Motory pro modely. Trochu teorie. Část 1 — DRIVE2

Bezkomutátorové stejnosměrné motory se také nazývají ventilové motory, v zahraniční literatuře BLDCM (BrushLes Direct Current Motor) nebo PMSM (Permanent Magnet Synchronous Motor).
Konstrukčně se bezkomutátorový motor skládá z rotoru s permanentními magnety a statoru s vinutím. Všimněte si prosím, že u komutátorového motoru jsou naopak vinutí umístěna na rotoru.

Nejprve zjistíme, jak funguje komutátorový motor.

Abychom pochopili, proč jsou bezkomutátorové motory tak účinné a výkonné, je důležité vědět, jak funguje standardní kartáčovaný motor.

Běžné kartáčované motory mají pouze dva vodiče (kladný a záporný), které spojují motor s regulátorem otáček. Uvnitř krytu motoru můžete vidět dva zakřivené permanentní magnety a uprostřed je hřídel s kotvou, na které jsou navinuty měděné dráty. Na jedné straně hřídele kotvy je instalováno ozubené kolo motoru, na druhé straně hřídele je umístěn tzv. kolektor z měděných plechů, kterým je pomocí uhlíkových kartáčů přiváděn proud do vinutí kotvy.

Dva uhlíkové kartáče nepřetržitě kloužou po rotujícím měděném komutátoru. Jak můžete vidět na obrázku výše, napětí přes dráty přes kartáče a komutátor jde do vinutí kotvy, vytváří se elektromagnetické pole, které interaguje s permanentními magnety statoru a nutí kotvu otáčet.

Jak se standardní kartáčovaný motor začne otáčet.
Při přivedení stejnosměrného elektrického proudu na vinutí kotvy za sebou vzniká v nich elektromagnetické pole, které má na jedné straně „severní“ pól a na druhé „jižní“ pól. Protože “severní” pól jakéhokoliv magnetu je automaticky odpuzován “severním” pólem jiného magnetu, elektromagnetické pole jednoho z vinutí kotvy, interagující s póly permanentních magnetů statoru, způsobí rotaci kotvy. Přes komutátor a kartáče proud teče do dalšího vinutí kotvy, což způsobí, že se kotva spolu s hřídelí motoru dále otáčí a tak dále, dokud je do motoru přiváděno napětí. Kotva komutátorového motoru má obvykle tři vinutí (tři póly) – to zabraňuje zaseknutí motoru v jedné poloze.
Nevýhody kartáčovaných motorů se projeví, když z nich potřebujete získat obrovský počet otáček. Vzhledem k tomu, že kartáče musí být v neustálém kontaktu s komutátorem, dochází v místě jejich kontaktu ke tření, které zejména při vysokých rychlostech výrazně narůstá. Jakákoli závada v kolektoru vede k výraznému opotřebení kartáčů a selhání kontaktu, což následně snižuje účinnost motoru. To je důvod, proč seriózní závodníci brousí a leští rozvodné potrubí motoru a mění kartáče téměř po každém závodě. Kolektorová jednotka standardního motoru je také zdrojem rádiového rušení a vyžaduje zvláštní pozornost a údržbu.

Nyní se podívejme, jak funguje bezkomutátorový motor.
Hlavním konstrukčním rysem bezkomutátorového motoru je, že funguje podobně jako kartáčový motor, ale vše je uspořádáno „uvnitř ven“ a nemá sběrač ani kartáče. Permanentní magnety, které jsou u kartáčovaného motoru namontovány na stacionárním statoru, u bezkomutátorového motoru jsou umístěny kolem hřídele a tato jednotka se nazývá rotor. Drátová vinutí bezkomutátorového motoru jsou umístěna kolem rotoru a mají několik různých magnetických pólů. Snímané bezkomutátorové motory mají na rotoru snímač, který vysílá signály o poloze rotoru do procesoru elektronického regulátoru otáček.

Přečtěte si více

Je možné řezat fazolové listy?

Díky absenci komutátoru a kartáčů v bezkomutátorovém motoru nejsou kromě kuličkových ložisek rotoru žádné opotřebitelné díly, což jej automaticky činí efektivnější a spolehlivější. Účinnost také výrazně zvyšuje přítomnost snímače řízení otáčení rotoru. Kolektorové motory nemají jiskřící kartáče, což výrazně snižuje výskyt rušení a nepřítomnost agregátů se zvýšeným třením má příznivý vliv na teplotu pracujícího motoru, což také zvyšuje jeho účinnost.
Jedinou možnou nevýhodou bezkomutátorového systému jsou mírně vyšší náklady, ale každý, kdo zažil vysoký výkon bezkomutátorového systému a radost z toho, že nemusí pravidelně vyměňovat kartáče, pružiny, komutátory a kotvy, rychle ocení celkovou úsporu a nikdy se nevrátí k kartáčovaným motorům. nikdy!

Kromě základních rozměrů a různých parametrů lze bezkomutátorové motory rozdělit podle typu: se snímačem a bez snímače. Motor se snímačem využívá velmi malý snímač na rotoru a kromě tří silných kabelů, kterými je motor napájen, má další kabel z tenkých drátů, který spojuje motor s regulátorem otáček. Další vodiče přenášejí informace ze snímače o poloze rotoru stokrát za sekundu. Tyto informace jsou zpracovávány elektronickým regulátorem otáček, což motoru umožňuje co nejhladší a nejefektivnější chod. Tyto motory používají profesionální závodníci, ale jsou mnohem dražší a obtížněji použitelné.

