочерёдно поступает на каждую из них;
  • тем самым создаётся электромагнитное поле;
  • с одной стороны южный полюс, а с другой — северный;
  • магнитное поле, появляющееся в обмотках, вступает во взаимодействие с полюсами магнитов статора моторчика;
  • это позволяет привести в движение, то есть заставить вращаться якорь;
  • ток, проходя через коллектор и щёточки, приходит на следующую обмотку;
  • так происходит последовательно, в зависимости от числа якорных обмоток;
  • переходя с обмотки на обмотку, вал мотора вместе с якорем начинают вращаться;
  • вращение происходит до тех пор, пока есть источник напряжения.

В стандартных моторах коллекторного типа предусматривается использование трёхполюсного якоря.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? То есть он имеет 3 обмотки. Это позволяет двигателю не залипать в одном из положений.

Преимущества и недостатки

Нельзя отрицать тот факт, что коллекторные движки или же коллекторные электрические двигатели активно применяются в различных сферах и отраслях. В том числе они часто используются в автомобильном производстве.

Но для объективности нужно добавить, что КД используется не всегда и не везде, поскольку в конкретных ситуациях более эффективным и рациональным решением станет бесколлекторный электромотор.

Большой опыт в использовании КД позволяет выделить ряд сильных и слабых качеств эксплуатации такого типа электродвигателя.

Внутреннее строение коллекторного асинхронного двигателя

К основным достоинствам можно отнести следующие моменты:

  • Сравнительно небольшой показатель параметров пускового тока. Это заметно проявляется в ситуациях, когда коллекторные моторы устанавливаются в различную бытовую технику;
  • Такие электромоторы можно подключать напрямую к энергоносителю, то есть к сети.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? При этом исключается необходимость в использовании разного рода дополнительных и вспомогательных приспособлений;
  • Высокие показатели быстроходности;
  • Независимости от параметров сетевой частоты;
  • При наличии схемы управления устройство становится проще.

Но не стоит делать поспешные выводы. Сначала нужно взглянуть на имеющиеся минусы коллекторного двигателя. А именно:

  • Общие показатели коэффициента полезного действия снижены. Это обусловлено наличием индуктивности, а также потерь, необходимых для перемагничивания статора;
  • Максимальные показатели крутящего момента далеки от совершенства;
  • Сравнительно низкий уровень надёжности;
  • Относительно небольшой срок службы.

Специалисты выделяют один ключевой недостаток, характеризующий коллекторные типы электромоторов. Никто не спорит, что в коллекторниках очень удобно регулировать обороты. Но если они высокие, сразу же проявляют себя щётки. Причём не с самой лучшей стороны.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Щётки всё время находятся в состоянии плотного прилегания к самому коллектору электромотора. При высокой скорости работы начинает их быстрый износ. С течением времени происходит засорение, результатом чего становится появление искр.

Постепенный износ щёток двигателя и всего узла коллектора с щётками способствует снижению общих показателей эффективности работы КД. То есть коллекторно-щёточный узел смело можно считать главным недостатком конструкции. Потому производители всё чаще отказываются от коллекторников, выбирая вместо них бесщёточные аналоги.

Главным конкурентом коллекторного типа электродвигателя выступает бесколлекторный аналог. Он имеет отличный от КД принцип работы, а также характеризуется своими сильными и слабыми сторонами.

Бесколлекторный мотор

Теперь можно поговорить о том, чем же коллекторный двигатель в действительности отличается от рассматриваемого бесколлекторного аналога.

Внешний вид двигателя бесколлекторного типа

Очевидная разница просматривается при изучении принципа работы бесколлекторного двигателя (БКД).Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Хотя часто бесколлекторный и коллекторный двигатель сопоставляют друг с другом, воспринимая их как конкурентов, по сути это два разных мотора. Потому и отличия между ними обязательно присутствуют.

Фактически БКД работает наоборот.

  • В конструкции не предусмотрено наличие щёток и самого коллектора, что становится очевидным уже исходя из самого названия;
  • Если говорить о магнитах, то в случае с бесколлекторником они размещаются обязательно вокруг вала. При этом магниты выполняют роль или функции ротора;
  • Обмотки с несколькими магнитными полюсами располагаются вокруг установленного ротора;
  • На роторе присутствует датчик. Он же сенсор. Его задача заключается в контроле положения ротора и передаче полученной информации на процессор;
  • Этот процессор работает параллельно с регулятором скорости, который отвечает за скорости вращения. Суммарно за 1 секунду обмен информацией происходит около 100 раз минимум.

Подобное устройство и принцип работы позволяет получить более плавный режим работы двигателя при его максимальной отдаче.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

В случае с бесколлекторными электродвигателями они могут оснащаться датчиками или сенсорами, а также эксплуатироваться без них. Если датчика нет, это в определённой, но незначительной степени снизит эффективность работы всего электродвигателя.

Распознать БКД с сенсором и без него достаточно просто. Если у обычного двигателя присутствует 3 провода питания, то в моделях с датчиком дополнительно имеется шлейф, состоящий из тонких проводов. Он идёт от самого моторчика к регулятору скорости.

Преимущества и недостатки

Главный и неоспоримый плюс бесщёточных электромоторов заключается в практически полном отсутствии деталей, способных изнашиваться.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Говорить о полном их отсутствии нельзя, поскольку роторный вал устанавливается на подшипники. Именно они всё же могут с течением времени износиться. Хотя даже у подшипников ресурс огромный. Плюс всегда можно быстро и без особого труда заменить подшипник в случае его износа.

Бесколлекторный бесщеточный электродвигатель в разборке

Такие особенности конструкции породили преимущества в виде надёжности, высокой эффективности и длительного срока службы. За счёт наличия датчика положения ротора улучшается его производительность и точность в процессе работы.

Вспомните недостаток коллекторных аналогов, где щётки искрятся и быстро изнашиваются, параллельно провоцируя помехи в процессе работы узла, механизма или машины, в которой установлен КД. В случае с бесколлекторными или бесщёточными моторами от такой проблемы удалось избавиться. Никаких искрений здесь не наблюдается.

Бесколлекторники не трутся, не перегреваются, что также справедливо относится к весомым достоинствам механизма.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Дополнительное обслуживание в процессе даже очень активной эксплуатации тут не требуется.

Если же говорить про недостатки, то из существенного и всё равно условного можно выделить только один минус. Это более высокая стоимость. Минус условный по причине того, что при своей цене исключается необходимость в замене пружин, якоря, коллектора или щёток. Потому стоимость целиком и полностью себя оправдывает.

Далее уже можно сделать собственные субъективные выводы, отталкиваясь от приведённой выше информации.

Бесколлекторный двигатель постоянного тока: принцип работы, устройство, применение

Бытовая и медицинская техника, авиамоделирование, трубозапорные приводы газо- и нефтепроводов – это далеко не полный перечень областей применения бесколлекторных двигателей (БД) постоянного тока. Давайте рассмотрим устройство и принцип действия этих электромеханических приводов, чтобы лучше понять их достоинства и недостатки.

Общие сведения, устройство, сфера применения

Одна из причин проявления интереса к БД — это возросшая потребность в высокооборотных микродвигателях, обладающих точным позиционированием.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Внутренне устройство таких приводов продемонстрировано на рисунке 2.

Рис. 2. Устройство бесколлекторного двигателя

Как видите, конструкция представляет собой ротор (якорь) и статор, на первом имеется постоянный магнит (или несколько магнитов, расположенных в определенном порядке), а второй оборудован катушками (В) для создания магнитного поля.

Примечательно, что эти электромагнитные механизмы могут быть как с внутренним якорем (именно такой тип конструкции можно увидеть на рисунке 2), так и внешним (см. рис. 3).

Рис. 3. Конструкция с внешним якорем (outrunner)

Соответственно, каждая из конструкций имеет определенную сферу применения. Устройства с внутренним якорем обладают высокой скоростью вращения, поэтому используются в системах охлаждения, в качестве силовых установок дронов и т.д. Приводы с внешним ротором используются там, где требуется точное позиционирование и устойчивость к перегрузкам по моменту (робототехника, медицинское оборудование, станки ЧПУ и т.д.).

Бесколлекторный двигатель в компьютерном дисководе

Принцип работы

В отличие от других приводов, например, асинхронной машины переменного тока, для работы БД необходим специальный контроллер, который включает обмотки таким образом, чтобы векторы магнитных полей якоря и статора были ортогональны друг к другу.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? То есть, по сути, устройство-драйвер регулирует вращающий момент, действующий на якорь БД. Наглядно этот процесс продемонстрирован на рисунке 4.

Фазы работы бесколлекторного привода

Как видим, для каждого перемещения якоря необходимо выполнять определенную коммутацию в обмотке статора двигателя бесколлекторного типа. Такой принцип работы не позволяет плавно управлять вращением, но дает возможность быстро набрать обороты.

Отличия коллекторного и бесколлекторного двигателя

Привод коллекторного типа отличается от БД как конструктивными особенностями (см. рис 5.), так и принципом работы.

Рис. 5. А – коллекторный двигатель, В – бесколлекторный

Рассмотрим конструктивные отличия. Из рисунка 5 видно, что ротор (1 на рис. 5) двигателя коллекторного типа, в отличие от бесколлекторного, имеет катушки, у которых простая схема намотки, а постоянные магниты (как правило, два) установлены на статоре (2 на рис. 5). Помимо этого на валу установлен коллектор, к которому подключаются щетки, подающие напряжение на обмотки якоря.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Кратко расскажем о принципе работы коллекторных машин. Когда на одну из катушек подается напряжение, происходит ее возбуждение, и образуется магнитное поле. Оно вступает во взаимодействие с постоянными магнитами, это заставляет проворачиваться якорь и размещенный на нем коллектор. В результате питание подается на другую обмотку и цикл повторяется.

Частота вращения якоря такой конструкции напрямую зависит от интенсивности магнитного поля, которое, в свою очередь, прямо пропорционально напряжению. То есть, чтобы увеличить или уменьшить обороты, достаточно повысить или снизить уровень питания. А для реверса необходимо переключить полярность. Такой способ управления не требует специального контролера, поскольку регулятор хода можно сделать на базе переменного резистора, а обычный переключатель будет работать как инвертор.

Конструктивные особенности двигателей бесколлекторного типа мы рассматривали в предыдущем разделе. Как вы помните, их подключение требует наличия специального контролера, без которого они просто не будут работать.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? По этой же причине эти двигатели не могут использоваться как генератор.

Стоит также отметить, что в некоторых приводах данного типа для более эффективного управления отслеживаются положения ротора при помощи датчиков Холла. Это существенно улучшает характеристики бесколлекторных двигателей, но приводит к удорожанию и так недешевой конструкции.

