Щеточный электродвигатель: принцип работы, устройство и применение в бытовой технике — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроен щеточный электродвигатель. Каков принцип его работы. Где применяются щеточные двигатели в бытовой технике. Какие преимущества и недостатки у коллекторных двигателей. Как обслуживать щеточный электродвигатель.

Содержание

Устройство щеточного электродвигателя

Щеточный (коллекторный) электродвигатель состоит из следующих основных частей:

Статор — неподвижная часть с обмотками, создающими магнитное поле
Ротор (якорь) — вращающаяся часть с обмотками
Коллектор — устройство для подачи тока на обмотки ротора
Щетки — токосъемные элементы, контактирующие с коллектором
Подшипники — опоры для вращения ротора
Корпус — защитный кожух двигателя

Ключевой особенностью является наличие щеточно-коллекторного узла для передачи тока на вращающийся ротор. Именно он определяет название «щеточный» двигатель.

Принцип работы коллекторного двигателя

Принцип работы щеточного электродвигателя основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора:

При подаче напряжения на обмотки статора создается неподвижное магнитное поле
Ток через щетки и коллектор поступает на обмотки ротора, создавая вращающееся магнитное поле
Взаимодействие полей статора и ротора создает вращающий момент
Коллектор обеспечивает постоянное изменение направления тока в обмотках ротора при его вращении
В результате ротор непрерывно вращается, преобразуя электрическую энергию в механическую

Таким образом, коллекторный узел играет роль механического переключателя, обеспечивающего необходимую коммутацию тока в роторе.

Применение щеточных двигателей в бытовой технике

Коллекторные электродвигатели широко применяются в различной бытовой технике благодаря простоте конструкции и низкой стоимости. Наиболее распространенные области применения:

Пылесосы — привод основной турбины
Стиральные машины — привод барабана
Кухонные комбайны и блендеры — привод ножей и насадок

Электроинструменты — дрели, шуруповерты, болгарки
Фены и вентиляторы — привод крыльчатки
Автомобильные стеклоподъемники и дворники
Игрушки и модели с электроприводом

Щеточные двигатели удобны для применения в бытовой технике, так как могут работать напрямую от сети переменного тока или от аккумуляторов.

Преимущества и недостатки коллекторных двигателей

Щеточные электродвигатели имеют ряд достоинств и недостатков по сравнению с другими типами электродвигателей:

Преимущества:

Простая и недорогая конструкция
Возможность работы от постоянного и переменного тока
Хорошая управляемость и регулировка скорости
Высокий пусковой момент
Компактные размеры при высокой мощности

Недостатки:

Искрение на коллекторе при работе
Износ щеток и необходимость их замены

Шум и вибрации при вращении
Ограниченный ресурс работы
Низкий КПД на малых оборотах

Несмотря на недостатки, простота и дешевизна обеспечивают широкое применение коллекторных двигателей в бытовой технике.

Обслуживание щеточного электродвигателя

Для обеспечения длительной и надежной работы щеточный электродвигатель требует периодического обслуживания:

Проверка состояния и замена щеток по мере износа
Очистка коллектора от угольной пыли
Проверка и замена смазки в подшипниках
Контроль состояния обмоток и изоляции
Очистка вентиляционных отверстий

Своевременное обслуживание позволяет значительно продлить срок службы коллекторного двигателя и предотвратить его выход из строя.

Сравнение щеточных и бесщеточных двигателей

В последнее время все более широкое распространение получают бесщеточные (бесколлекторные) электродвигатели. Рассмотрим их основные отличия от щеточных:

Характеристика	Щеточные двигатели	Бесщеточные двигатели
Конструкция	Щетки и коллектор	Электронный коммутатор
КПД	70-80%	85-95%
Срок службы	1000-2000 часов	10000-20000 часов
Обслуживание	Требуется регулярно	Минимальное
Стоимость	Низкая	Высокая

Бесщеточные двигатели имеют ряд преимуществ, но их более высокая стоимость ограничивает применение в бытовой технике.

Перспективы развития коллекторных двигателей

Несмотря на конкуренцию со стороны бесщеточных двигателей, щеточные электродвигатели продолжают совершенствоваться:

Применение новых материалов для щеток и коллектора

Улучшение систем охлаждения
Оптимизация геометрии магнитной системы
Использование электронных систем управления
Повышение энергоэффективности

Это позволяет улучшить характеристики щеточных двигателей и сохранить их конкурентоспособность в определенных областях применения.

Заключение

Щеточные электродвигатели, несмотря на ряд недостатков, остаются важным типом электрических машин благодаря простоте и низкой стоимости. Они широко применяются в бытовой технике и электроинструментах. Понимание принципов работы и особенностей коллекторных двигателей позволяет эффективно их использовать и обслуживать.

Как работает коллекторный двигатель со щеточным механизмом в бытовой технике

Пылесос, кофемолка, дрель, перфоратор, триммер — далеко не полный перечень оборудования, в котором используется преобразование электрической энергии в механическую для работы бытовых устройств.

Они содержат сложные технические узлы, требуют умелого обращения, периодического осмотра, правильного обслуживания. При небрежной работе возникают различные поломки.

Материал статьи представляет советы домашнему мастеру, работающему с электрическими инструментами или планирующему самостоятельный ремонт электродвигателя с щеточным механизмом и коллектором. Текст наглядно дополняется схемами, картинками и видеороликом.

Предоставленная информация собрана с целью привлечь внимание пользователей к правилам эксплуатации бытовых приборов с коллекторным двигателем. Она поможет осознанно фиксировать возникающие дефекты работающей схемы, оперативно устранять их.

Содержание статьи

Компоновка и принцип работы

Подвижная часть коллекторного двигателя, как и любого другого, механически сбалансирована и закреплена в подшипниках вращения, вмонтированных в неподвижную станину.

Стационарный статор и вращающийся ротор имеют собственные обмотки из изолированного провода. По ним протекает электрический ток, создающий магнитные поля со своими полюсами: северным N и южным S.

При взаимодействии этих двух электромагнитных полей создается вращение ротора.

Поскольку к обеим обмоткам необходимо постоянно подводить напряжение, а ротор вращается, то для него смонтировано специальное устройство: коллектор с щеточным механизмом.

Электрическая схема

Для практических работ удобно пользоваться двумя видами ее представления:

упрощенным;
более подробным.

Упрощенное отображение

Способ позволяет очень просто представить подключение всех обмоток двигателя к схеме электрической сети.

Выключатель разрывает оба потенциала фазы и нуля или один из них. Через щетки с коллектором создается цепь тока по обмоткам ротора.