Bezsenzorový bezkomutátorový systém, jak asi tušíte, nemá žádné senzory ani přídavné vodiče a rotor takových motorů se otáčí bez přesné registrace jeho polohy a rychlosti regulátorem rychlosti. To usnadňuje výrobu motoru a regulátoru otáček, snadnější instalaci a celkově levnější. Bezsenzorové systémy mohou dodávat stejný výkon jako systémy založené na senzorech, jen s o něco menší přesností, takže jsou ideální pro amatéry a začátečníky.

Hlavní rozdíly mezi motory – dopad na nástroj

Když mluvíme o moderním elektrickém nářadí, jako jsou šroubováky, úhlové brusky, řetězové pily a příklepové vrtačky, je důležité pochopit, jaký typ elektromotoru se v nich používá. V této souvislosti uvažujme dva hlavní typy motorů: kartáčovaný a bezkomutátorový. Rozdíl mezi nimi je značný a přímo ovlivňuje, jak bude nástroj fungovat a jaké výhody či nevýhody získáte.

Kartáčované motory, jak název napovídá, používají kartáče k přenosu elektřiny do motoru. Bezkomutátorové motory se zbavují kartáčů a místo toho využívají k vytvoření magnetického pole modernější technologii. Tento základní konstrukční rozdíl má za následek různé vlastnosti a schopnosti pro každý typ motoru.

Vlastnosti kartáčových motorů – konstrukce a princip činnosti

Kartáčovaný motor se skládá ze dvou hlavních součástí: statoru a rotoru. Uhlíkové kartáče se dotýkají komutátoru a umožňují přenos elektrického proudu do rotoru. Během provozu kartáče vytvářejí tření, vzniká teplo a část energie se vynakládá na překonání tohoto tření. V důsledku toho mají kartáčové motory nižší účinnost ve srovnání s bezkomutátorovými motory.

Výhody kartáčovaných motorů:

Nízká cena: kartáčované šroubováky jsou výrazně levnější než jejich bezkomutátorové protějšky, díky čemuž jsou dostupné širokému spektru uživatelů.
Snadná oprava: výměna kartáčů a dalších částí kartáčovaného motoru nevyžaduje velké náklady a lze ji provést nezávisle.
Sortiment: Na trhu je mnoho modelů s kartáčovými motory od různých výrobců, což umožňuje vybrat ten správný nástroj.

Přečtěte si více

Jak si svépomocí odemknout topení Webasto

Nevýhody kartáčovaných motorů:

Opotřebení kartáčů: Časem se kartáče opotřebovávají a vyžadují výměnu, což zvyšuje náklady na údržbu.
Zahřívání a jiskření: Motor se během delšího provozu zahřeje, což může vyžadovat přestávky. Jiskry vznikající třením kartáčů způsobují, že kartáčované motory nejsou vhodné pro použití v blízkosti hořlavých látek.
Nízká účinnost: Tření kartáče snižuje účinnost motoru, což způsobuje rychlejší vybíjení baterie a snížení výkonu. Vlastnosti bezkomutátorových motorů
Konstrukčně se bezkomutátorové motory skládají také ze statoru a rotoru, ale místo kartáčů využívají elektroniku k vytvoření rotujícího magnetického pole. To umožňuje výrazně zvýšit životnost motoru a zlepšit jeho výkon. Absence tření snižuje zahřívání a zvyšuje účinnost.

Vlastnosti bezkomutátorových motorů

Konstrukčně se bezkomutátorové motory skládají také ze statoru a rotoru, ale místo kartáčů využívají elektroniku k vytvoření rotujícího magnetického pole. To umožňuje výrazně zvýšit životnost motoru a zlepšit jeho výkon. Absence tření snižuje zahřívání a zvyšuje účinnost.

Výhody bezkomutátorových motorů:

Vysoká účinnost: Bezkomutátorové motory mají vysokou účinnost, což jim umožňuje pracovat déle na jedno nabití baterie.
Odolnost: Žádné kartáče, které by se opotřebovávaly, prodlužují životnost nástroje.
Kompaktní a lehký: méně pohyblivých částí umožňuje snížit velikost a hmotnost nástroje.
Odolnost vůči zátěži: bezkomutátorové motory jsou méně náchylné na zahřívání, což vám umožňuje pracovat po dlouhou dobu bez přerušení.
Žádné jiskry: Umožňuje vám pracovat v nebezpečných podmínkách bez rizika jisker.

Nevýhody bezkomutátorových motorů:

Vysoká cena: Bezkartáčové šroubováky jsou výrazně dražší, což může být pro některé uživatele překážkou.
Citlivost na znečištění: Vniknutí kovových třísek a prachu může mít za následek snížení výkonu motoru.
Složitost opravy: Bezkomutátorové motory jsou dražší na opravu, protože mnoho komponent se prodává pouze jako kompletní jednotky.

Který šroubovák je lepší vybrat?

Výběr mezi kartáčovaným nebo bezkartáčovým šroubovákem závisí na vašich potřebách a rozpočtu. Pokud potřebujete dobrý nástroj pro příležitostné použití a nejste připraveni utrácet značné finanční prostředky, pak bude kartáčový šroubovák vynikající volbou. Snadno se udržuje, je levnější a dostupný v širokém sortimentu.

Pokud plánujete používat nástroj často a po dlouhou dobu, měli byste věnovat pozornost bezkartáčovým modelům. Poskytnou vám vysoký výkon, odolnost a komfort při provozu, zejména při plnění složitých úkolů.

Závěr

Pochopení rozdílů mezi kartáčovými a bezkomutátorovými motory vám pomůže určit, který typ nářadí je pro vás ten pravý. Kartáčované motory jsou jednoduché a cenově dostupné, zatímco bezkomutátorové motory nabízejí lepší výkon a odolnost.