Как запустить бесколлекторный двигатель?

Чтобы заставить работать приводы данного типа, потребуется специальный контроллер (см. рис. 6). Без него запуск невозможен.

Рис. 6. Контроллеры бесколлекторных двигателей для моделизма

Собирать самому такое устройство нет смысла, дешевле и надежней будет приобрести готовый. Подобрать его можно по следующим характеристикам, свойственным драйверам шим каналов:

  • Максимально допустимая сила тока, эта характеристика приводится для штатного режима работы устройства. Довольно часто производители указывают такой параметр в названии модели (например, Phoenix-18). В некоторых случаях приводится значение для пикового режима, который контролер может поддерживать несколько секунд.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?
  • Максимальная величина штатного напряжения для продолжительной работы.
  • Сопротивление внутренних цепей контроллера.
  • Допустимое число оборотов, указывается в rpm. Сверх этого значения контроллер не позволит увеличить вращение (ограничение реализовано на программном уровне). Следует обратить внимание, что частота вращения всегда приводится для двухполюсных приводов. Если пар полюсов больше, следует разделить значение на их количество. Например, указано число 60000 rpm, следовательно, для 6-и магнитного двигателя частота вращения составит 60000/3=20000 prm.
  • Частота генерируемых импульсов, у большинства контролеров этот параметр лежит в пределах от 7 до 8 кГц, более дорогие модели позволяют перепрограммировать параметр, увеличив его до 16 или 32 кГц.

Обратим внимание, что первые три характеристики определяют мощность БД.

Управление бесколлекторным двигателем

Как уже указывалось выше, управление коммутацией обмоток привода осуществляется электроникой.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Чтобы определить, когда производить переключения, драйвер отслеживает положение якоря при помощи датчиков Холла. Если привод не снабжен такими детекторами, то в расчет берется обратная ЭДС, которая возникает в неподключенных катушках статора. Контроллер, который, по сути, является аппаратно-программным комплексом, отслеживает эти изменения и задает порядок коммутации.

Трёхфазный бесколлекторный электродвигатель постоянного тока

Большинство БД выполняются в трехфазном исполнении. Для управления таким приводом в контролере имеется преобразователь постоянного напряжения в трехфазное импульсное (см. рис.7).

Рисунок 7. Диаграммы напряжений БД

Чтобы объяснить, как работает такой вентильный двигатель, следует вместе с рисунком 7 рассматривать рисунок 4, где поочередно изображены все этапы работы привода.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Распишем их:

  1. На катушки «А» подается положительный импульс, в то время как на «В» — отрицательный, в результате якорь сдвинется. Датчиками зафиксируется его движение и подастся сигнал для следующей коммутации.
  2. Катушки «А» отключается, и положительный импульс идет на «С» («В» остается без изменения), далее подается сигнал на следующий набор импульсов.
  3. На «С» — положительный, «А» — отрицательный.
  4. Работает пара «В» и «А», на которые поступают положительный и отрицательный импульсы.
  5. Положительный импульс повторно подается на «В», и отрицательный на «С».
  6. Включаются катушки «А» (подается +) и повторяется отрицательный импульс на «С». Далее цикл повторяется.

В кажущейся простоте управления есть масса сложностей. Нужно не только отслеживать положение якоря, чтобы произвести следующую серию импульсов, а и управлять частотой вращения, регулируя ток в катушках. Помимо этого следует выбрать наиболее оптимальные параметры для разгона и торможения.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Стоит также не забывать, что контроллер должен быть оснащен блоком, позволяющим управлять его работой. Внешний вид такого многофункционального устройства можно увидеть на рисунке 8.

Рис. 8. Многофункциональный контроллер управления бесколлекторным двигателем

Преимущества и недостатки

Электрический бесколлекторный двигатель имеет много достоинств, а именно:

  • Срок службы значительно дольше, чем у обычных коллекторных аналогов.
  • Высокий КПД.
  • Быстрый набор максимальной скорости вращения.
  • Он более мощный, чем КД.
  • Отсутствие искр при работе позволяет использовать привод в пожароопасных условиях.
  • Не требуется дополнительное охлаждение.
  • Простая эксплуатация.

Теперь рассмотрим минусы. Существенный недостаток, который ограничивает использование БД – их относительно высокая стоимость (с учетом цены драйвера). К числу неудобств следует отнести невозможность использования БД без драйвера, даже для краткосрочного включения, например, чтобы проверить работоспособность.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Проблемный ремонт, особенно если требуется перемотка.

Какой тип электродвигателя лучше всего подходит для моего проекта?

Добавлено 4 июля 2019 в 15:20

Узнайте, какие проекты лучше всего работают с коллекторными двигателями постоянного тока, бесколлекторными двигателями, серводвигателями и шаговыми двигателями.

Если вы разрабатываете проекты с движущимися частями, скорее всего, вам понадобится электродвигатель. Но существует несколько различных типов электродвигателей, обычно доступных разработчикам.

Коллекторные двигатели постоянного тока, бесколлекторные двигатели, серводвигатели и шаговые двигатели – это четыре наиболее распространенных типа электродвигателей, которые можно найти практически в любом проекте, в котором есть движение. Использование каждого из этих типов двигателей в вашем проекте имеет свой набор преимуществ и потенциальных проблем.

В данной статье рассматриваются типы проектов, для которых хорошо подходит тот или иной тип двигателя, и приводятся базовые рейтинги стоимости, крутящего момента, максимальной скорости и точности позиционирования по шкале от 0 до 5.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Коллекторный двигатель постоянного тока

Коллекторные двигатели постоянного тока являются самыми дешевыми, простыми и легкими в управлении из всех технологий двигателей, обсуждаемых в данной статье. Они идеально подходят для проектов с ограниченным бюджетом, которые не требую какого-либо точного управления позиционированием, и для которых отношение мощность/масса не очень важно.

Оценка характеристик коллекторных двигателей постоянного тока

Коллекторные двигатели постоянного тока также полезны для проектов, требующих чрезвычайно простого управления. Эти типы двигателей могут управляться не более чем замыканием/размыканием ключа. Управление их скоростью – это просто регулировка напряжения, подаваемого на двигатель или изменение коэффициента заполнения (или скважности) ШИМ сигнала, если задействован микроконтроллер.

Пример коллекторного двигателя постоянного тока, используемого в проекте

Лучшие типы проектов для коллекторных двигателей постоянного тока

Наборы для создания роботов для начинающих

Наборы для создания роботов для начинающих почти повсеместно используют коллекторные двигатели постоянного тока из-за их низкой стоимости и потому, что для их работы не требуются современные микроконтроллеры или сложное программирование.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Используя два двигателя с двумя колесами на каждой стороне шасси робота, мы можете создать достаточно сложного робота. Многие из базовых наборов робототехники такого типа доступны в магазинах.

Конструкции, использующие вибромоторы

Вибромоторы состоят из коллекторного двигателя постоянного тока с грузом, прикрепленным асимметрично к валу двигателя. Вы можете использовать вибромоторы в самодельных контроллерах и в любых других проектах, требующих доставки пользователю неслышимых уведомлений (например, как ваш телефон в режиме вибрации).

Из-за простоты управления коллекторными двигателями постоянного тока интенсивность вибрации можно модулировать, просто регулируя напряжение, подаваемое на двигатель.

Бесколлекторные двигатели

Несмотря на то, что бесколлекторные двигатели начинают заменять коллекторные двигатели постоянного тока в профессиональных устройствах и электромобилях, они также приобретают популярность в самодельных проектах благодаря наличию мощных, но доступных по цене микроконтроллеров.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Оценка характеристик бесколлекторных двигателейПара примеров бесколлекторных двигателей

Бесколлекторные двигатели обеспечивают большую надежность, более высокие максимальные скорости и более высокую эффективность по сравнению с коллекторными двигателями постоянного тока. Однако они дороже, чем коллекторные двигатели постоянного тока, особенно с учетом того, что им требуются специализированные контроллеры скорости для взаимодействия с микроконтроллерами, что иногда может быть дороже, чем сам двигатель.

Зачастую стоимость управления бесколлекторным двигателем превышает стоимость самого двигателя

Лучшие типы проектов для бесколлекторных двигателей

Любительские проекты летательных аппаратов

Бесколлекторные двигатели чрезвычайно полезны в любительских проектах летательных аппаратов, включая квадрокоптеры, вертолеты и самолеты.

Более высокая эффективность бесколлекторных двигателей, по сравнению с коллекторными двигателями постоянного тока, имеет два основных последствия для проектов радиоуправляемых летательных аппаратов:

  1. Бесколлекторные двигатели потребляют меньше энергии для выработки той же мощности, что и коллекторный двигатель постоянного тока примерно такого же размера, что означает, что разработчики получают больше энергии от того же аккумулятора.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?
  2. Бесколлекторные двигатели имеют боле высокую выходную мощность при том же размере двигателя. В частности, для летательных аппаратов отношение мощности к весу является критически важной характеристикой, и бесколлекторные двигатели полезны для увеличения этого отношения.
Бесколлекторные двигатели являются хорошим выбором для любительских проектов летательных аппаратов
Радиоуправляемые машины

Радиоуправляемые машины, особенно те, которые используются для гонок, также выигрывают от технологий бесколлекторных двигателей. Более высокое отношение мощности к весу полезно в радиоуправляемых машинах по той же причине, что и для летательных аппаратов, для повышения производительности.

Для радиоуправляемых машин бесколлекторные двигатели обеспечивают большие крутящий момент и максимальные скорости, чем бензиновые двигатели. Кроме того, бесколлекторные двигатели в радиоуправляемых машинах обеспечивают пиковый крутящий момент почти мгновенно при подаче питания. Бензиновые двигатели, напротив, должны развивать более высокие скорости, чтобы максимизировать крутящий момент.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Стабилизатор камеры

Если вы записываете видео своего проекта, очень полезным инструментом для повышения профессионализма ваших видео за счет уменьшения тряски может стать стабилизатор камеры.

Стабилизатор камеры – это устройство, которое поддерживает камеру неподвижно, обеспечивая более плавные кадры. Стабилизаторы выполняют это, компенсируя движение, используя три бесколлекторных двигателя, по одному на каждую ось движения.

Стабилизируйте камеру с помощью стабилизатора, состоящего из трех бесколлекторных двигателей

Серводвигатели

В то время как коллекторные двигатели постоянного тока и бесколлекторные двигатели разработаны для регулируемой скорости, серводвигатели разработаны для точного позиционирования.

Оценка характеристик серводвигателей

Серводвигатели оснащены встроенным аппаратным обеспечением для определения положения, что позволяет контроллеру серводвигателя измерять точное угловое положение вала двигателя, также называемое углом поворота.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Сочетание точного позиционирования и высокого крутящего момента, предлагаемое серводвигателями, делает их отличным выбором для ряда проектов, связанных с робототехникой.