Принципиальная схема

В зависимости от конструктивных особенностей обмотки статора и ротора могут иметь дополнительные отводы для питания различных устройств управления и автоматики коллекторного двигателя или обходиться без них.

Термозащита исключает перегревание изоляции обмоток двигателя. Она снимает напряжение питания при срабатывании датчика, останавливая вращение ротора и исполнительного механизма.

Тахогенератор позволяет судить о скорости вращения ротора. У отдельных двигателей его заменяют датчиком Холла. Для передачи сигналов к этим устройствам тоже используются контакты коллекторных пластин.

Проблемные места конструкции

Чаще всего неисправности могут возникнуть в:

подшипниках:
щеточном коллекторном узле;
слое изоляции обмоток и проводов.

Подшипники

Их расположение выполняется по краям ротора с таким условием, чтобы максимально передавать осевую нагрузку крутящего момента.

У обычного бытового инструмента они могут повреждаться по двум основным причинам:

от неправильного приложения нагрузки:
в результате загрязнения.

Направления приложенных усилий

Подшипники бытового электроинструмента, как правило, не предназначены для восприятия боковых нагрузок. От частого их приложения, например, когда при работе дрелью нагружают не конец сверла, а прорезают щелевые отверстия его боком, на подшипниковый механизм передаются биения вала, создающие дополнительные люфты шариков в обоймах.

Работа в загрязненной среде

Коллекторный двигатель имеет воздушную систему охлаждения. Крыльчатка, надетая на ротор, забирает воздух через специальные щели в кожухе двигателя и прогоняет его по всему корпусу для отвода излишнего тепла от нагревающихся обмоток. Теплые потоки выбрасываются через специальные отверстия.

Если в помещении создана пыльная среда, то она будет засасываться внутрь корпуса и проникнет на подшипники и коллекторно-щеточный механизм. Возникнет абразивное воздействие на соприкасающихся при вращении частях, их преждевременный износ, а также нарушение электрической проводимости на контактах щеток.

Использование коллекторного двигателя не по назначению, например, сбор потока строительной пыли бытовым пылесосом вместо строительного, наиболее частая причина его поломки.

Отчего искрят щетки

Конструктивные особенности

При работе двигателя происходит постоянное трение щеток о контактные пластины коллектора, что требует периодического осмотра.

На рабочих поверхностях медных площадок появляется незначительный слой угольной пыли, как показано на фотографии. Это связано с расходом материала и износом щеток.

Этот процесс идет всегда при работе коллекторного двигателя. Даже при нормальном скольжении щетки создается незначительный разрыв цепи электрического тока. А это всегда связано с искрообразованием из-за возникновения переходных процессов и появлением микроскопических дуг. К тому же обмотки обладают высоким индуктивным сопротивлением.

Поэтому полностью исправный щеточный механизм при номинальной работе искрит, что не заметно взглядом, но ощущают чувствительные электронные приборы: телевизоры, компьютеры и другая техника. В схему их питания всегда устанавливают помехоподавляющие фильтры. Примером служит приведенная на сайте электрическая схема микроволновой печи с выделенным фрагментом зеленого цвета.

Износ материала щеток

Прижимаемая к коллекторной пластине токоведущая часть выполнена из угля. Ее объём изнашивается, а длина уменьшается. При этом ослабляется усилие нажима, создаваемое расправляемой пружиной.

Этот процесс может учитывается или не приниматься во внимание в разных конструкциях коллекторных двигателей.

Раритетные образцы

На старом двигателе выпуска 1960 года, приведенном в качестве примера, сжатие пружины осуществляется усилием завинчивания диэлектрической крышки.

Процесс установки щетки показан ниже.

Двигатель пылесоса

Описанная в статье об изготовлении самодельного триммера конструкция щеточного механизма имеет винт фиксации корпуса щетки.

Его установка показана на очередной фотографии. Обратите внимание, что сама щетка неоднократно стачивалась в процессе длительной работы и заменялась выточенным из угольного электрода батарейки по форме предыдущей.

При самостоятельном изготовлении щеток обращайте внимание на плотность ее входа в гнездо и перпендикулярное положение к оси вала. Если она будет меньшего размера, то при работе возникнет перекос. Он приведет к излишнему искрению и снижению ресурса двигателя.

Поэтому желательно использовать заводские щетки от производителя.
Существуют и другие технические решения этого вопроса.

Как проверить степень износа щетки

Основной метод связан с визуальным осмотром. В интернете можно встретить советы, рекомендующие прижать при работе двигателя щетку отверткой и оценить изменение оборотов ротора.

Это опасная операция, выполнять которую может только обученный и опытный персонал потому, что:

необходимо пользоваться защитными средствами: работа выполняется под напряжением;
существует вероятность создания короткого замыкания, ибо проверять придется обе щетки по очереди или одновременно и использовать отвертки с изолированными стержнями и наконечниками.

Если внешний осмотр показал, что длина щетки сильно уменьшена или рабочая поверхность имеет сколы, то ее необходимо просто заменить.

Загрязненный коллектор

Образование излишнего слоя угольной пыли с хорошими токопроводящими свойствами на пластинах может стать причиной их замыкания. Необходимо ее удалять не только с внешней поверхности, но и из промежутков между ними.

Графитовую пыль можно стереть слегка смоченной в спирте или бензине мягкой ветошью или убрать тонкой деревянной палочкой.

Когда коллекторные пластины потеряли первоначальную форму и стали с выемками, то их восстанавливают наждачной шкуркой с самым мелким зерном на токарных станках. Это сложная операция, требующая специального оборудования, но она способна продлить ресурс коллекторного двигателя.

Межвитковые замыкания в обмотках

Их образование на статоре или роторе резко снижает индуктивное сопротивление, ведет к появлению дополнительных искр между различными секциями коллектора и щеток. Возникает дополнительный перегрев.

Обмотка ротора

Поврежденную секцию в отдельных случаях можно наблюдать визуально по изменению цвета. Для выполнения электрических замеров потребуется точный омметр. Технологию проверки демонстрирует видео владельца altevaa TV “Проверка якоря коллекторного двигателя”.

Ремонт поврежденной обмотки ротора — операция сложная. Иногда проще купить новый.

Обмотка статора

Неисправность можно выявить замером активной составляющей электрического сопротивления по мостовой схеме у каждой полуобмотки. Но это тоже довольно сложно.

Пробой диэлектрического слоя изоляции

Кратко коснемся причин образования дефектов и защитных устройств, которыми необходимо пользоваться.

Как возникают неисправности

Медные провода жил всех обмоток покрыты слоем лака, который может повреждаться от:

неосторожно приложенных механических нагрузок;
при повышенной температуре.

