Как работи безчетков мотор. Защо размерите му са по-малки, а цената по-висока от аналозите на четките?
Безчеткови двигатели отдавна са инсталирани в електрически инструменти. Такива електрически двигатели имат редица предимства пред колекторните двигатели (ще изброя по-долу). Но има един голям недостатък - високата цена. С какво е свързано всичко това? Предлагам да го разбера.
Ако отворим акумулаторните отвертки от два вида електродвигатели, веднага ще видим, че безчетковите със същите характеристики (или дори по-добри) имат по-малки размери:
Това е разбираемо, тъй като няма четки - контакти, които предават напрежение към намотката. Въпреки че това е все същият електродвигател с постоянен магнит, магнитите са на ротора (въртят се), а намотките на бобината са неподвижни:
Има няколко вида безчеткови електродвигатели: с включена вътрешна намотка и вътрешен ротор постоянни магнити (снимки 1 и 2) и с външна намотка и вътрешен ротор с магнити (снимка 3). Те също се делят на синхронни и асинхронни (със синхронизация на магнитните полета ротор-статор и пред магнитното поле на статора).
Електродвигателят превключва магнитното поле (захранване на намотките). По принципа на привличане на различни полюси на магнит. В определен момент желаната намотка трябва да бъде привлечена към противоположния полюс на постоянния магнит. В колектора превключването се извършва конструктивно поради плъзгащи се контакти. И ако в безчетков няма плъзгащи се контакти - как да разберем към коя намотка да подавам напрежение? И как се случва този превключвател?
На бобините са монтирани сензори на Хол за контрол на положението на ротора:
Принцип на работа на сензора на Хол:
Те дават сигнал на управляващия блок (контролер) и който подава напрежение към желаната намотка на статора. При завъртане изглежда така:
Роторът настига магнитното поле на статора. Пример за платка за управление на мотора:
Как работи безчетков електрически мотор и работи на достъпен език е описано в това видео:
Вижда се, че те са наполовина или дори два пъти по-високи от техните колеги с четки.
Ясно е, че електронната част е трудна за производство и има допълнителни разходи в общите разходи на електродвигателя за всеки инструмент. Но предимствата на такъв електрически мотор са значителен списък:
1. Защото колекторният двигател над 3000 об / мин намалява неговата мощност и ефективност, контактът в четките се прекъсва и се появява искри. Безчетковите двигатели са лишени от тези недостатъци и имат стабилна ефективност до 90% при всички скорости. Те са механично по-трайни (ресурсът зависи само от лагерите). Може да има по-високи обороти.
2. Безчетковият мотор улеснява регулирането на (електронния) въртящ момент. Обикновено на безчеткови отвертки е монтиран превключвател, който е отговорен за това. Поради повишената ефективност, безчетковите електродвигатели спестяват заряда на батерията на инструмента, някои са до 50% по-икономични от колекторните двигатели.
Но ако електронната част на управлението на електродвигателя не успее, тогава ремонтът може да бъде сравним по цена с нов инструмент. Електрониката винаги има риск от счупване. Късо съединение в случай на влага или ефект на електростатиката върху сензори на Хол и микросхеми - никой не е имунизиран от това.
Въпреки тези рискове, тези двигатели са бъдещето. Защото техните характеристики са по-високи от колекторните. Може би някой ден индустрията ще започне да произвежда блокове за управление в един корпус на микросхемата с надеждна защита срещу късо съединение и статично електричество.
***
Абонирай се към канала, добавете го към отметките на вашия браузър (Ctrl + D). Предстои много интересна информация.