Примеры использования серводвигателей в проектах

Лучшие типы проектов для серводвигателей

Шагающий робот

Если вы создаете шагающего робота, имеет ли он две, четыре, шесть или даже большее количество ног, серводвигатели почти наверняка будут выполнять основную работу в вашем проекте.

В шагающих роботах серводвигатели действуют как суставы

В шагающих роботах серводвигатели выступают в качестве суставов (и немного похожи на мышцы, но анатомическая аналогия здесь немного нарушается). Компьютер, на котором работает ваш робот, будет использовать обратную кинематику для вычисления угла, который должен принимать каждый сустав, чтобы выставить робота в определенном положении. Серводвигатели позволяют контроллеру точно управлять углом каждого сустава робота.

Если вы строите шагающего робота, то, скорее всего, вы будете использовать много серводвигателей!
Роботизированные руки

Серводвигатели также полезны для создания роботизированных рук (роботов-манипуляторов).Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Высокая точность позиционирования, предлагаемая серводвигателями, позволяет микроконтроллеру устанавливать конечный исполнительный механизм манипулятора с высокой степенью точности.

Это робот-манипулятор uArm Metal, работающий на сервоприводах

Серводвигатели также обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях, благодаря редуктору между двигателем и выходным валом, что позволяет роботам-манипуляторам поднимать тяжелые предметы.

Наконец, сервопривод будет сопротивляться внешним силам, пытающимся изменить положение манипулятора. Например, если вы соберете роботизированную руку и заставите ее пройти дальше точки, которую ищет микроконтроллер, то, как только вы перестанете прикладывать усилие к манипулятору, серводвигатели вернутся в исходное положение.

Шаговые двигатели (описанные в следующем разделе), напротив, не имеют механизма для определения того, изменяют ли их положение внешние силы.

Рулевое управление для радиоуправляемых машин

В радиоуправляемых машинах серводвигатели обычно используются для рулевых механизмов.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Поскольку сервоприводы могут быть точно установлены в нужное положение, а затем возвращены в центральное положение, они идеально подходят для рулевого управления. Серводвигатели позволяют управлять всеми видами радиоуправляемых проектов: от рулевых реек на радиоуправляемых машинках, до рулей направления на лодках, до управляющих поверхностей на самолетах.

Шаговые двигатели

Шаговые двигатели, как и серводвигатели, предназначены для построения машин, требующих точных управления и отслеживания позиционирования.

Оценка характеристик шаговых двигателей

То, как шаговые двигатели позволяют управлять позиционированием, сильно отличается от способа, используемого сервоприводами. Серводвигатели имеют возможности абсолютного позиционирования. В любой момент микроконтроллер может сделать запрос контроллеру сервопривода и получить назад значение угла.

Шаговый двигатель, напротив, использует относительное позиционирование. Шаговые двигатели вращаются не непрерывно (как коллекторные двигатели постоянного тока или бесколлекторные двигатели), а дискретными «шагами»,

Типовой шаговый двигатель имеет 200 шагов на полный оборот.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Таким образом, каждый раз, когда шаговый двигатель «делает шаг», он поворачивается на 1,8°. Тщательно отслеживая количество шагов, на которое шаговый двигатель повернулся из известного начального положения, микроконтроллер может с высокой степенью точности определять положение двигателя или всего, что к нему прикреплено.

Примеры использования шаговых двигателей в проектах

Лучшие типы проектов для шаговых двигателей

3D принтеры

Шаговые двигатели используются практически во всех настольных 3D принтерах. Эта технология двигателей позволяет контроллерам 3D принтеров отслеживать положение печатающей головки с точностью до минуты (обычно в масштабе микрометров). Кроме того, шаговые двигатели обеспечивают высокий крутящий момент на низких скоростях, что полезно для перемещения тяжелого экструдера вокруг рабочей области.

3D принтеры используют шаговые двигатели для отслеживания положения печатающей головки
Станки ЧПУ

По причинам, аналогичным 3D принтерам, шаговые двигатели широко используются в станках ЧПУ.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Станок с ЧПУ запускает задание с известной нулевой позиции. Контроллер подсчитывает количество шагов, на которое перемещаются двигатели, переводя их в расстояния в соответствие с конструкцией ремней, которыми управляют шаговые двигатели. Этот тип отслеживания положения обеспечивает высокий уровень точности размеров обрабатываемых станком ЧПУ деталей.

Большие роботы-манипуляторы

В предыдущем разделе объяснялось, как в более мелких роботах манипуляторах используются серводвигатели. В более крупных роботах манипуляторах часто используются шаговые двигатели. Таким образом, если вы разрабатываете робота-манипулятора, который должен будет перемещать тяжелые грузы, дополнительный крутящий момент больших шаговых двигателей по сравнению с крутящим моментом, обеспечиваемым серводвигателями, позволит вашему роботу-манипулятору поднимать и перемещать гораздо более тяжелые объекты.

Шаговые двигатели хорошо работают в больших роботах-манипуляторах, которые требуют возможности подъема более тяжелых объектов

Оригинал статьи:

  • Scott Hatfield.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? What Type of Motor is Best for My Project?

Теги

Бесколлекторный двигательДвигательДвигатель постоянного токаКоллекторный двигатель постоянного токаШаговый двигательЭлектродвигатель

Разница между щеточными и бесщеточными двигателями – Progressive Automations

Ежедневно машины и орудия в нашем окружении часто используют щеточные и бесщеточные двигатели постоянного тока для обеспечения вращательного движения. Оба мотора внешне могут выглядеть одинаково, однако их конструкция и работа сильно различаются. Чтобы получить наилучшие результаты, важно выбрать правильный двигатель и обеспечить правильную конфигурацию для вашего приложения. В этой статье мы рассмотрим разницу между щеточными и бесщеточными двигателями, чтобы лучше понять, какой двигатель наиболее подходит для их применения. Мы также покажем, как подключить щеточные и бесщеточные электродвигатели к кулисным переключателям в целях тестирования.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Просмотрите все наши электрические линейные приводы, от микро до промышленных!

Коллекторный двигатель постоянного тока

Коллекторный двигатель постоянного тока состоит из нескольких основных компонентов, которые в сочетании с источником питания постоянного тока создают вращающийся двигатель. Конфигурацию якоря, коммутатора, щеток и магнита возбуждения можно увидеть на рисунке 1 ниже.

Рис. 1. Чертеж (слева) и фактический пример (справа) коллекторных двигателей постоянного тока

 

На нашем чертеже показан упрощенный якорь, чтобы было легче увидеть протекающий через него ток; однако щеточные двигатели постоянного тока будут иметь несколько обмоток катушки с якорем. Щетки заряжают коммутатор, который пропускает ток через якорь в противоположной полярности постоянного магнита. Это заставляет якорь вращаться от притяжения магнитов.

Коллекторные двигатели постоянного тока просты в эксплуатации, поскольку являются одними из самых простых типов двигателей, однако их срок службы короче, чем у бесщеточных двигателей.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Из-за того, что щетки имеют физический контакт с коллектором, искрение является распространенной проблемой для щеточных двигателей. Этот физический контакт также со временем изнашивает щетки и приводит к некоторой потере энергии из-за возникающего трения.

Выберите правильную систему управления для вашего привода из нашего большого ассортимента!

Контроллер бесщеточного двигателя постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) устраняет основные недостатки его щеточного аналога. Двигатель состоит из постоянных магнитов и катушек, которые через серию идеально синхронизированных интервалов подачи питания заставляют постоянный магнит в центре вращаться вокруг катушек, окружающих его. Мы включили схему бесщеточного двигателя для справки на рис. 2 ниже.

Рисунок 2: Чертеж (слева) и фактический пример (справа) бесщеточных двигателей постоянного тока

 

На катушки бесщеточного двигателя подается питание в определенной последовательности (рис.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? 3), что приводит к вращению постоянных магнитов на роторе. Это делается без какого-либо физического контакта и позволяет использовать более эффективный и долговечный двигатель постоянного тока.

Рис. 3. Последовательность подачи питания на катушки

 

Для того чтобы обеспечить выходной сигнал, показанный на Рис. 3, бесщеточному двигателю постоянного тока требуется электронный блок управления (ЭБУ), определяющий положение ротора и катушки, на которые подается питание.

 

В отличие от коллекторных двигателей постоянного тока, для вращения которых требуется напряжение 12 В постоянного тока, приложенное непосредственно к двигателю, для бесщеточных двигателей постоянного тока требуется трехфазное питание. Это означает, что контроллер бесщеточного двигателя постоянного тока должен выдавать соответствующую мощность на различные катушки для обеспечения вращения. При использовании нашего контроллера бесщеточного двигателя постоянного тока LC-241 на входные клеммы можно подать напряжение постоянного тока 12 В при токе 5 А с помощью источника питания.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Затем он преобразуется в 3-фазное питание для управления нашими бесколлекторными моторами. В следующем разделе базовая схема подключения поможет при тестировании бесщеточного привода постоянного тока.

 

Подключение бесщеточных двигателей к кулисным переключателям

Progressive Automations в настоящее время предлагает мини-линейный привод PA-14 в варианте бесщеточного постоянного тока для индивидуальных заказов. Схема подключения бесщеточных приводов PA-14 показана на рисунке 4 ниже.

Рис. 4. Схема подключения бесщеточного привода PA-14

 

Шаг 1
Подсоедините 3 провода контроллера двигателя от бесщеточного привода PA-14 к контроллеру бесщеточного двигателя постоянного тока LC-241. Провода обычно зеленого, синего и белого цвета, которые подключаются к клеммам U, V и W соответственно. Убедитесь, что соединения бесщеточного двигателя надежно закреплены. Если провода разного цвета, подключение их в неправильном порядке просто приведет к перемещению электрического линейного привода в направлении, противоположном предполагаемому.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Шаг 2
Подключите контакт SPD к заземлению источника питания 12 В постоянного тока, чтобы включить встроенный потенциометр для управления скоростью. Убедитесь, что этот потенциометр повернут по часовой стрелке на полную скорость.

Шаг 3
Подключите контакт GND к контактам Common на кулисном переключателе.

Шаг 4
Подсоедините контакт RUN к обеим сторонам тумблера. Это важно, так как и вперед, и назад для работы требуется, чтобы контакт RUN контактировал с землей.

Шаг 5
Подсоедините контакт REV к одной стороне тумблера. Эта сторона будет обратной стороной тумблера.

Шаг 6
Подайте 12 В постоянного тока на контроллер бесщеточного двигателя постоянного тока, при первом включении питания слышен шум индикатора.