От этих же факторов возникают дефекты изоляции питающих проводов с полихлорвиниловым покрытием.

В результате этих воздействий появляются следующие неисправности электрической схемы:

межвитковое замыкание, создающее дополнительный путь для протекания тока утечек, который значительно снижает рабочие характеристики двигателя;
короткое замыкание, способное выжечь провода.

Защитные устройства

Термореле

Встроенная во многие коллекторные двигатели функция защиты от перегрева работает автоматически. Когда оборудование отключается от его частой работы, то необходимо искать причину завышения температуры. К сожалению, часть пользователей старается заблокировать термореле. Это приводит к поломке с трудно восстанавливаемым ремонтом.

Автоматический выключатель

Ликвидация короткого замыкания и перегруза внутри электрической схемы двигателя возложена на бытовой автомат, питающий силовую розетку. Он устанавливается в квартирном щитке и по своим техническим характеристикам должен соответствовать рабочему и аварийному режиму коллекторного двигателя.

Без защиты налаженным автоматическим выключателем пользоваться инструментом с коллекторным двигателем опасно для жизни.

УЗО

Устройство защитного отключения предназначено для защиты работающего персонала от воздействия токов утечек, проникающих на открытые металлические или случайно контактирующие токопроводящие части корпуса.

УЗО предотвращает стекание потенциала фазы через тело человека на землю. Оно тоже устанавливается в квартирном щитке.

Для закрепления материала рекомендуем посмотреть ролик владельца slavnatik “Почему искрит болгарка”.

Напоминаем, что сейчас вам удобно задать вопросы в комментариях и поделиться статьей с друзьями в соц сетях.

Полезные товары

Что такое бесщеточные шуруповерты? Их плюсы и минусы | Шуруповерты и дрели | Блог

Все чаще на электроинструменте можно встретить надпись «Brushless motor». Это значит, что девайс оснащен бесщеточным электродвигателем постоянного тока. Действительно ли от этого есть толк или это очередная уловка маркетологов? Давайте разбираться на примере шуруповертов.

Мы будем говорить о шуруповертах как о наиболее востребованном электроинструменте в арсенале домашнего мастера (кто крутил саморезы отверткой, тот поймет). Но тезисы материала безоговорочно распространяются на весь электроинструмент, оснащенный бесщеточными двигателями.

Конструкция и принцип действия

«Brushless motor» в буквальном переводе означает бесщеточный двигатель, в конструкции которого отсутствует коллектор и щеточный узел. Также можно встретить сокращение BLDC, которым именуют бесщеточный электродвигатель постоянного тока.

^{Классический коллекторный двигатель}

Щеточный узел — это механическая контактная часть якоря электродвигателя. С помощью него через пластины коллектора подается напряжение на обмотку якоря. Электрический ток, протекая по проводнику, вызывает электромагнитное поле. Магнитное поле обмотки якоря, взаимодействуя с постоянным магнитным полем статорных обмоток, приводит к возникновению крутящего момента на валу электродвигателя и его вращению. Чтобы вращение вала сохранялось постоянно, напряжение на отдельные проводники якорной обмотки нужно подавать в определенной последовательности. Электрический ток должен протекать по рамкам якорной обмотки в нужный момент, а электромагнитное поле, наводимое в проводниках, взаимодействовало с постоянным магнитным полем обмоток статора. В двигателе постоянного тока эту функцию выполняет коллекторный узел на якоре электродвигателя.

В бесщеточном электродвигателе коллектор и щетки отсутствуют, но принцип взаимодействия постоянного магнитного поля якоря с электромагнитным полем обмоток статора остается неизменным. Только в BLDC моторе нужно подавать постоянное напряжение на обмотки статора в определенные интервалы времени, имитируя работу коллектора.

Как правило, в конструкции статора бесщеточного мотора используются три пары обмоток, и напряжение на них подается поочередно. При подаче напряжения на первую пару обмоток якорь с постоянными магнитами поворачивается, выравнивая свое положение в соответствии с направлением силовых линий возникшего магнитного поля. В этот момент напряжение с первой пары обмоток снимается и подается на вторую пару. Поскольку якорь электродвигателя обладает определенным моментом инерции, он не останавливается моментально, а продолжает свое вращение, и его магниты начинают взаимодействовать со следующим магнитным полем. Так продолжается до тех пор, пока на обмотки статора поочередно подается напряжение.

Это упрощенная схема работы Brushless мотора. На самом деле, для усиления крутящего момента и исключения «провалов» его полки, в работе постоянно находятся две пары обмоток. Одна из них притягивает постоянные магниты якоря в моменты, когда они находятся до средней линии полюса катушки, а вторая подталкивает, как только полюс катушки пройден центральной частью постоянного магнита якоря. На первую пару катушек подается напряжение прямой полярности, а на вторую — обратной.

Для определения, на какие пары катушек нужно подать напряжение и какой полярности, в системе установлен датчик положения ротора. Он состоит из трех датчиков Холла, дающих контроллеру сигнал о необходимости формирования напряжения на каждой из пар катушек статора.

На видео наглядно проиллюстрирована работа бесщеточного двигателя:

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 %. 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.

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.

Перспективы бесщеточных шуруповертов на рынке электроинструмента

Переход на бесщеточные инструменты неизбежен, поскольку они выгодны в первую очередь самим производителям ввиду унификации производственных процессов, уменьшению количества составных частей и улучшения технических характеристик выпускаемых моделей. Конечному пользователю такой переход абсолютно ничем не грозит. Шуруповерты как закручивали винты и саморезы, так и будут, исходя из своих технических возможностей.

Для профессиональной деятельности однозначно стоит смотреть в сторону бесщеточных моделей. Они экономичней, шустрее и надежней. Каждый рубль, вложенный в их покупку, окупится сторицей.

А вот домашнему мастеру стоит взвесить все «за» и «против», реально оценить возможную загруженность инструмента и свою готовность отдать больше денег за современные технологии.

Бесщеточный двигатель принцип работы

Как устроен бесщеточный двигатель

Работа бесщеточного электродвигателя основывается на электрических приводах, создающих магнитное вращающееся поле.

В настоящее время существует несколько типов устройств, имеющих различные характеристики.

С развитием технологий и использованием новых материалов, отличающихся высокой коэрцитивной силой и достаточным уровнем магнитного насыщения, стало возможным получение сильного магнитного поля и, как следствие, вентильных конструкций нового вида, в которых отсутствует обмотка на роторных элементах или стартере.

Обширное распространение переключателей полупроводникового типа с высокой мощностью и приемлемой стоимостью ускорило создание подобных конструкций, облегчило исполнение и избавило от множества сложностей с коммутацией.

