Silniki szczotkowe i bezszczotkowe: kiedy i dlaczego wybrać jeden a drugi?

Wprowadzenie  silników szczotkowych i bezszczotkowych

1. W naszym prawdziwym życiu wiele systemów sterowania ruchem będzie stosowanych w silnikach prądu stałego.W porównaniu z silnikami prądu przemiennego ludzie będą myśleć, że silniki prądu stałego są łatwiejsze w sterowaniu, zatem gdy zostaną zastosowane do sterowania momentem obrotowym, prędkością lub położeniem, wiele osób będzie bardziej skłonnych wybrać silnik prądu stałego.

2. Silniki prądu stałego dzielą się również na dwa typy: silniki bezszczotkowe i silniki szczotkowe.Różnicę między nimi widać także po nazwie.Silnik bezszczotkowy wykorzystuje zasadę sterowania elektronicznego, aby zastąpić oryginalną mechaniczną funkcję komutacji.Szczotkowy silnik prądu stałego ma szczotki, które mogą być

3. sterowany silnikiem w celu zmiany kierunku.

W wielu zastosowaniach można zastosować szczotkowe lub bezszczotkowe silniki prądu stałego.Ich funkcja opiera się na tej samej zasadzie przyciągania i odpychania pomiędzy cewkami i magnesami trwałymi.Obydwa rozwiązania mają zalety i wady. Możesz wybrać jeden z nich, w zależności od wymagań Twojej aplikacji.

Silnik bezszczotkowy to silnik oparty na technologii komutacji elektronicznej.W porównaniu z naszym tradycyjnym silnikiem prądu stałego jego żywotność i wydajność uległa poprawie.Obecnie silniki bezszczotkowe są również stosowane w coraz większej liczbie dziedzin, zgodnie z ich charakterystyką.Nasze silniki bezszczotkowe są dostępne w różnych modelach:Silnik bezszczotkowy NEMA17-42×42MM、Silnik bezszczotkowy NEMA23-57×57MM、Silnik bezszczotkowy NEMA24-60×60MM、Silnik bezszczotkowy NEMA31-80×80MM、Silnik bezszczotkowy NEMA34-86×86MM、Silnik bezszczotkowy NEMA45-110×110MM i tak dalej.

Silniki szczotkowe i bezszczotkowe: zalety i wady

W tym artykule znajdziesz kilka prostych podsumowań, które dadzą Ci podstawowe pojęcie o tym, czy wybrać silnik bezszczotkowy, czy silnik szczotkowy w danym zastosowaniu.Poniższa tabela podsumowuje główne zalety i wady obu silników.Informacje mają wyłącznie charakter informacyjny:

1. Całe życie

Jak wspomniano wcześniej, jedną z wad silników szczotkowych jest mechaniczne zużycie szczotek i komutatora.Szczególnie szczotki węglowe są ofiarne i w wielu silnikach są zaprojektowane tak, aby można je było okresowo wymieniać w ramach programu konserwacji.Miękka miedź komutatora jest również powoli zużywana przez szczotki i ostatecznie osiąga punkt, w którym silnik nie będzie już działać.Ponieważ silniki bezszczotkowe nie mają ruchomych styków, nie ulegają zużyciu.

2. Prędkość i przyspieszenie

Prędkość obrotową silników szczotkowych można ograniczyć za pomocą szczotek i komutatora, a także masy wirnika.Przy bardzo dużych prędkościach kontakt szczotki z komutatorem może stać się nieregularny i zwiększać się wyładowanie łukowe szczotek.Większość silników szczotkowych wykorzystuje również rdzeń z laminowanego żelaza w wirniku, co zapewnia im dużą bezwładność obrotową.Ogranicza to prędkość przyspieszania i zwalniania silnika.Istnieje możliwość zbudowania silnika bezszczotkowego z bardzo mocnymi magnesami ziem rzadkich na wirniku, co minimalizuje bezwładność obrotową.To oczywiście zwiększa koszty.

3. Hałas elektryczny

Szczotki i komutator tworzą rodzaj wyłącznika elektrycznego.Gdy silnik się obraca, przełączniki są otwierane i zamykane, a przez uzwojenia wirnika, które mają charakter indukcyjny, przepływa znaczny prąd.Powoduje to powstawanie łuku na stykach.Generuje to dużą ilość szumu elektrycznego, który może zostać sprzężony z wrażliwymi obwodami.Łuki można w pewnym stopniu złagodzić, dodając kondensatory lub tłumiki RC na szczotkach, ale natychmiastowe przełączenie komutatora zawsze generuje pewien szum elektryczny.

4. Hałas akustyczny

Silniki szczotkowe są „twardo przełączane” – to znaczy, że prąd jest gwałtownie przenoszony z jednego uzwojenia na drugie.Wygenerowany moment obrotowy zmienia się w zależności od obrotu wirnika podczas włączania i wyłączania uzwojeń.Dzięki silnikowi bezszczotkowemu można sterować prądami uzwojeń w taki sposób, aby stopniowo przenosić prąd z jednego uzwojenia na drugie.Obniża to tętnienie momentu obrotowego, które jest mechaniczną pulsacją energii na wirniku.Tętnienia momentu obrotowego powodują wibracje i hałas mechaniczny, szczególnie przy niskich prędkościach obrotowych wirnika.

5. Koszt

Ponieważ silniki bezszczotkowe wymagają bardziej wyrafinowanej elektroniki, całkowity koszt napędu bezszczotkowego jest wyższy niż silnika szczotkowego.Chociaż silnik bezszczotkowy jest prostszy w produkcji niż silnik szczotkowy, ponieważ brakuje mu szczotek i komutatora, technologia silników szczotkowych jest bardzo zaawansowana, a koszty produkcji są niskie.To się zmienia, ponieważ silniki bezszczotkowe stają się coraz bardziej popularne, szczególnie w zastosowaniach o dużej objętości, takich jak silniki samochodowe.Ponadto koszty elektroniki, takiej jak mikrokontrolery, stale spadają, co czyni silniki bezszczotkowe bardziej atrakcyjnymi.

Film przedstawiający nasz produkt

Streszczenie

Ze względu na koszty i wydajność każdy wybierze silniki bezszczotkowe, co doprowadziło do zastosowania silników bezszczotkowych w wielu dziedzinach.Oczywiście w niektórych miejscach stosowane są również silniki szczotkowe.

Wiele można się nauczyć obserwując zastosowanie silników bezszczotkowych w samochodach.Od 2020 r. większość silników pracujących podczas pracy samochodu, takich jak pompy i wentylatory, przeszła z silników szczotkowych na bezszczotkowe, aby poprawić niezawodność.Dodatkowy koszt silnika i elektroniki z nadwyżką rekompensuje niższy wskaźnik awaryjności i zmniejszone wymagania konserwacyjne.

Z drugiej strony silniki, które pracują rzadko – na przykład te, które poruszają elektrycznie sterowanymi siedzeniami i elektrycznie sterowanymi szybami – to nadal w większości silniki szczotkowe.Powodem jest to, że całkowity czas pracy samochodu w całym okresie jego użytkowania jest bardzo mały, a ryzyko awarii silnika w całym okresie użytkowania samochodu jest bardzo małe.

Ponieważ koszty silników bezszczotkowych i związanej z nimi elektroniki stale spadają, silniki bezszczotkowe trafiają do zastosowań tradycyjnie zajmowanych przez silniki szczotkowe.Wracając do przykładu motoryzacji, w silnikach regulacji siedzeń w kartach z najwyższej półki zastosowano silniki bezszczotkowe, ponieważ wytwarzają mniej hałasu.