Рис. 5. Физическая проводка бесщеточного привода PA-14

 

Базовая настройка завершена; с помощью кулисного переключателя привод можно выдвигать и втягивать. Проблема с приводом бесщеточного двигателя постоянного тока заключается в том, что внутренние концевые выключатели не могут остановить подачу питания к приводу, как это происходит с щеточными двигателями постоянного тока.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Это связано с тем, что на бесколлекторный двигатель PA-14 подается трехфазное питание. Бесколлекторный электропривод PA-14 оснащен встроенным концевым выключателем с обратной связью, который можно использовать с ПЛК или микроконтроллером для индикации того, что привод находится в конце хода. Обратная связь действует как переключатель с нормально замкнутого на нормально открытый, что необходимо для интеграции бесщеточного привода PA-14 в реальные приложения.

У нас также есть статья о непрерывном удлинении и втягивании хода привода с бесщеточным двигателем постоянного тока для справки с примерами кодирования.

 

Подключение щеточных двигателей к кулисным переключателям

Большинство наших электрических линейных приводов поставляются с щеточными двигателями постоянного тока. Простота эксплуатации коллекторных двигателей постоянного тока позволяет подключать кулисные переключатели между источником питания постоянного тока и коллекторным двигателем без необходимости в дополнительном контроллере.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

Рисунок 6: Схема подключения кулисного переключателя к приводу с щеточным двигателем подключен к земле блока питания.

  • Верхняя правая и нижняя левая клеммы должны быть подключены к клемме +12В источника питания.
  • Средняя правая и средняя левая клеммы должны быть подключены к 2 входам привода.
  • Этот тип проводки выключателя привода позволяет оператору изменять направление потока электрического тока, поступающего в привод, для изменения направления движения. В качестве физического примера схемы подключения исполнительного механизма с кулисным переключателем это видео является отличным примером.

    Рис. 7. Физическая проводка кулисного переключателя к приводу с коллекторным двигателем

     

    Хотите внедрить автоматизацию в свой дом? Взгляните на наши продукты для домашней автоматизации!

    Резюме

    Коллекторные двигатели постоянного тока имеют катушки в центре, вращающиеся вокруг постоянных магнитов, в то время как бесщеточные двигатели постоянного тока имеют в центре постоянный магнит, который вращается вокруг катушек.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Конструкция бесщеточного двигателя лучше подходит для приложений, которые будут использовать его более длительный срок службы и большую энергоэффективность. Для более простой и легкой работы в приложениях с коротким временем цикла можно воспользоваться удобной конструкцией коллекторных двигателей постоянного тока.

    Если у вас есть какие-либо вопросы или вы хотите обсудить наши продукты, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам! Мы являемся экспертами в том, что мы делаем, и хотим, чтобы вы нашли лучшее решение для вашего приложения.

     

    [email protected] | 1-800-676-6123

     

    Коллекторные и бесщеточные двигатели: в чем разница?

    Вот уже несколько лет мы наблюдаем, как бесщеточные двигатели начинают доминировать в индустрии профессиональных инструментов в области аккумуляторных инструментов. Это здорово, но что в этом такого? Пока я еще могу крутить этот шуруп, разве это имеет значение? Ну да, это так.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Существуют значительные различия и последствия при работе с щеточными и бесщеточными двигателями.


    Содержание

    • Как работает щеточный двигатель постоянного тока
    • Заглянуть внутрь щеточного двигателя
    • Внутреннее устройство бесщеточного двигателя
    • Стоимость щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока
    • Коллекторные и щеточные двигатели 901 Эффективность 901 Крутящий момент бесщеточного двигателя
    • Более глубокое погружение в технологию двигателей постоянного тока
    • Окончательный вердикт

    Как работает щеточный двигатель постоянного тока

    Прежде чем мы обеими ногами углубимся в сравнение щеточных и бесщеточных двигателей, давайте рассмотрим основы того, как на самом деле работает двигатель постоянного тока. работает. Когда дело доходит до управления двигателем, все дело в магнитах. Разноименно заряженные магниты притягиваются друг к другу. Основная идея в двигателе постоянного тока состоит в том, чтобы поддерживать противоположный заряд вращающейся части (ротора), притягивая неподвижные магниты (статор) перед собой, чтобы было постоянное тяговое усилие.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Думайте об этом, как о пончике с бостонским кремом на палке перед собой во время бега — вы будете продолжать пытаться его поймать!

    Но как заставить этот пончик двигаться? Комплексное решение начинается с набора магнитов, которые удерживают постоянный заряд (постоянные магниты). Набор электромагнитов меняет свой заряд (меняет полярность) во время вращения. Это создает устойчивую ситуацию, когда существует противоположно заряженный постоянный магнит, к которому он движется. Кроме того, «подобный» заряд, который испытывает электромагнитная катушка при изменении, отталкивает катушку. Когда мы смотрим на щеточные и бесщеточные двигатели, всего то, как этот электромагнит меняет полярность, имеет большое значение.

    Заглянем внутрь щеточного двигателя

    Внутри щеточного двигателя вы найдете четыре основные детали. У вас есть постоянные магниты, якорь, кольца коллектора и щетки. Статические постоянные магниты составляют внешнюю часть механизма и не двигаются.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Мы называем это статором. Один магнит удерживает положительный заряд, а другой – отрицательный. Это создает постоянное магнитное поле.

    Якорь представляет собой катушку или ряд катушек, которые становятся электромагнитами при подаче питания. Эта часть тоже вращается (мы называем ее ротором). Обычно в катушках ротора используется медь, хотя иногда встречается алюминий.

    Коллекторные кольца крепятся к обмотке якоря в виде двух (2-полюсная конфигурация), четырех (4-полюсная конфигурация) и более штук. Они вращаются вместе с арматурой. Наконец, угольные щетки остаются на месте и передают электрический заряд на каждую часть коммутатора.


    Все дело в якоре

    Когда вы включаете якорь, заряженная катушка притягивается к противоположно заряженному постоянному магниту. Поскольку кольцо коммутатора над ним также вращается, оно перемещается от соединения с одной угольной щеткой к другой. Когда он достигает следующей щетки, он получает обратную полярность. Теперь он хочет двигаться к другому постоянному магниту, одновременно отталкиваясь от такого же заряда.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Коммутатор появляется как раз вовремя, чтобы сформировать соединение с положительной щеткой и следует за отрицательным постоянным магнитом. Щетки живут парами, поэтому положительная катушка будет тянуться к отрицательному магниту, а отрицательная катушка одновременно притягивается к положительному магниту.

    Как будто я — катушка арматуры, гоняющаяся за пончиком с бостонским кремом. Я приближаюсь, но затем передумал и пошел за более здоровым смузи (моя полярность или желание изменились). Ведь пончик полон калорий и жира. Теперь я гоняюсь за смузи, пока меня отталкивают от Boston Creme. Когда я прихожу туда, я понимаю, насколько этот пончик будет вкуснее смузи. Пока спусковой крючок нажат, я меняю свое мнение каждый раз, когда добираюсь до следующей кисти, лихорадочно гоняясь по кругу за объектом своей привязанности. Это лучшее средство от СДВГ, которое можно использовать с пользой. Кроме того, нас там двое, так что один из нас всегда страстно, но нерешительно гонится за пончиком и смузи с бостонским кремом.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Внутри бесщеточного двигателя

    В бесщеточном двигателе вы теряете коммутатор и щетки, но получаете электронный контроллер. Теперь постоянные магниты действуют как ротор и вращаются внутри, а статор состоит из фиксированных электромагнитных катушек, которые теперь находятся снаружи. Контроллер питает каждую катушку в зависимости от того, какой заряд необходим для притяжения постоянного магнита.

    В дополнение к электронному перемещению заряда, контроллер также может обеспечивать аналогичный заряд для противодействия постоянному магниту. Поскольку одинаковые заряды противостоят друг другу, это толкает постоянный магнит. Теперь ротор движется благодаря тяге и толчку.

    Постоянные магниты в этом случае движутся, так что теперь они мои партнеры по бегу и я. Мы больше не меняем свое мнение о том, чего мы хотим. Вместо этого мы знаем, что я хочу пончик с бостонским кремом, а мой партнер хочет смузи.

    Электронный контроллер заставляет наши деликатесы для завтрака двигаться перед нами, и мы всегда гонимся за одним и тем же.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Контроллер также помещает то, что нам не нужно, прямо позади, чтобы предложить толчок.

    Стоимость щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока

    Коллекторный двигатель постоянного тока относительно прост, а детали для его изготовления недороги (хотя медь не дешевеет). Поскольку для бесщеточных двигателей требуется этот электронный коммуникатор, вы, по сути, начинаете собирать компьютер внутри своего беспроводного инструмента. Это то, что увеличивает стоимость бесколлекторных двигателей.

    Эффективность щеточных и бесщеточных двигателей

    Благодаря конструкции бесщеточные двигатели имеют ряд преимуществ по сравнению с щеточными двигателями. Во многом это связано с потерей щеток и коллектора. Поскольку щетка должна соприкасаться с коллектором для передачи заряда, это также вызывает трение. Трение снижает скорость, которая может быть достигнута, наряду с накоплением тепла. Это похоже на езду на велосипеде со слегка нажатым тормозом. При одинаковом усилии ваших ног вы будете медленнее.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? И наоборот, если вы хотите сохранить скорость, ваши ноги будут отнимать больше энергии. Вы также будете нагревать свои диски от тепла трения. Это означает, что по сравнению с щеточными двигателями бесщеточные двигатели работают с меньшим нагревом. Это дает им большую эффективность, поэтому они преобразуют больше электроэнергии в мощность.

    Угольные щетки также со временем изнашиваются. Это то, что вызывает искру внутри некоторых инструментов. Чтобы инструмент продолжал работать, щетки необходимо время от времени заменять. Бесщеточные двигатели не требуют такого обслуживания.

    В то время как для бесщеточных двигателей требуется электронный контроллер, комбинация ротор/статор более компактна. Это приводит к возможности для более легкого веса и более компактного размера. Вот почему мы видим, что многие инструменты, такие как ударный гайковерт Makita XDT16, имеют сверхкомпактную конструкцию и много энергии.

    Крутящий момент щеточного двигателя и бесщеточного двигателя

    Кажется, существует неправильное представление о бесщеточных двигателях и крутящем моменте.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Сама конструкция щеточного или бесщеточного двигателя на самом деле не указывает на величину крутящего момента. Например, первая ударная дрель Milwaukee M18 FUEL имела меньший реальный крутящий момент, чем предшествовавшая ей щеточная модель.

    В конце концов, однако, производители поняли кое-что очень важное. Электроника, используемая в бесколлекторных двигателях, может снабжать эти двигатели большей мощностью, когда это необходимо.