Использование

Бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами встречается в основном в устройствах с мощностью в пределах 5 кВт.

В более мощной аппаратуре их применение нерационально.

Магниты в двигателях данного типа отличаются особой чувствительностью к высоким температурам и сильным полям.

Двигатели активно используются в электрических мотоциклах, автомобильных приводах благодаря отсутствию трения в коллекторе.

Описание и принцип работы

Бесщеточный (бесколлекторный) двигатель постоянного тока очень похож на двигатель постоянного тока с постоянными магнитами, но не имеет щеток для замены или износа из-за искрения коммутатора.

Поэтому в роторе выделяется мало тепла, что увеличивает срок службы двигателей.

Конструкция бесщеточного двигателя устраняет необходимость в щетках благодаря более сложной схеме привода, в которой магнитное поле ротора является постоянным магнитом, который всегда синхронизирован с полем статора, что позволяет более точно контролировать скорость и крутящий момент.

Управление бесщеточными двигателями постоянного тока очень отличается от обычного щеточного двигателя постоянного тока тем, что этот тип двигателя включает в себя некоторые средства для определения углового положения роторов (или магнитных полюсов), необходимые для получения сигналов обратной связи, необходимых для управления переключением полупроводников.

Появление процессорной техники и силовых транзисторов позволило конструкторам отказаться от узла механической коммутации и изменить роль ротора и статора в электромоторе постоянного тока.

Принцип работы БДКП

В бесколлекторном электродвигателе роль механического коммутатора выполняет электронный преобразователь. Это позволяет осуществить «вывернутая наизнанку» схема БДКП — его обмотки расположены на статоре, что исключает необходимость в коллекторе.

Иными словами, основное принципиальное различие между классическим двигателем и БДКП в том, что вместо стационарных магнитов и вращающихся катушек последний состоит из неподвижных обмоток и вращающихся магнитов. Несмотря на то что сама коммутация в нём происходит похожим образом, её физическая реализация в бесщёточных приводах гораздо более сложна.

Как работает коллекторная машина

Чтобы произвести запуск коллекторного двигателя, потребуется подать напряжение на обмотку возбуждения, которая расположена непосредственно на якоре. При этом образуется постоянное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитами на статоре, в результате чего проворачиваются якорь и коллектор, закрепленный на нём. При этом подается питание на следующую обмотку, происходит повтор цикла.

Как осуществляется управление

Электронный блок управления позволяет провести коммутацию обмоток привода. Для определения момента переключения при помощи драйвера отслеживается положение ротора по датчику Холла, установленном на приводе.

В том случае, если нет таких устройств, необходимо считывать обратное напряжение.

Оно генерируется в катушках статора, не подключенных на данный момент времени.

Контроллер — это аппаратно-программный комплекс, он позволяет отслеживать все изменения и максимально точно задавать порядок коммутации.

Трехфазные бесколлекторные электродвигатели

Очень много бесколлекторных электродвигателей для авиамоделей выполняется под питание постоянным током.

Но существуют и трехфазные экземпляры, в которых устанавливаются преобразователи.

Они позволяют из постоянного напряжения сделать трехфазные импульсы.

Работа происходит следующим образом:

На катушку «А» поступают импульсы с положительным значением. На катушку «В» — с отрицательным значением. В результате этого якорь начнет двигаться. Датчики фиксируют смещение и подаётся сигнал на контроллер для осуществления следующей коммутации.
Происходит отключение катушки «А», при этом импульс положительного значения поступает на обмотку «С». Коммутация обмотки «В» не претерпевает изменений.
На катушку «С» попадается положительный импульс, а отрицательный поступает на «А».

Затем вступает в работу пара «А» и «В». На них и подаются положительные отрицательные значения импульсов соответственно.
Затем положительный импульс опять поступает на катушку «В», а отрицательный на «С».
На последнем этапе происходит включение катушки «А», на которую поступает положительный импульс, и отрицательный идет к С.

И после этого происходит повтор всего цикла.

Преимущества использования

Изготовить своими руками бесколлекторный электродвигатель сложно, а реализовать микроконтроллерное управление практически невозможно. Поэтому лучше всего использовать готовые промышленные образцы.

Но обязательно учитывайте достоинства, которые получает привод при использовании бесколлекторных электродвигателей:

Существенно больший ресурс, нежели у коллекторных машин.
Высокий уровень КПД.
Мощность выше, нежели у коллекторных моторов.
Скорость вращения набирается намного быстрее.
Во время работы не образуются искры, поэтому их можно использовать в условиях с высокой пожарной опасностью.
Очень простая эксплуатация привода.
При работе не нужно использовать дополнительные компоненты для охлаждения.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Как устроен бесщеточный двигатель

Работа бесщеточного электродвигателя основывается на электрических приводах, создающих магнитное вращающееся поле. В настоящее время существует несколько типов устройств, имеющих различные характеристики. С развитием технологий и использованием новых материалов, отличающихся высокой коэрцитивной силой и достаточным уровнем магнитного насыщения, стало возможным получение сильного магнитного поля и, как следствие, вентильных конструкций нового вида, в которых отсутствует обмотка на роторных элементах или стартере. Обширное распространение переключателей полупроводникового типа с высокой мощностью и приемлемой стоимостью ускорило создание подобных конструкций, облегчило исполнение и избавило от множества сложностей с коммутацией.

Принцип работы

Увеличение надежности, уменьшение цены и более простое изготовление обеспечивается отсутствием механических коммутационных элементов, обмотки ротора и постоянных магнитов. При этом повышение результативности возможно благодаря уменьшению потерь трения в коллекторной системе. Бесщеточный двигатель может функционировать на переменном либо непрерывном токе. Последний вариант отличается заметным сходством с коллекторными двигателями. Его характерной особенностью является формирование магнитного вращающегося поля и применение импульсного тока. В его основе присутствует электронный коммутатор, из-за чего повышается сложность конструкции.

Вычисление положения

Генерирование импульсов происходит в управляющей системе после сигнала, отражающего положение ротора. От стремительности вращения мотора напрямую зависит степень напряжения и подачи. Датчик в стартере определяет положение ротора и подает электрический сигнал. Вместе с магнитными полюсами, проходящими рядом с датчиком, меняется амплитуда сигнала. Также существуют бездатчиковые методики установления положения, к их числу относятся точки прохождения тока и преобразователи. ШИМ на входящих зажимах обеспечивают сохранение переменного уровня напряжения и управление мощностью.

