Silniki i sterowniki silników odgrywają ważną rolę w wielu dziedzinach, zwłaszcza w zastosowaniach medycznych i robotycznych. Ponadto popularna ostatnio nowa dziedzina pojazdów energetycznych ma coraz bardziej oczywiste zapotrzebowanie na małe, wysokowydajne, wysokie i niskie momenty obrotowe oraz silniki o dużej mocy i małej mocy.
Te urządzenia końcowe mogą wybierać spośród szczotkowanych silników prądu stałego, bezszczotkowych silników PRĄDU STAŁEGO (BLDC) lub kombinacji tych dwóch. Większość silników działa zgodnie z prawem indukcji Faradaya. Mimo to istnieją kluczowe różnice między silnikami szczotkowanymi i bezszczotkowymi oraz zakres ich zastosowań.
Przedstawmy różnicę między silnikami szczotkowanymi a silnikami bezszczotkowymi. Najpierw wprowadzimy szczotkowane silniki prądu stałego.
Szczotkowany silnik prądu stałego
Od około końca 1900 roku szczotkowane silniki prądu stałego były jednym z najprostszych typów silników napędowych, a dziś typowy szczotkowany silnik prądu stałego składa się z twornika (zwanego również wirnikiem), komutatora, szczotek, wału i magnesów polowych. Oczywiście szczotkowany silnik musi jednocześnie dostarczać moc prądu stałego lub akumulatora wymaganą do pracy i uzyskiwać obrotowy moment obrotowy poprzez wirujące pole magnetyczne, wyprowadzając w ten sposób energię kinetyczną.
1. Prosta konstrukcja, ogólny silnik szczotkowy DC zawiera twornik lub wirnik, komutator, szczotkę, wał i magnes polowy. Oczywiście wymagana jest bateria lub zasilacz. Właściwości silnika zależą od materiału, z którego jest wykonany, liczby cewek nawiniętych wokół niego i gęstości cewek. Armatura lub wirnik jest elektromagnesem, a magnes polowy jest magnesem trwałym. Komutator jest dzielonym pierścieniem wokół wału, który nawiązuje fizyczny kontakt ze szczotkami, które są podłączone do dodatnich i ujemnych biegunów zasilacza.
2. Komutator wokół wału, komutator styka się ze szczotkami, które są podłączone do przeciwległych biegunów zasilacza, aby dostarczyć ładunki dodatnie i ujemne do komutatora. Szczotki napędzają wirnik do obracania się wraz z polem magnetycznym generowanym przez wprowadzenie przeciwnej mocy polaryzacji przez komutator. Kierunek obrotu jest zgodny z ruchem wskazówek zegara i / lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, a obrót silnika do przodu i do tyłu można zrealizować poprzez zmianę polaryzacji szczotek.
Silnik bezszczotkowy (BLDC)
Silnik bezszczotkowy
Zasada działania bezszczotkowego silnika prądu stałego jest taka sama jak magnetyczna zasada przyciągania i odpychania szczotkowanego silnika, ale ich struktura jest nieco inna. Silnik bezszczotkowy, jak sama nazwa wskazuje, nie ma szczotek, przyjmuje komutację elektroniczną, cewka nie porusza się, a wirnik obraca się. Praca komutacji jest przekazywana do obwodu sterującego w sterowniku. Wysoka sprawność jest głównym punktem sprzedaży silników BLDC. Ponieważ wirnik jest magnesem NdFeB (magnes NdFeB), to znaczy nie wymaga połączenia, komutatora i szczotki, dzięki czemu wirnik działa bardzo wydajnie.
Silniki bezszczotkowe mogą mieć wirnik wewnątrz lub wirnik na zewnątrz uzwojeń (czasami nazywany silnikiem "wirnika zewnętrznego"). Liczba uzwojeń stosowanych w silniku bezszczotkowym nazywana jest liczbą faz. Chociaż silniki bezszczotkowe mogą być konstruowane z różną liczbą faz, trójfazowe silniki bezszczotkowe są najczęstsze. Trzy uzwojenia silnika bezszczotkowego są połączone w konfiguracji "gwiazdowej" lub "delta". W obu przypadkach do silnika podłączone są trzy przewody (powszechnie określane jako U, V, W), a technika napędu i przebieg są takie same. Jednocześnie, aby wykryć położenie wirnika w określonym czasie w silniku bezszczotkowym, niektóre silniki bezszczotkowe będą napędzane razem z czujnikami Halla, a istnieją dokładniejsze technologie wykorzystujące enkodery magnetyczne. Gdy wirnik magnetyczny obraca się, czujniki Halla wychwytują pole magnetyczne wirnika. Po tym, jak układ scalony sterownika otrzyma sygnał, oblicza i przekazuje prąd przez uzwojenia stojana w sekwencji, napędzając w ten sposób wirnik do obracania się.
Powyższe jest krótkim wprowadzeniem do różnicy między silnikami szczotkowanymi a silnikami bezszczotkowymi.