    Поскольку бесщеточные двигатели теперь используют передовые электронные средства управления, они могут определять, когда они начинают замедляться под нагрузкой. Пока температура аккумулятора и двигателя соответствует спецификациям, электроника бесщеточного двигателя может запрашивать и получать больший ток от аккумуляторной батареи. Это позволяет таким инструментам, как бесщеточные дрели и пилы, поддерживать большую скорость под нагрузкой. Это делает их быстрее. Часто гораздо быстрее . Некоторые примеры этого включают Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage и DeWalt Perform and Protect.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Эти технологии органично объединяют двигатель, аккумулятор и электронику инструмента в единую систему для достижения максимально возможной производительности и времени работы.

    Более глубокое погружение в технологию двигателей BLDC

    Коммутация — изменение полярности заряда — запускает бесщеточный двигатель и поддерживает его вращение. Затем вам нужно контролировать как скорость, так и крутящий момент. Изменение напряжения на статоре двигателя BLDC регулирует скорость. Модулирование напряжения на более высоких частотах позволяет еще больше контролировать скорость двигателя.

    Для управления крутящим моментом можно уменьшить напряжение статора, когда крутящий момент двигателя превышает определенный уровень. Конечно, это вводит ключевую потребность: мониторинг двигателя и датчики.

    Датчики Холла обеспечивают недорогой способ определения положения ротора. Они также могут определять скорость по времени, когда и как часто переключаются датчики.

    Примечание редактора: Прочтите нашу статью «Что такое бессенсорный бесщеточный двигатель», чтобы узнать, как передовые технологии двигателей BLDC меняют электроинструменты.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Окончательный вердикт

    Сочетание этих преимуществ дает еще один эффект — увеличение срока службы. Хотя гарантия обычно одинакова для щеточных и бесщеточных двигателей (и инструментов) в пределах бренда, вы можете рассчитывать на более длительный срок службы бесщеточных моделей. Это часто может быть годами после гарантии.

    Помните, я говорил об электронном контроллере, который, по сути, представляет собой компьютер в вашем инструменте? Бесщеточный двигатель также стал причиной прорыва в области интеллектуальных инструментов, поразивших промышленность. Технология Milwaukee One-Key не работала бы, если бы бесщеточный двигатель не зависел от электронных коммуникаций.

    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 каждого из них?

    Читайте дальше, чтобы узнать.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    СВЯЗАННЫЕ С: 10 САМЫХ ВАЖНЫХ ИЗОБРЕТЕНИЙ НИКОЛЫ ТЕСЛЫ

    Но прежде чем мы приступим к сравнению этих двух двигателей, полезно потратить некоторое время на обсуждение каждого типа двигателя в отдельности.

    Что такое коллекторный двигатель?

    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 коммутатором, который представляет собой механический поворотный переключатель. Полюса электромагнита тянут и толкают постоянные магниты снаружи двигателя. Затем коммутатор меняет полярность электромагнита якоря, когда его полюса пересекают полюса постоянных магнитов, образуя постоянный ток.

    «Рабочий конец» щеточного двигателя постоянного тока — узел ротора с обмотками коллектора и электромагнита. Источник: Zach Hoeken/Flickr

    Коллекторные двигатели были первыми коммерчески важными двигателями, которые уже более 100 лет используются для управления двигателями в коммерческих и промышленных целях.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Они являются самыми основными и используются с конца 1800-х годов.

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

    Этот уровень управления очень полезен для многих приложений.

    Коллекторные двигатели, как правило, состоят из четырех основных компонентов: 

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

    В следующем разделе мы обсудим, как работают эти компоненты.

    Как работает коллекторный двигатель?

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

    Типичная конструкция коллекторного двигателя DB.

    Вверху слева: Полный двигатель и корпус.

    Вверху справа: (слева направо) пластиковая крышка с открытыми щетками, ротор с коммутатором и электромагнитными обмотками, а также корпус с постоянными магнитами и статором внутри.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Внизу слева: Изолированный узел ротор/якорь (обмотки электромагнита коммутатора и т.д.).

    Внизу справа: Крупный план пластиковой крышки с электродами-щетками.

    Источник: Илья Криворук/Wikimedia Commons

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

    Также важно отметить, что северный полюс одного будет направлен на ротор, а южный полюс другого — на ротор.

    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.

    Из-за магнитного полярного притяжения магнитное поле ротора будет пытаться выровняться/оттолкнуться от поля статора, заставляя ротор вращаться вокруг своей оси.

    Когда к двигателю подается электричество, создается магнитное поле, которое притягивает (и отталкивает) неподвижные магниты в статоре.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Чтобы ротор продолжал вращаться, магнитное поле необходимо менять на противоположное каждые 9 секунд.0127 180-градусный поворот ротора (в простом одноякорном коллекторном двигателе).

    Упрощенная схема простого коллекторного двигателя постоянного тока. Модифицировано из: Jared Owen/YouTube

    Это изменение магнитной полярности ротора осуществляется щетками двигателя (обычно сделанными из углерода) и коммутатором (частью, которая «коммутирует» или реверсирует электрический ток на якорь ротора. Щетки обычно всего два неподвижных электрода, которые трутся о кольцо коммутатора, когда оно вращается вместе с ротором.0003

    Щетки также будут подпружинены, чтобы обеспечить их постоянный контакт с коллектором.

    Коллектор обычно состоит из небольшого, как правило, медного цилиндра, прикрепленного к ротору с разрывами через равные промежутки (например, 180 градусов в роторе с одним якорем). Электрический ток будет течь через одну половину коммутатора, через якорь и обратно из другой половины коммутатора.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Самые популярные

    По мере вращения ротора (якоря) вращается и коммутатор, постоянно замыкая и разрывая электрическую цепь щетками. Это приводит к тому, что магнитные полюса обмоток ротора меняют магнитную полярность, поскольку цепь размыкается в одном направлении и восстанавливается в другом, т. е. ток меняется на противоположный каждые 180 градусов .

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

    Другими словами, каждый контур якоря по очереди становится электромагнитом и притягивает/отталкивает внешние фиксированные постоянные магниты статора. Довольно аккуратно.

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

    Более сложная схема коллекторного двигателя постоянного тока.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Обратите внимание на несколько якорей и связанные с ними разрывы в кольце коммутатора. Источник: Джаред Оуэн/YouTube

    Обычно коллекторные двигатели постоянного тока размещаются в корпусе из штампованной стали и оцинкованном корпусе с пластиковой крышкой на одном конце. Корпус и крышка обычно имеют ряд отверстий, которые обычно присутствуют для обеспечения потока воздуха через двигатель, чтобы предотвратить перегрев.

    Также обычно имеются отверстия для винтов для установки двигателя на место. Пластиковая крышка также будет удерживать пару соединительных контактов для подключения источника питания и предотвращения короткого замыкания из-за контакта с металлическим корпусом двигателя.

    Если у вас возникли проблемы с визуализацией работы коллекторного двигателя постоянного тока, вот отличное моделирование.

    Для чего используются коллекторные двигатели?

    Коллекторные двигатели постоянного тока (BLDC) можно найти практически везде в вашем доме и в пути. Всякий раз, когда требуется средство преобразования электричества во вращательное движение, скорее всего, вы найдете коллекторный двигатель постоянного тока.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    В вашем доме любая движущаяся игрушка или электронное устройство, скорее всего, будет иметь его. Электрические зубные щетки, моторизованные хлеборезки, любимая радиоуправляемая машинка вашего ребенка — все они используют преимущества этих удивительных инженерных решений.

    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, из-за возможности изменять отношение крутящего момента к скорости, только для щеточных двигателей

    Что такое бесщеточный двигатель?

    В отличие от щеточных двигателей постоянного тока, как следует из названия, в бесщеточных двигателях постоянного тока отсутствуют щеточные электроды для вращения ротора. Они также устраняют необходимость в физическом коммутаторе.

    Схема бесколлекторного двигателя постоянного тока. Изменено из: JAES/YouTube

    Также известные как двигатели с электронной коммутацией (ECM или EC-двигатели), они, как широко считается, имеют более высокое отношение мощности к весу, скорость, уровень контроля и более низкие требования к техническому обслуживанию по сравнению с щеточными двигателями.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? .

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

    Бесщеточные двигатели обычно бывают двух видов: 

    • Inrunner — здесь статор расположен снаружи ротора.
    • Outrunner — здесь статор находится внутри ротора. Это относится к старым дисководам для гибких дисков и т. д. Этот термин происходит от того факта, что ротор вращается снаружи.
    Пример бесколлекторного двигателя постоянного тока с внешним бегунком. Этот пример представляет собой демонтированный дисковод для гибких дисков. Обратите внимание на радиальные катушки статора слева и «крышку» ротора справа. Постоянные магниты представляют собой серое кольцо по периметру ротора. Источник: Себастьян Коппехель/Wikimedia Commons

    В бесщеточном двигателе медные катушки обмотки фиксированы, так как это постоянный магнит, который вращается вместе с ротором.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Небольшая печатная плата используется для имитации работы щеток в обычном коллекторном двигателе путем управления подачей энергии на электромагниты.

    Кроме того, основной принцип технологии такой же, как у коллекторного 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 коллекторный двигатель. Бесщеточный двигатель, как предполагалось ранее, работает аналогичным образом, за исключением того, какие части неподвижны, а какие вращаются.

    Электрический ток на ротор вообще не подается, а постоянные магниты крепятся к валу, а не к статору. Катушки электромагнита закреплены на статоре, поэтому больше нет необходимости в щеточных электродах и коммутаторе.

    Как и в матовых катушках электромагнитов, здесь катушки обычно состоят из сердечника из мягкого железа, обернутого проволокой.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Стационарные катушки электромагнита последовательно включаются и выключаются, чтобы временно намагнитить их для отталкивания или притяжения постоянных магнитов 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. «Крышка» 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 постоянным смещением магнитных полей ротора и статора. Когда постоянные магниты пытаются выровняться, система управления двигателем автоматически либо выключает, либо меняет полярность электромагнитов, чтобы сохранить несоосность полей.

    Это достигается за счет использования датчиков, способных определять угол поворота ротора (в частности, постоянных магнитов) в любой момент времени.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Затем полупроводниковые переключатели, такие как транзисторы, используются для изменения электрического тока через электромагнитные обмотки.

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

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

    Еще один пример бесколлекторного двигателя постоянного тока. Статор слева, а ротор (с видимыми постоянными магнитами) справа. Источник: Ленц Гриммер/Flickr 9.0006 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 постоянно, либо регулярно используются.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

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

    Электромобили и дроны также хорошо используют бесколлекторные двигатели благодаря их способности обеспечивать точное управление. Это очень важно, поскольку дронам необходимо постоянно и точно контролировать скорость каждого ротора, чтобы выполнять такие действия, как зависание.