Для ротора с неизменными магнитами подведение тока необязательно, благодаря чему отсутствуют потери в обмотке ротора. Бесщеточный двигатель для шуруповерта отличается низким уровнем инерции, обеспечиваемым отсутствием обмоток и механизированного коллектора. Таким образом появилась возможность использования на высоких скоростях без искрения и электромагнитного шума. Высокие значения тока и упрощение рассеивания тепла достигаются размещением нагревающих цепей на статоре. Стоит также отметить наличие электронного встроенного блока на некоторых моделях.

Магнитные элементы

Расположение магнитов может быть различным в соответствии с размерами двигателя, к примеру, на полюсах или по всему ротору. Создание качественных магнитов с большей мощностью возможно благодаря использованию неодима в сочетании с бором и железом. Несмотря на высокие показатели эксплуатации, бесщеточный двигатель для шуруповерта с постоянными магнитами обладает некоторыми недостатками, в их числе утрата магнитных характеристик при высоких температурах. Но они отличаются большей эффективностью и отсутствием потерь по сравнению с машинами, в конструкции которых имеются обмотки.

Импульсы инвертора определяют скорость вращения механизма. При неизменной питающей частоте работа двигателя осуществляется с постоянной скоростью в разомкнутой системе. Соответственно, скорость вращения меняется в зависимости от уровня питающей частоты.

Характеристики

Вентильный электродвигатель работает в установленных режимах и имеет функционал щеточного аналога, скорость которого зависит от приложенного напряжения. Механизм обладает множеством достоинств:

отсутствие изменений при намагничивании и утечке тока;
соответствие скорости вращения и самого вращающего момента;
скорость не ограничивается центробежной силой, влияющей на коллектор и роторную электрообмотку;
нет необходимости в коммутаторе и обмотке возбуждения;
используемые магниты отличаются небольшим весом и компактными размерами;
высокий момент силы;
энергонасыщенность и эффективность.

Использование

Бесщеточный двигатель постоянного тока с постоянными магнитами встречается в основном в устройствах с мощностью в пределах 5 кВт. В более мощной аппаратуре их применение нерационально. Также стоит отметить, что магниты в двигателях данного типа отличаются особой чувствительностью к высоким температурам и сильным полям. Индукционные и щеточные варианты лишены таких недостатков. Двигатели активно используются в электрических мотоциклах, автомобильных приводах благодаря отсутствию трения в коллекторе. Среди особенностей нужно выделить равномерность вращающего момента и тока, что обеспечивает снижение акустического шума.

Мотор для щеточной машины по лучшей цене — Выгодные предложения на мотор для щеточной машины от глобальных продавцов моторов для щеточной машины

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для двигателя щеточной машины. К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене.Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как этот двигатель верхней щеточной машины вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что купили мотор для щеточной машины на AliExpress. Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в моторе щеточной машины и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов.Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь. А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца. Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет. Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести мотор для щеточной машины по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы. На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Комплект двигателя щеток по лучшей цене — Отличные предложения на комплект двигателя щеток от глобальных продавцов комплектов двигателей щеток

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для набора щеточного двигателя.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот комплект двигателя верхней щетки должен стать одним из самых востребованных бестселлеров в кратчайшие сроки. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели щеточный моторный комплект на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в комплекте двигателя со щеткой и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести Brush motor kit по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните лучший опыт покупок прямо здесь.

Выбор между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока

Было время, когда двигатели BLDC были зарезервированы для приложений управления движением. Сегодняшние более экономичные и удобные в использовании двигатели BLDC нашли более широкое применение в промышленности и даже в некоторых потребительских приложениях.Allied Motion делит наши двигатели BLDC на три класса: двигатели BLDC общего назначения, бесщеточные серводвигатели и бесщеточные моментные двигатели.

Двигатели BLDC общего назначения

Двигатели

BLDC общего назначения предназначены в первую очередь для коммерческих и промышленных применений общего назначения, особенно для тех, которые не требуют жесткого контроля скорости или положения двигателя, например для вентиляторов, нагнетателей или компрессоров. Обычно это двигатели трапециевидной формы, которые управляются шестиступенчатыми приводами.Они часто работают без обратной связи с обратной связью, используя управление BEMF для приложений низкого уровня и бессенсорное векторное управление для более требовательных случаев использования.

Двигатели BLDC общего назначения имеют преимущество перед конкурирующими технологиями с точки зрения минимального обслуживания и компактных форм-факторов. Их высокая эффективность делает их идеальными для портативных устройств с батарейным питанием, которым требуется оптимальное время автономной работы. Электродвигатель BLDC общего назначения с датчиком BEMF может быть хорошим решением для таких применений, как кровати для транспортировки пациентов, лодочные подъемники, рабочие инструменты с электроприводом и оборудование для мытья полов. Для более требовательных случаев использования, таких как центрифуги и оборудование для каротажа скважин, бессенсорное векторное управление обеспечивает производительность, сопоставимую с показателями на эффекте Холла, без уязвимости и энергопотребления бортовой электроники.

В последние годы двигатели BLDC также использовались для приведения в действие гидравлических насосов в подъемных устройствах, таких как подъемники, сборщики вишни, погрузчики, транзитные автобусы и грузовики класса 8. Эти двигатели более эффективны, экологичны и являются лучшей альтернативой прежней практике питания гидравлики от двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.

Бесщеточные серводвигатели

Бесщеточные серводвигатели — это разновидность двигателей BLDC, предназначенных для приложений, требующих точного позиционирования и / или высоких скоростей. Как упоминалось выше, это обычно синусоидальные двигатели BLDC с питанием от контроллеров с синусоидальной коммутацией. Используя обратную связь с обратной связью, эти двигатели обеспечивают быстрый и точный отклик в высокодинамичных приложениях, для которых быстрое и точное отслеживание траекторий и точное позиционирование являются ключевыми критериями.

Приложения

Sweet Spot включают робототехнику, оборудование для захвата и размещения, производство полупроводников, испытательное и упаковочное оборудование, оси станков и аналогичные приложения, в которых преимущества сервоуправления необходимы для достижения требуемой производительности.

Бесщеточные моментные двигатели

Для некоторых приложений требуется очень высокая плотность крутящего момента, высокий крутящий момент на очень низких скоростях или и то, и другое. Для этих типов систем бесщеточные моментные двигатели являются очень хорошим решением.Можно получить точное низкоскоростное позиционирование со стандартными двигателями BLDC, добавив редуктор, но они создают проблемы с потерями передачи мощности, механической податливостью и / или потерянным ходом / люфтом.

Мотор-редукторы

также увеличивают сложность и необходимость технического обслуживания, а также добавляют точки отказа. Бесщеточный моментный двигатель — лучшее решение.

Специализированная подгруппа серводвигателей, моментные двигатели имеют большее количество полюсов и больший диаметр, чем другие двигатели BLDC. Эта комбинация позволяет им обеспечивать более высокую плотность крутящего момента и обеспечивать более высокий крутящий момент на низкой скорости.Моментные двигатели обычно встраиваются непосредственно в механизм, которым они должны приводить, вместо соединения через промежуточные механизмы, такие как шарико-винтовые пары или редукторы. Кроме того, конструкции, как правило, имеют форму блина (большой диаметр, короткая осевая длина) с относительно большим сквозным отверстием в центре, которое обеспечивает варианты конструкции для пропускания оптических лучей, кабелей или водопровода через двигатель. Приложения включают роботизированные суставы, имитаторы полета, многокоординатные подвесы слежения и позиционирования, автоматизированное управление транспортным средством на основе GPS и широкоформатные кинопроекторы, и это лишь некоторые из них.

Engineering основана на поиске наилучшего решения для приложения. Наличие щеточных и бесщеточных конструкций позволяет технологии двигателей постоянного тока удовлетворять широкий спектр потребностей. Для недорогих промышленных приложений, в которых цена является наиболее важной, а производительность — второстепенной, щеточные двигатели постоянного тока могут очень хорошо служить этой цели. Разработчики оборудования с более высокими требованиями найдут лучшие варианты в категории двигателей BLDC, включая двигатели BLDC общего назначения, серводвигатели BLDC и моментные двигатели BLDC.Благодаря целому ряду преимуществ, включая более высокую эффективность, меньшее загрязнение и электромагнитные помехи, меньшие затраты на техническое обслуживание, компактный размер, меньший вес и улучшенное рассеивание тепла, двигатели BLDC находят все большее применение в широком спектре отраслей и приложений.

Multirotor Motor Guide — RotorDrone

С чего начать? Сначала определитесь с размером двигателя

Сначала ответьте на эти два вопроса:

Каков общий вес вашего квадрокоптера?
Какой размер кадра?

Общий вес вашего квадрокоптера может быть вашим лучшим предположением, поскольку вы еще не построили его. Он должен включать в себя все: рамку, полетный контроллер, PDB, провода, моторы, аккумулятор, полезную нагрузку (например, HD-камеру и стабилизаторы) и так далее.

Если вы знаете размер рамы, вы можете определить правильный размер гребного винта.

Используя вес и размер гребного винта, вы можете вычислить общую тягу, необходимую двигателям для взлета и полета квадрокоптера на скорости.

Отношение тяги к массе

Общее правило состоит в том, что двигатели должны обеспечивать вдвое большую тягу, чем общий вес квадроцикла.Если тяга, обеспечиваемая двигателями, слишком мала, квадроцикл не будет хорошо реагировать на ваше управление и даже может испытывать проблемы при взлете.

Например, если у нас есть квадрокоптер, который весит 1 кг, совокупная тяга, создаваемая двигателями при 100% дроссельной заслонке, должна быть не менее 2 кг, или 500 г для каждого двигателя (это умножается на 4 для квадрокоптера).

Это даст вам лучший контроль, а также позволит разместить дополнительную полезную нагрузку в дальнейшем (например, более тяжелые камеры или, возможно, дополнительные батареи для увеличения времени полета).

Типоразмер двигателя и КВ

Бесщеточные двигатели обычно обозначаются четырехзначным числом, например ** ##. где числа «**» — это ширина статора, а «##» — высота статора. По сути, чем шире и выше двигатель, тем больше числа и тем больший крутящий момент он может создать.

кВ — еще один важный параметр. Это теоретическое увеличение оборотов двигателя (оборотов в минуту) при повышении напряжения на 1 вольт без нагрузки. Например, при работе двигателей 2300KV с батареей 3S LiPo (12.6V) двигатель будет вращаться со скоростью около 28980 об / мин. (2300 x 12,6 В = 28980) Это только оценка.

В любом случае, после того как вы установите гребной винт на двигатель, частота вращения не будет такой высокой из-за сопротивления пропеллера. Двигатели с более высоким KV будут вращать гребной винт быстрее с меньшим крутящим моментом, а двигатели с более низким KV создают более высокий крутящий момент с меньшим вращением. Стойки большего размера сочетаются с двигателями с низким KV, а стойки меньшего размера — с двигателями с высоким KV.

При выборе двигателя и гребного винта важно найти баланс между оборотами и крутящим моментом.

За счет сочетания двигателей с высоким KV и очень больших гребных винтов, двигатели будут пытаться вращать их быстро, как это было бы с меньшими винтами, и это потребует большого тока и произведет чрезмерное количество тепла.

N и P

Нечасто можно встретить что-то вроде «12Н14П». Число перед буквой N относится к количеству электромагнитов в статоре, а число перед буквой P относится к количеству постоянных магнитов в двигателе.

Большинство двигателей имеют такое же расположение 12N14P, однако некоторые двигатели с более низким KV имеют больше электромагнитов и долговечных магнитов для увеличения крутящего момента и повышения производительности (и были бы более дорогостоящими).

Размер рамы = Размер стойки = Размер двигателя и КВ

В подавляющем большинстве случаев знание размера рамы позволяет нам оценить, какой двигатель нам следует использовать. Это основано на том, что размер рамы ограничивает размер стойки, а ее размер ограничивает размер двигателя и киловольтную мощность.

В приведенной ниже таблице приводятся некоторые соображения, и она основана на использовании батареи 4S LiPo. Размер рамы относится к колесной базе (также известной как расстояние от двигателя до двигателя).

Размер рамы	Размер стойки	Размер двигателя	КВ
150 мм или меньше	3 ″ или меньше	1306 или меньше	3000кВ или выше
180 мм	4 ″	1806	2600КВ
210 мм	5 ″	2204-2206	2300КВ-2600КВ
250 мм	6 ″	2204-2208	2000КВ-2300КВ
350 мм	7 ″	2208	1600KV
450 мм	8 ″, 9 ″, 10 ″	2212 или больше	1000кВ или ниже

Напряжение и ток потребления

Также важно понимать, что напряжение в значительной степени повлияет на выбор двигателя и гребного винта. Ваш двигатель будет пытаться вращаться быстрее при подключении более высокого напряжения, а также потребляет более высокий ток.

Что такое щеточные электродвигатели постоянного тока

Технические характеристики:

Размеры: 8 мм (диаметр) x 23 мм (длина)
Напряжение: 3,2 В
кВ: 13000+
Терминальное сопротивление: 0,63 Ом
Об / мин без нагрузки: 37850
Ток без нагрузки: 130 мА
Постоянный крутящий момент: 0,79 мНм / А
Масса мотора: 6.2 г

Сравнение двигателей

После того, как вы определились с размером и КВ двигателей, прежде чем выбрать лучший двигатель для вашего приложения, вам следует рассмотреть сопутствующие компоненты:

Тяга
Текущий розыгрыш
КПД
Вес — момент инерции

Выбор здесь действительно зависит от ваших предпочтений и требований к характеристикам вашего самолета.