    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.

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

    Долговечность и эксплуатационная надежность в течение длительного времени, а также энергоэффективность и высокое соотношение выходной мощности и размера быстро делают их предпочтительным двигателем для многих разрабатываемых сегодня электронных устройств.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

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

    В чем основное различие между щеточными и бесщеточными двигателями?

    К настоящему моменту вы уже должны понимать разницу между двумя типами двигателей. Учитывая их различные конструкции, есть некоторые другие неотъемлемые преимущества одного над другим.

    К ним относятся, помимо прочего: 

    • Коллекторные двигатели относительно неэффективны из-за потерь мощности из-за трения и передачи мощности через систему коммутаторов.
    • С другой стороны, бесщеточные двигатели
    • более эффективны из-за отсутствия механических потерь, наблюдаемых в щеточных двигателях.
    • Благодаря своей конструкции коллекторные двигатели имеют более короткий срок службы из-за износа щеток.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? 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 меньше общего обслуживания.
    Изменено из: Shaswat Regmi/YouTube
    • Коллекторные двигатели требуют более сложных методов управления скоростью. Понижение напряжения снижает крутящий момент двигателя, но это происходит за счет более низких скоростей, поскольку крутящий момент резко падает.
    • Бесщеточные двигатели
    • относительно просты в управлении. По этой причине крутящий момент имеет тенденцию быть выше на более низких скоростях для бесщеточных двигателей.
    • Коллекторные двигатели имеют тенденцию работать слишком быстро, чтобы их можно было использовать в большинстве приложений. По этой причине им, как правило, требуется система зубчатых передач для снижения скорости и, следовательно, увеличения крутящего момента.
    • Однако бесщеточные двигатели
    • в этом отношении превосходны.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? По этой причине они часто используются напрямую без необходимости передачи. В некоторых специальных приложениях может использоваться зубчатая передача, если они требуют очень высокой точности или большего крутящего момента.
    • Бесщеточные двигатели
    • легче, долговечнее, эффективнее и безопаснее для некоторых применений. Они также работают намного тише.
    • Втулочные двигатели
    • могут генерировать искры, что нежелательно в местах, где существует опасность взрыва. По этой причине бесщеточные двигатели часто являются предпочтительным выбором для работы в опасных условиях.
    • Многие инструменты, в которых используются бесщеточные двигатели, часто называют «умными двигателями». Это связано с тем, что датчики используются для определения сопротивления двигателя для таких вещей, как электрические дрели. Таким образом, подача тока может регулироваться автоматически. Это позволяет таким инструментам быть очень эффективными с точки зрения потребления электроэнергии.
    • Учитывая относительную сложность бесколлекторных двигателей, неудивительно, что они, как правило, дороже.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Коллекторные двигатели, с другой стороны, относительно дешевы.

    И это, как говорится, накрутка.

    Надеемся, теперь у вас есть представление о двух типах двигателей и основных принципах их конструкции. Теперь вы также должны оценить относительные плюсы и минусы любого устройства.

    Итак, в следующий раз, когда вы подумываете о приобретении электроинструмента или мотора для своего следующего проекта, вы, возможно, захотите раскошелиться на бесщеточный инструмент?

    Для вас

    Наука

    Была разработана экологически чистая и экономически эффективная новая мембрана, которая может использовать огромное количество морской воды для использования человеком.

    Сад Агард | 24.08.2022

    инновации Крупнейшая в Европе аккумуляторная система накопления энергии «необходима для того, чтобы сделать чистый нулевой уровень реальностью»

    Крис Янг | 08.12.2022

    инновацииВ новой книге рассказывается, как Маск, Безос и Китай переписывают правила освоения космоса

    Крис Янг| 11.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? 10.2022

    More Stories

    инновации
    Новый робототехнический стартап обещает первого коммерчески жизнеспособного робота-гуманоида

    John Loeffler| 03.03.2023

    инновации
    Больше конечностей? Вскоре у нас может появиться третий робот-манипулятор

    Лукия Пападопулос| 03.03.2023

    инновации
    Билл Гейтс обвиняет людей в том, что ИИ Microsoft Bing выглядит «глупо»

    Баба Тамим| 03.03.2023

    Бесколлекторные двигатели против щеточных

    Двигатель постоянного тока — одна из самых фундаментальных машин за последние 200 лет. Этот электродвигатель использует постоянный ток для создания вращательного движения и позволил разработчикам создавать электроинструменты, мобильное оборудование, компьютерные компоненты и другие бесценные устройства с батарейным питанием. Они представляют собой класс, отличный от двигателей переменного тока, которые столь же многочисленны, но имеют другие преимущества (узнайте больше в нашей статье о синхронных двигателях и асинхронных двигателях).Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Класс двигателей постоянного тока широко разделен на коллекторные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока, и эта статья поможет тем, кто хочет понять, что отличает один двигатель постоянного тока от другого. Будут объяснены основные принципы, лежащие в основе обоих типов двигателей постоянного тока, а затем будет проведено сравнение, чтобы показать, где каждая машина работает лучше всего в промышленности.

    Коллекторные двигатели

    Коллекторные двигатели постоянного тока (часто называемые просто «щеточными двигателями») являются одними из старейших электродвигателей и используют постоянный ток с механической коммутацией для выработки механической энергии. Легче всего понять, как работает коллекторный двигатель, показав его различные компоненты, а на рисунке 1 показана принципиальная принципиальная схема коллекторных двигателей:

    .

    Рис. 1: Принципиальная принципиальная схема коллекторных двигателей постоянного тока.
    Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Обратите внимание, что поле статора не обязательно подключено к цепи; его источник питания и ориентация — основное различие между коллекторными и бесщеточными двигателями постоянного тока.

    Эти двигатели, как следует из их названия, используют щетки для подключения источника питания постоянного тока к узлу ротора, который является компонентом двигателя, содержащим якорь, коллекторные кольца и выходной вал. Статор или внешний корпус двигателя содержит поле постоянного магнита, создаваемое либо постоянным магнитом, либо некоторой неподвижной катушкой электромагнита (показанной на рисунке 1 как «поле статора»). Постоянное магнитное поле имеет полюса (магнитные пары север-юг), и их линии магнитного поля постоянно проходят через весь узел ротора. Этот узел получает питание, когда щетки пережимают кольца коммутатора, направляющие ток через якорь и его обмотки. При прохождении тока через эти катушки якорь становится собственным электромагнитом и взаимодействует с постоянными полюсами поля статора.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Поскольку узел ротора может свободно вращаться, поле, создаваемое якорем, будет отталкивать поле статора, вызывая вращение вала. Это вращение пропорционально токам возбуждения якоря и статора, и изменение этих токов приводит к изменению выходных характеристик.

    Рисунок 1 намеренно нечетко показывает, как подключено поле статора; это связано с тем, что в некоторых типах двигателей постоянного тока обмотки возбуждения статора соединяются по-разному, чтобы создавать разные эффекты двигателя. Чтобы узнать об этих вариантах, ознакомьтесь с нашими статьями о двигателях постоянного тока с последовательной обмоткой и шунтирующих двигателях постоянного тока.

    Двигатели постоянного тока

    относительно недороги, просты в управлении и ремонте и выпускаются в сотнях форм, идеально подходящих для многих условий, особенно экстремальных. Некоторые коллекторные двигатели также могут питаться от переменного тока, например, универсальные двигатели, что придает этим машинам дополнительную универсальность в применении.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Несмотря на это, коллекторные двигатели широко используются уже много лет, и, хотя они не такие сложные, как некоторые более новые двигатели, они по-прежнему обеспечивают мощность для многих приложений сегодня.

    Бесщеточные двигатели постоянного тока

    В отличие от щеточных двигателей, бесщеточные двигатели постоянного тока (двигатели BLDC), что неудивительно, не создают движение с помощью щеток. Вместо этого они берут постоянное магнитное поле, обычно размещенное в статоре коллекторного двигателя, и помещают его вокруг ротора в виде настоящих магнитов. Статоры двигателей BLDC состоят из электромагнитных катушек (попарно расположенных вокруг ротора), которые электрически включаются и выключаются с помощью электрической системы управления. При включении пара полюсов будет притягивать постоянные полюса ротора, заставляя его поворачиваться в исходное положение. Если полюса статора включаются и выключаются последовательно, то оператор может заставить ротор вращаться с некоторой желаемой частотой; другими словами, электрическое включение и выключение полюсов статора заставит ротор вращаться, создавая механическую энергию.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Эта электрическая коммутация имитирует вращающееся магнитное поле (RMF), присутствующее в типичных трехфазных двигателях переменного тока, но позволяет пользователю задавать скорость двигателя, крутящий момент и положение двигателя BLDC. Операторам предоставляется диапазон полезных скоростей и крутящих моментов, синхронизированных с входной частотой, посредством регулировки величины и направления постоянного тока, протекающего через катушки статора.

    Хотя двигатели BLDC проще по конструкции, они требуют электрической коммутации, а не механической коммутации, как в щеточных двигателях. Они должны постоянно использовать датчики для определения углового положения выходного вала и использовать контроллер для переключения тока в нужное время. Электрическая коммутация увеличивает сложность этих двигателей, но также снижает потребность в обслуживании щеток, повреждения от трения и нежелательную вибрацию/шум, которые часто встречаются в щеточных двигателях. Кроме того, они гораздо более эффективны, обладают высокой динамической реакцией и работают на разных скоростях, что делает их особенно подходящими для непрерывных приложений с регулируемой скоростью.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Чтобы узнать больше об этих двигателях, прочитайте нашу статью о бесщеточных двигателях постоянного тока.

    Сравнение бесщеточных и коллекторных двигателей постоянного тока

    В этой статье будут сравниваться некоторые категории, общие для обоих типов двигателей постоянного тока, чтобы показать явные преимущества каждой конструкции. Таблица 1 показывает эти сравнения; обратите внимание, что они являются обобщенными, поскольку оба этих типа двигателей бывают разных размеров, и поэтому их трудно сравнивать в цифрах.

    Таблица 1: Сравнение коллекторных и бесщеточных двигателей.

    Характеристики

    Коллекторные двигатели

    Бесщеточные двигатели

    Сложность

    Простой

    Комплекс

    Кривая скорости/крутящего момента

    Умеренно плоский/линейный

    Плоский/линейный

    Плотность мощности

    В среднем

    Высокий

    Эффективность

    Средний

    Высокий

    Диапазон скоростей

    Низкий/Нет

    Высокий

    Срок службы

    Средний

    Длинный

    Стоимость

    Низкий

    Высокий

     

    Сложность двигателей BLDC увеличивает как их рабочие характеристики, так и их стоимость.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Хотя из таблицы 1 видно, что двигатели BLDC превосходят щеточные двигатели почти во всех категориях, это происходит потому, что они используют сложные электрические контроллеры, которые резко увеличивают их цену. Кроме того, несмотря на то, что они имеют более высокий средний срок службы, чем щеточные двигатели, из-за отсутствия обслуживания щеток, их сложнее и дороже ремонтировать, когда они все же выходят из строя из-за их сложности. Покупатели должны определить, не повлияет ли сложность двигателя постоянного тока на их проект отрицательно.