Более высокая тяга дает вам лучшую скорость, кроме того, вам нужно посмотреть на эффективность, чтобы убедиться, что он не использует огромное количество энергии, превышающее ваше вспомогательное оборудование (аккумулятор, контроль скорости).

Точно так же ваш выбор двигателя и гребного винта повлияет на ваш выбор батарей. Если ваш квадроцикл потребляет большой ток на полном газу, максимальная скорость разряда вашей батареи должна быть такой, чтобы она могла обеспечивать необходимую мощность, и чтобы они не перегревались и не вздувались (именно здесь C рейтинг входит).

Дополнительные советы по эффективности двигателя

Мультикоптер более производительный и эффективный, когда он настолько легкий, насколько можно было ожидать в данных обстоятельствах.Вы можете найти правильный баланс при выборе LiPo аккумуляторов для своего мультикоптера.
Аккумулятор и вес являются ключевыми факторами, которые мы должны учитывать в отношении общей энергоэффективности. При выборе двигателей, помимо KV и тяги, нам также необходимо обратить внимание на производительность двигателя.
То же самое и с бесщеточным двигателем: чем выше мощность, тем лучше. Двигатель, работающий на 70%, производит 70% мощности и 30% тепла. Двигатель с эффективностью 90% производит 90% мощности и 10% тепла.

Характеристики двигателей, которые необходимо учитывать

Цельный / полый вал
Тип магнитов (N52, N54)
Дуговые магниты
Меньшие воздушные зазоры
Паяльники на двигателе
Интеграция контроля скорости
Тип охлаждения

Разница между щеточными двигателями постоянного тока и бесщеточными двигателями

«Щеточный» двигатель постоянного тока имеет вращающийся якорь (набор катушек с намотанной проволокой), который действует как электромагнит с двумя полюсами.Поворотный переключатель, называемый коммутатором, дважды за цикл меняет направление электрического тока, чтобы он протекал через якорь, так что полюса электромагнита толкаются и притягиваются к постоянным магнитам снаружи двигателя.

В «бесщеточном» двигателе постоянного тока щетки не используются. Он использует постоянный магнит и выполняет переключение путем электронного переключения полярности. Чтобы сделать это управляемым способом, требуются механизм обратной связи по скорости и электронный контроллер.Контроллер может быть установлен на двигателе или может быть отдельным элементом.

Применение
Бесщеточный двигатель: широко используется в машинах, требующих высокой скорости вращения и регулируемой мощности.
Щеточный двигатель: широко используется в двигателях вентиляторов, электроинструментах и т. Д.
Срок службы
Бесщеточный двигатель: срок службы более одной тысячи часов
Щеточный двигатель: срок службы менее тысячи часов.
Энергосбережение:
Бесщеточный двигатель гораздо более эффективен и экономичен, чем щеточные двигатели.Во время чистки двигателя требуется техническое обслуживание для своевременной замены угольных щеток, в противном случае двигатель может быть поврежден.

Щеточные двигатели постоянного тока — это двигатели с механической коммутацией, которые подходят для высокоскоростных приложений. Щеточные двигатели постоянного тока просты в производстве и экономичны, когда не требуется долгий срок службы.

Почему щеточный двигатель постоянного тока?

Матовый электродвигатель постоянного тока — классический электродвигатель, который используется в таких приложениях, как моторизованные игрушки, бытовая техника и компьютерная периферия.Этот тип двигателя недорогой, эффективный и полезен для обеспечения высокой скорости и мощности в относительно небольшом корпусе.

Как работает щеточный DC?

Этот тип двигателя постоянного тока имеет устройство с разрезным кольцом, называемое коммутатором вокруг середины. При подаче питания постоянного тока электромагнитная энергия отталкивает якорь, вызывая вращение.

Матовый мотор Плюсы

Двухпроводное управление
Сменные щетки для увеличения срока службы
Низкая стоимость строительства
Простое и недорогое управление
Для фиксированных скоростей не требуется контроллер
Работает в экстремальных условиях из-за отсутствия электроники

Матовый мотор против

Требуется периодическое обслуживание
Скорость / крутящий момент умеренно ровные. На более высоких скоростях трение щетки увеличивается, что снижает полезный крутящий момент
Плохой отвод тепла из-за внутренней конструкции ротора
Повышенная инерция ротора, ограничивающая динамические характеристики.
Более низкий диапазон скоростей из-за механических ограничений щеток
Brush Arcing генерирует шум, вызывающий EMI

Как найти электродвигатель постоянного тока с щеткой, подходящий именно вам?

Существует множество различных типов щеточных двигателей, плоских или прямоугольных для подачи и загрузки, а круглые в основном используются для шпинделей.Вы также можете выбрать щеточный двигатель в соответствии с номинальной нагрузкой / скоростью вращения и требуемыми характеристиками крутящего момента / скорости.

Выбор по номинальной нагрузке / скорости вращения

Типичные характеристики крутящего момента / скорости для каждого типоразмера двигателя показаны ниже для справки при выборе двигателя.

	Номинальное напряжение (В)	Диапазон напряжения (В)	Номинальная нагрузка (мНм)	Пусковой крутящий момент (мНм)	Номинальная скорость нагрузки (об / мин)
PYN13	3.0	0 ~ 4,0	0,1 (1 гс · см)	0,4	17 900
PNN3	1,5	0 ~ 3,0	0,03 (0,3 гс · см)	0,09	8 200
PNN7	1,5	0 ~ 3,0	0,1 (1 гс · см)	0,23	5,600
PNN13	3,0	1,0 ~ 4,0	0,15 （1,5 гс · см)	0,5 ~ 0,6	8900 ~ 12000
ПКН７	2.0	0 ~ 4,5	0,2 (2 гс. См)	0,4 ~ 0,6	3790 ~ 7050
ПКН12	3,0	0 ~ 4,5	0,2 (2 гс. См)	0,63 ~ 0,9	7250 ~ 10540
M1N6	3 ~ 5	1,0 ~ 6,0	0,2 ~ 0,3 (2 ~ 3 гс · см)	0,67 ~ 2,07	5980 ~ 15600
M１N10	2 ~ 5	0,5 ~ 8,0	0,2 ~ 0,3 (2 ~ 3 гс · см)	0.78 ~ 1,90	3010 ~ 11220
PPN７	2,5 ~ 6,0	1,0 ~ 7,5	0,1 ~ 0,5 (1 ~ 5 гс · см)	0,68 ~ 2,88	2600 ~ 11600
ППН13	2,0 ~ 9,6	1,0 ~ 11,0	0,2 ~ 1,47 (2 ~ 15 гс · см)	1,37 ~ 4,08	2700 ~ 9700
PWN10	6,0 ~ 12,0	5,0 ~ 12,0	1,96 (20 гсм)	5,2 ~ 9,5	4870 ~ 8400
PAN14	12.0	9,0 ~ 14,5	10,0 (102 гс · см)	35,40	9 730
MXN13	6,0 ~ 12,0	3,0 ~ 14,0	2,9 ~ 4,9 (30 ~ 50 гс · см)	8,83 ~ 13,73	1900 ~ 4520
MDN1	2,0	0,7 ~ 6,0	0,29 (3 г. см)	0,8 ~ 1,1	1360 ~ 2250
MDN2	2,0 ~ 5,0	0,7 ~ 6,0	0,39 ~ 1.47 (4 ~ 15г. См)	1,2 ~ 2,8	2750 ~ 2900
MDN3	2 ~ 3	0,7 ~ 6,0	0,39 (4gf.cm)	1,2 ~ 2,8	1480 ~ 2590

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Традиционно многие потребности в двигателях удовлетворяются с помощью щеточных двигателей постоянного тока. Эти двигатели используют щетки для перемещения коллектора, который создает крутящий момент, необходимый для его работы. В бесщеточном двигателе коммутация осуществляется электронным способом.Нет необходимости в щетках, поскольку крутящий момент является функцией электронного воздействия бесщеточного двигателя на коммутатор.

Зачем нужен бесщеточный двигатель?

С бесщеточным двигателем постоянного тока, также называемым двигателем BLDC, никогда не нужно беспокоиться о состоянии щеток, которое может потребовать вывода двигателя из эксплуатации и восстановления. Бесщеточные двигатели могут быть столь же эффективны для высокоскоростной работы, как и щеточные двигатели, если не больше, а поскольку нет щеток, которые нужно заменить, срок службы бесщеточных может превышать 10 000 часов.

Для проекта, где двигатель будет использоваться только в течение короткого времени, щеточный двигатель постоянного тока может быть достаточным и экономически эффективным. Но если он будет работать непрерывно, особенно если потребуется много энергии, бесщеточный двигатель — гораздо лучший выбор.

Бесщеточные двигатели могут использоваться в самых разных областях. Бесщеточные двигатели малой мощности могут использоваться для радиоуправляемых моделей самолетов, а бесщеточные двигатели большой мощности могут использоваться для электромобилей и промышленного оборудования.

Конструкция двигателя BLDC и теория эксплуатации

Чтобы понять, почему двигатель BLDC настолько эффективен, важно хорошо понимать, как он работает. На самом деле существует два разных типа с разными преимуществами и недостатками. Хотя любой из них, вероятно, будет эффективен для большинства работ, вы можете ознакомиться с обоими типами, на всякий случай, если один будет более подходящим для вашего проекта или приложения, чем другой.

Любой двигатель BLDC состоит из двух основных частей; ротор — вращающаяся часть и статор — неподвижная часть.Другими важными частями двигателя являются обмотки статора и магниты ротора.

Существует две основные конструкции двигателей BLDC: конструкция с внутренним ротором и конструкция с внешним ротором.

В конструкции с внешним ротором обмотки расположены в сердечнике двигателя. Магниты ротора окружают обмотки статора, как показано здесь. Магниты ротора действуют как изолятор, тем самым снижая скорость отвода тепла от двигателя. Из-за расположения обмоток статора конструкции с внешним ротором обычно работают при более низких рабочих циклах или при более низком номинальном токе. Основным преимуществом двигателя BLDC с внешним ротором является относительно низкий крутящий момент.

Двигатель Outrunner

В конструкции с внутренним ротором обмотки статора окружают ротор и прикреплены к корпусу двигателя, как показано здесь. Основное преимущество конструкции с внутренним ротором — это способность рассеивать тепло. Способность двигателя рассеивать тепло напрямую влияет на его способность создавать крутящий момент. По этой причине в подавляющем большинстве двигателей BLDC используется конструкция с внутренним ротором.Еще одно преимущество конструкции с внутренним ротором — это меньшая инерция ротора.

Внутренний двигатель

Преимущества двигателя

BLDC:

Если вы все еще не уверены, подходит ли вам этот двигатель, вот базовая разбивка некоторых из основных преимуществ двигателя BLDC.

Высокая скорость работы — двигатель BLDC может работать на скоростях выше 10 000 об / мин в условиях нагрузки и без нагрузки.
Отзывчивость и быстрое ускорение — внутренний ротор Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют низкую инерцию ротора, что позволяет им быстро ускоряться, замедляться и менять направление вращения.
High Power Density — двигатели BLDC имеют самый высокий рабочий крутящий момент на кубический дюйм среди всех двигателей постоянного тока.
Высокая надежность — двигатели BLDC не имеют щеток, что означает, что они более надежны и имеют ожидаемый срок службы более 10 000 часов. Это приводит к меньшему количеству случаев замены или ремонта и сокращению общего времени простоя вашего проекта.

BLDC Мотор Плюсы

Электронная коммутация на основе датчиков положения Холла
Меньше затрат на обслуживание из-за отсутствия щеток
Скорость / крутящий момент — плоский, позволяет работать на всех скоростях с номинальной нагрузкой
Высокая эффективность, отсутствие падения напряжения на щетках
Высокая выходная мощность / размер корпуса. Уменьшенный размер благодаря превосходным тепловым характеристикам. Поскольку BLDC имеет обмотки на статоре, который соединен с корпусом, рассеивание тепла лучше
Более высокий диапазон скоростей — без механических ограничений щеток / коллектора
Низкое генерирование электрического шума

Минусы двигателя BLDC

Удорожание строительства
Управление сложное и дорогое
Электрический контроллер необходим для поддержания работы двигателя.Он предлагает двойную цену двигателя.

Преимущества между двигателями с внешним ротором и двигателями с внутренним ротором?

Преимущество двигателя с внешним ротором — крутящий момент. Эти меньшие по размеру блоки могут создавать больший крутящий момент, чем эквивалентные двигатели с внутренним ротором. Это достигается за счет большего плеча вращающегося магнита внешнего ротора. Один из недостатков — скоростные возможности. Если требуются высокие скорости, превышающие 6000 об / мин, рекомендуется использовать двигатель с внутренним ротором.