    Кривая скорость/крутящий момент двигателя показывает реакцию крутящего момента в зависимости от скорости. Для двигателей постоянного тока эта кривая обычно представляет собой прямую линию, что означает, что крутящий момент линейно зависит от скорости. Двигатели BLDC и их кривые крутящий момент/скорость чрезвычайно линейны, поскольку их электрическая коммутация позволяет более точно контролировать скорость и крутящий момент.

    Удельная мощность двигателя описывает его номинальную мощность в л.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? с. или кВт по сравнению с его геометрическим объемом. Это значение полезно для приложений, которые требуют высокой скорости/крутящего момента в небольшом корпусе (например, электроинструменты, стиральные машины и т. д.). Двигатели BLDC имеют более высокую удельную мощность, поскольку они обеспечивают высокий крутящий момент в состоянии покоя, который можно поддерживать более эффективно, чем в коллекторных двигателях постоянного тока.

    Щетки и механические коллекторные кольца снижают общий КПД щеточных двигателей, так как больше энергии теряется на нагрев и трение. В двигателях BLDC эти детали не используются, и в результате они более эффективно преобразовывают постоянный ток в механическую энергию. Их электрические схемы управления также могут оптимизировать энергопотребление, что позволяет экономить энергию на двигателе, когда он не используется или в приложениях с низким энергопотреблением.

    Диапазон скоростей коллекторных двигателей постоянного тока не сравним с тем, что может обеспечить двигатель BLDC.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? В то время как щеточные двигатели имеют различные диапазоны скоростей, электрическая коммутация, присутствующая в двигателях BLDC, позволяет им обеспечивать гораздо больший диапазон скоростей.

    Щёточные двигатели обычно имеют номинальный срок службы щёток, чтобы операторы знали, когда их необходимо заменить. Поскольку в них используются механические коммутаторы и щетки, существует риск искрения, а также выхода из строя, что сокращает срок службы щеточных двигателей. Двигатели BLDC служат намного дольше, так как нет трения или необходимости периодического обслуживания, а также нет риска искрения. Срок службы щеточных двигателей можно увеличить за счет частых профилактических или плановых проверок технического обслуживания, но они могут быть утомительными, когда существует практически не требующая обслуживания альтернатива. Хотя оба типа двигателей считаются надежными, двигатели BLDC имеют меньший риск отказа.

    Может показаться, что щеточные двигатели просто худший вариант, чем двигатели BLDC, и это была бы правильная оценка, если бы не цена.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Коллекторные двигатели не только намного дешевле в расчете на единицу, чем двигатели BLDC того же размера, но и затраты на их установку также довольно низкие. Коллекторные двигатели также не требуют электрических систем управления, которые часто дороже, чем двигатели BLDC, для которых они требуются. Таким образом, хотя двигатели BLDC в целом обеспечивают больше преимуществ, они делают это по очень буквальной цене. Если стоимость является важной характеристикой (а она всегда должна быть такой), следует сначала рассмотреть коллекторные двигатели, прежде чем рассматривать конструкции BLDC.

    Оба этих двигателя бесценны в таких продуктах, как автомобили, компьютеры, игрушки, производство и многое другое, поэтому существует множество вариантов выбора двигателя постоянного тока. Просто обязательно ознакомьтесь с преимуществами и рисками использования любой из этих машин и используйте спецификации проекта, чтобы определить, какая из них подходит лучше всего.

    Резюме

    В этой статье представлено краткое сравнение бесщеточных двигателей постоянного тока и коллекторных двигателей постоянного тока.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

    Источники:
    1. http://srjcstaff.santarosa.edu/~lwillia2/2B/2Bch30.pdf
    2. https://itp.nyu.edu/physcomp/lessons/dc-motors/dc-motors-the-basics/
    3. http://www.ece.ua.edu/courses/material/EE410-Wms2/Electric%20motors.pdf
    4. https://www.monolithicpower.com
    5. https://www.top-ee.com/applications-of-dc-motor/

    Другие товары для двигателей

    • Типы катушек индуктивности и сердечников
    • Типы контроллеров двигателей и приводов
    • Типы двигателей постоянного тока
    • Двигатели переменного тока
    • и двигатели постоянного тока — в чем разница?
    • Все об асинхронных двигателях — что это такое и как они работают
    • Типы двигателей переменного тока
    • Все о синхронных двигателях — что это такое и как они работают
    • Понимание двигателей
    • Однофазные промышленные двигатели
    • — как они работают?
    • Что такое двигатель с короткозамкнутым ротором и как он работает?
    • Что такое двигатель с фазным ротором и как он работает?
    • Все о реактивных двигателях — что это такое и как они работают
    • Все о бесщеточных двигателях постоянного тока: что это такое и как они работают
    • Все о двигателях с постоянными магнитами — что это такое и как они работают
    • Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
    • Все о шунтирующих двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
    • Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают
    • Шаговые двигатели
    • и серводвигатели — в чем разница?
    • Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают
    • Синхронные двигатели
    • и асинхронные двигатели — в чем разница?

    Больше из Машины, инструменты и расходные материалы

    Машины, инструменты и расходные материалы

    Машины, инструменты и расходные материалы

    Машины, инструменты и расходные материалы

    Машины, инструменты и расходные материалы

    Машины, инструменты и расходные материалы

    Машины, инструменты и расходные материалы

    Бесщеточный или щеточный двигатель

    : что лучше для ваших электроинструментов?

    istockphoto.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? com

    Часто два электроинструмента одного производителя имеют очень похожие характеристики. Единственная явная разница может заключаться в том, что у одного есть щеточный двигатель, а у другого — бесщеточная версия. Последний всегда дороже, поэтому большой вопрос заключается в том, оправдывают ли бесщеточные электроинструменты такие дополнительные затраты.

    Мы составили краткое объяснение, в котором основное внимание уделяется обоим типам, а также их плюсам и минусам. Нижеследующее разъясняет споры о бесщеточных и щеточных двигателях, чтобы помочь вам сделать лучший выбор с точки зрения производительности и стоимости.

    Бесщеточные двигатели больше подходят для аккумуляторных инструментов, чем версии с питанием от сети.

    На первый взгляд, тема щеточных и бесщеточных двигателей охватывает два типа. На самом деле существует четыре типа двигателей. Существуют бесщеточные двигатели переменного тока, щеточные двигатели переменного тока, бесщеточные двигатели постоянного тока и щеточные двигатели постоянного тока.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Переменный ток (AC) — это то, что выходит из розетки, поэтому все электроинструменты с питанием от сети должны быть оснащены двигателями переменного тока. Подавляющее большинство — это коллекторные двигатели, проверенная конструкция, используемая на протяжении нескольких поколений. Бесщеточные двигатели переменного тока существуют, но основные преимущества этого типа двигателя больше подходят для аккумуляторных инструментов. Когда они используются, бесщеточные двигатели переменного тока, как правило, встречаются на тяжелых профессиональных инструментах.

    Постоянный ток (DC) — это то, что питают аккумуляторы, и оно используется в каждом беспроводном инструменте. Как и в случае с двигателями переменного тока, в инструментах с батарейным питанием могут использоваться как щеточные, так и бесщеточные двигатели постоянного тока (последний также известен как BLDC). Оба типа широко доступны, поэтому чаще всего возникают вопросы о бесщеточных двигателях по сравнению с щеточными.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Rel ated: Лучшие наборы электроинструментов

    Как работает коллекторный двигатель?

    Основные компоненты коллекторного двигателя размещены во внешней оболочке, содержащей постоянные (или статорные) магниты. Внутри этой оболочки находится ряд проволочных катушек, называемых якорем. Через середину якоря проходит приводной вал (или ротор), обеспечивающий механический привод. Коллекторный двигатель также имеет коллектор на конце якоря.

    Когда электричество проходит через якорь, якорь становится магнитным. Если полярность этого магнетизма такая же, как у постоянного магнита, то он отталкивается, заставляя якорь вращаться. Вместе с ним вращается центральный ротор, который приводит в действие патрон, пильный диск и т. д. Однако, когда якорь поворачивается наполовину, полярности будут противоположными. Поскольку противоположные полярности притягиваются, двигатель должен остановиться.

    Чтобы предотвратить это и обеспечить работу двигателя, установлены щетки, которые трутся о коллектор.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Одна щетка несет положительный заряд, другая отрицательный. Они обеспечивают постоянно меняющуюся полярность якоря, поэтому он продолжает отталкиваться. В результате двигатель продолжает вращаться.

    istockphoto.com

    Как работает бесщеточный двигатель?

    Итак, что такое бесщеточный двигатель и что означает бесщеточный двигатель? Бесщеточный двигатель по-прежнему содержит статор, якорь и ротор, но не имеет физического коммутатора. Как следует из названия, он также не содержит кистей.

    Эти детали заменены электронной схемой, называемой инвертором. Это создает одно постоянно вращающееся магнитное поле вокруг якоря для создания постоянного движения. Таким образом, двигатель этого типа не нуждается ни в физическом контакте щеток, ни в соответствующем коммутаторе.

    Rel ated: Действуйте с осторожностью: 10 электроинструментов, которые могут вас убить

    Бесщеточные двигатели более энергоэффективны.

    Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Щетки щеточных двигателей вызывают трение, а это означает, что часть выделяемой ими энергии используется для преодоления этого трения. Трение также приводит к потере напряжения, что снижает количество энергии, приводимой в движение инструментом.

    В бесщеточных двигателях отсутствует трение щеток; следовательно, они превращают гораздо больше произведенной электроэнергии в полезную энергию. Это особенно важно для инструментов с батарейным питанием, которые имеют ограниченное количество энергии, доступной на одну зарядку. Например, бесщеточная дрель может работать на 30-50% дольше, чем такая же аккумуляторная дрель, оснащенная щеточным двигателем.

    У бесщеточных двигателей есть и другие преимущества. Отсутствие сопротивления или связанного с этим тепловыделения означает, что бесщеточные двигатели могут достигать желаемой скорости быстрее, чем их щеточные аналоги, работать быстрее и дольше и (обычно) обеспечивают больший крутящий момент при эквивалентном потреблении энергии.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Коллекторные двигатели требуют большего обслуживания, чем бесщеточные.

    Трение щеток о щеточные коллекторы двигателя приводит к их износу. Очевидными признаками этого являются заикание двигателя или прерывистый пуск и остановка электроинструмента. Замена щеток технически несложна, и детали обычно доступны, но производители электроинструментов не всегда упрощают доступ к двигателю данного инструмента. Как минимум неудобно.

    В конце концов, коллекторы также могут изнашиваться, а конструкция двигателя может сделать замену невозможной. Даже если это практично, цена запасных частей может удешевить просто покупку нового инструмента. Особенно это касается бюджетных моделей, в которых чаще используются коллекторные двигатели.

    Бесщеточные электроинструменты, напротив, не имеют сменных частей и поэтому не требуют технического обслуживания. Они также, как правило, имеют значительно более длительный срок службы.

    Rel ated: Лучшие осциллирующие инструменты

    Фото: makitauk.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? com

    Бесщеточные двигатели более компактны и работают тише, чем щеточные двигатели.

    Отсутствие коммутаторов в бесколлекторных двигателях может сэкономить много места. В частности, бесщеточные дрели можно сделать очень компактными. Это также означает, что, когда физический размер электроинструмента не имеет большого значения, можно использовать более крупный и мощный двигатель. Например, обычно энергоемкие инструменты, такие как перфораторы, могут иметь повышенную производительность при сохранении размеров, аналогичных щеточным двигателям.

    Благодаря отсутствию трения и связанной с ним вибрации бесщеточные инструменты работают тише. Хотя это не особенно заметно для дрелей/шуруповертов, лобзиков и шлифовальных машин, это может иметь существенное значение для таких инструментов, как циркулярные пилы и рубанки. Снижение вибрации также помогает сделать такие инструменты, как перфораторы, более удобными в использовании в течение более длительного времени.

    Безопасность также является важным фактором.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Щеточные двигатели могут вызывать искрение, особенно если щетки изнашиваются и контакт становится нестабильным. В некоторых условиях это трение может представлять опасность возгорания или взрыва. Хотя могут потребоваться другие меры предосторожности, бесщеточные двигатели не создают искр, что делает их гораздо более безопасным вариантом.

    Коллекторные двигатели стоят меньше, чем бесщеточные.

    На данный момент все указывает на то, что бесщеточные двигатели являются явным победителем. Однако бесщеточный двигатель не всегда может быть лучшим выбором.

    Коллекторные двигатели существуют уже несколько поколений, поэтому они надежны и намного дешевле, чем бесщеточные двигатели. Когда дело доходит до выбора между бесщеточной или щеточной дрелью, последняя может предложить очень похожие характеристики и сопоставимую производительность всего за полцены. То же самое можно сказать и о других типах электроинструментов.

    Для профессиональных бесщеточных инструментов способность работать дольше и минимальные требования к обслуживанию могут дать большое преимущество.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Однако эти элементы обычно оказывают меньшее влияние на пользователя DIY. Может не иметь значения, если работа должна быть остановлена, чтобы зарядить аккумулятор. Если инструмент не используется очень часто, набор щеток может никогда не изнашиваться. В результате фактор обслуживания становится менее значимым. Если щеточный инструмент не используется весь день, каждый день, тот факт, что он немного шумнее, может быть не так важен.

    Для тех, кому нужна высокая производительность и долговечность на стройплощадке, бесщеточный двигатель имеет явные преимущества. В долгосрочной перспективе это, вероятно, окажется лучшим вложением. Однако, если вы ищете выгодную покупку, стоит подумать о беспроводном электроинструменте с щеточным двигателем.

    Разница между щеточным и бесщеточным двигателями

    Хотя наличие щеток является основным фактором, отличающим коллекторные и бесщеточные двигатели постоянного тока, это не единственное различие. На этой странице объясняются различия в том, как работают два типа двигателей и как они управляются.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Различные детали, используемые в щеточных и бесщеточных двигателях постоянного тока

    Двигатели состоят из статора и ротора. Магнитная сила, возникающая при протекании тока через катушку, заставляет ротор вращаться. Так работают все электродвигатели, независимо от того, щеточные они или бесщеточные.

    Однако существует разница между щеточными и бесщеточными двигателями в конструкции статора и ротора. Более того, в то время как наличие щеток и коллектора необходимо, учитывая, как щеточный двигатель постоянного тока достигает вращения, для бесщеточного двигателя постоянного тока вместо этого требуется схема привода.

    Коллекторный двигатель постоянного тока Бесщеточный двигатель постоянного тока
    Ротор Намотанный многослойный сердечник Постоянный магнит
    Статор Постоянный магнит Намотанный многослойный сердечник
    Управление Щетки и коллектор Магнитный датчик и цепь возбуждения

    Ротор щеточного двигателя постоянного тока имеет конструкцию, состоящую из намотанной катушки поверх многослойного сердечника и вала.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? При вращении ротора в магнитном поле вместе с ним вращается и коллектор, при этом контактируя поочередно с каждой из щеток. Каждый раз, когда коммутатор поворачивается от одной щетки к другой, он меняет направление тока в катушке, тем самым поддерживая циклическое движение ротора и приводя в действие двигатель. Управление скоростью и крутящим моментом коллекторного двигателя постоянного тока осуществляется путем изменения напряжения и тока.

    В бесщеточном двигателе постоянного тока, напротив, постоянный магнит является частью узла ротора. Более того, в то время как щетки и коллектор в коллекторном двигателе постоянного тока находятся в физическом контакте, в бесщеточном двигателе постоянного тока такого контакта нет. Вместо этого ток, протекающий через катушку, изменяется в соответствии с ориентацией магнитных полюсов ротора, которая определяется датчиком.

    Различная основная конструкция щеточных и бесщеточных двигателей постоянного тока

    В этом разделе содержится более подробная информация об этих различиях в управлении двумя типами двигателей.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Управление коллекторными двигателями постоянного тока

    Вращением коллекторных двигателей постоянного тока управляют щетки и коллектор. Статор содержит магнит возбуждения, и электрический ток протекает через катушку в роторе. То есть электрический контакт между щетками и коммутатором позволяет току течь от щетки к коммутатору, а затем к катушке. Этот ток в катушке создает магнитную силу (с направлением, определяемым правилом левой руки Флеминга), и это заставляет ротор вращаться. Однако направление магнитной силы смещается к центру, когда вращение приближается к 90°, и это приведет к остановке вращения.

    Чтобы избежать этого, ток отключается незадолго до того, как ротор достигает положения 90°. Ротор продолжает вращаться по инерции после 90°, пока ток снова не начнет течь, на этот раз в противоположном направлении. Это обратное направление тока перемещает ротор из положения 90° в противоположное положение 270°, где направление потока снова меняется на противоположное.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Другими словами, вращение ротора вызывает изменение направления тока через катушку каждые 180°, что, в свою очередь, поддерживает вращение.

    Управление крутящим моментом и скоростью двигателя осуществляется путем изменения тока в катушке без изменения геометрии катушки, количества витков или плотности потока магнита возбуждения. Чем выше ток, тем больше крутящий момент и тем быстрее вращается двигатель.

    Управление бесщеточными двигателями постоянного тока

    Управление работает по-другому в бесщеточных двигателях постоянного тока, так как обмотка сердечника находится в статоре, конфигурация, противоположная щеточным двигателям постоянного тока.

    Например, трехфазный бесщеточный двигатель постоянного тока с внешним ротором состоит из трех катушек статора, соединенных с шестью переключателями. Магнитная полярность (N или S) катушек определяется включением или выключением этих переключателей, и это делается таким образом, что ротор вращается. То есть поток тока регулируется так, чтобы чередовать магнитные полярности статора таким образом, чтобы магнитные силы притяжения и отталкивания заставляли ротор вращаться с высокой скоростью.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Элементы, составляющие схему управления бесщеточным двигателем постоянного тока, могут включать в себя датчик магнитной полярности для определения скорости двигателя, схему для сравнения фактической скорости двигателя с эталонной скоростью, схему для расчета требуемого напряжения привода и цепь привода, которая обеспечивает это напряжение.

    Коллекторный двигатель постоянного тока (слева) и бесщеточный двигатель постоянного тока (внутренний ротор BLDC: справа)r

    Различные риски, связанные с долговечностью и шумом

    Физический контакт между щетками и коллектором в щеточном двигателе постоянного тока означает, что эти детали изнашиваются по мере использования. Кроме того, связанные с этим риски электрических помех, искрения и акустического шума делают этот контакт проблематичным на высоких скоростях. В то время как коллекторные двигатели постоянного тока хороши для поддержания низких первоначальных затрат, необходимость технического обслуживания, такого как регулярный осмотр или замена деталей, может увеличить их долгосрочные затраты.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Между тем, отсутствие щеток означает, что бесщеточные двигатели постоянного тока не страдают от износа этих деталей или электрических помех, вызванных контактом щеток. Они просты в управлении по сравнению с щеточными двигателями постоянного тока, поскольку они могут использовать технику, называемую синусоидальным приводом, для обеспечения бесшумной работы с низким уровнем вибрации и электрического шума. Вот почему бесщеточные двигатели постоянного тока, как правило, выбирают для приложений, требующих двигателей с длительным сроком службы и высокой эффективностью.

    Отличается необходимостью датчика положения ротора

    Поскольку они полагаются на свою способность изменять направление тока, коллекторные двигатели постоянного тока не должны определять положение ротора.

    Бесщеточные двигатели постоянного тока, с другой стороны, нуждаются в этой возможности, потому что они управляются на основе магнитной полярности ротора, когда он вращается в разных положениях.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного? Определение положения ротора также помогает поддерживать стабильный контроль скорости и крутящего момента.

    Сводка

    В то время как щеточные двигатели постоянного тока имеют щетки и коммутатор, для бесщеточных двигателей постоянного тока требуется схема управления. Два типа двигателей также имеют противоположную конфигурацию в зависимости от того, расположены ли намотанные многослойные сердечники и постоянные магниты в статоре или в роторе. Эти различные различия следует учитывать при выборе лучшего двигателя для каждого применения.

    Решение проблем с бесщеточными двигателями постоянного тока

    ASPINA поставляет не только автономные бесщеточные двигатели постоянного тока, но и системные продукты, включающие системы привода и управления, а также механические конструкции. Они подкреплены всесторонней поддержкой, которая простирается от прототипирования до коммерческого производства и послепродажного обслуживания.
    ASPINA может предложить решения, адаптированные к функциям и характеристикам, которые требуются для различных отраслей промышленности, областей применения и продукции заказчика, а также для ваших конкретных производственных схем.Коллекторные и бесколлекторные двигатели: Чем отличается коллекторный двигатель от бесколлекторного?

    Ответить

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *