В чем разница между щеточным двигателем постоянного тока и бесщеточным двигателем постоянного тока?

Скачать эту статью в формате .PDF

Рынки двигателей и управления двигателями процветают в ряде областей, особенно в области медицины и робототехники. Кроме того, в автомобильном секторе существует большой спрос на малые, эффективные двигатели с высоким и низким крутящим моментом, а также двигатели с высокой и низкой мощностью.

Эти приложения могут выбирать из щеточных двигателей постоянного тока, бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC) или их комбинации. Большинство двигателей работают в соответствии с законом индукции Фарадея (см. Вот ) Тем не менее, есть ключевые различия между этими двигателями и возможностями трудоустройства, которые их ожидают.


Щетка DC Motors
Примерно с конца 1800-х годов щеточные двигатели постоянного тока являются одним из самых простых типов двигателей. Без источника постоянного тока или батареи, необходимых для работы, типичный щеточный двигатель постоянного тока состоит из якоря (он же ротор), коммутатора, щеток, оси и полевого магнита ( рисунок 1 ) (см. « Матовый основы двигателя постоянного тока ») .

1
1. Простой в конструкции двигатель щетки постоянного тока общего назначения включает в себя якорь или ротор, коммутатор, щетки, ось и полевой магнит. Естественно, требуется батарея или блок питания. Свойства двигателя определяются материалом, из которого он сделан, количеством витков, намотанных вокруг него, и плотностью витков. Якорь или ротор - это электромагнит, а полевой магнит - это постоянный магнит. Коммутатор представляет собой устройство с разрезным кольцом, обернутое вокруг оси, которое физически контактирует с щетками, которые соединены с противоположными полюсами источника питания ( Рис. 2 )

2   )

2. Раздвоенное кольцо, охватывающее ось, коммутатор обеспечивает физический контакт со щетками, которые соединяются с противоположными полюсами источника питания, чтобы доставлять положительные и отрицательные заряды к коммутатору.

Щетки заряжают коммутатор в обратной полярности по отношению к постоянному магниту, в свою очередь вызывая вращение якоря. Направление вращения по часовой стрелке и / или против часовой стрелки можно легко поменять местами, поменяв полярность щеток, т. Е. Поменяв местами провода на батарее.

Бесщеточные двигатели постоянного тока
С точки зрения различий, имя является мертвой раздачей. У двигателей BLDC нет щеток. Но их конструктивные различия немного сложнее (см. « Основы бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC) ») . Двигатель BLDC устанавливает свои постоянные магниты, обычно четыре или более, по периметру ротора в виде крестовины ( Рис. 3 )

3
3. При взгляде сверху на этот бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) используются четыре постоянных магнита, установленных на верхней части его ротора, что устраняет необходимость в соединениях, коммутаторе и щетках.

Эффективность является основной функцией продажи двигателей BLDC. Поскольку ротор является единственным носителем магнитов, он не требует питания, т. Е. Соединений, коммутаторов и щеток. Вместо них в двигателе используется схема управления. Чтобы определить, где находится ротор в определенные моменты времени, двигатели BLDC используют наряду с контроллерами, поворотными энкодерами или датчиком Холла (см. « Бесщеточное управление двигателем постоянного тока стало проще ») .

Двигатели BLDC - это синхронные двигатели, что означает, что их роторы и статоры вращаются с одинаковой частотой. Они бывают одно-, двух- и трехфазными (см. « Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) ») .

Чистить
Когда дело доходит до плохо определенного диапазона основных применений, можно использовать либо щеточный, либо бесщеточный мотор. Как и у любых сопоставимых и конкурирующих технологий, щеточные и бесщеточные моторы имеют свои плюсы и минусы.

С другой стороны, щеточные моторы, как правило, недорогие и надежные. Они также предлагают простое двухпроводное управление и требуют довольно простого управления или вообще никакого управления в конструкциях с фиксированной скоростью. Если щетки являются сменными, эти двигатели также могут иметь несколько увеличенный срок службы. А поскольку им требуется мало внешних компонентов или вообще нет внешних компонентов, щеточные электродвигатели имеют тенденцию надежно работать в тяжелых условиях.

С другой стороны, щеточные двигатели требуют периодического обслуживания, так как щетки должны быть очищены и заменены для продолжения работы, исключая их для критических медицинских конструкций. Кроме того, если требуется высокий крутящий момент, щеточные моторы немного падают. С увеличением скорости увеличивается трение щетки и уменьшается жизнеспособный крутящий момент.

Тем не менее, крутящий момент не может быть проблемой в некоторых приложениях и может быть желательным. Например, электрические зубные щетки требуют более высоких скоростей при уменьшении крутящего момента, что хорошо для щетки и ваших зубов и десен.

Другие недостатки щеточных двигателей постоянного тока включают неадекватное рассеивание тепла, вызванное ограничениями ротора, высокой инерцией ротора, диапазоном низкой скорости из-за ограничений, накладываемых щетками, и электромагнитные помехи (EMI), создаваемые искрением щетки.

Или не чистить
Моторы BLDC имеют ряд преимуществ перед своими братьями. С одной стороны, они более точны в позиционировании приложений, полагаясь на датчики положения с эффектом Холла для коммутации. Они также требуют меньше и иногда не требуют обслуживания из-за отсутствия щеток.

Они превосходят щеточные двигатели в соотношении скорость / крутящий момент благодаря своей способности поддерживать или увеличивать крутящий момент на различных скоростях. Важно отметить, что нет потерь мощности на щетках, что делает компоненты значительно более эффективными. Другие преимущества BLDC включают высокую выходную мощность, небольшие размеры, лучшее рассеивание тепла, более высокие диапазоны скоростей и малошумную (механическую и электрическую) работу.

Ничто не идеально, хотя. Моторы BLDC имеют более высокую стоимость строительства. Они также требуют стратегий контроля, которые могут быть как сложными, так и дорогостоящими. И им требуется контроллер, который может стоить почти столько же, сколько и не больше, чем мотор BLDC, которым он управляет.

Выбор лежит в наших приложениях
Суть в выборе между компонентами любого типа - это тип применения и сокращение затрат на конечный продукт. Например, игрушечному роботу, ориентированному на рынок от шести до восьми лет, может потребоваться от четырех до девяти двигателей. Все они могут быть щеточными или бесщеточными компонентами постоянного тока или смесью обоих компонентов.

Если этот робот выполняет только базовые движения или является частью вводного набора, нет необходимости использовать долговременные BLDC, которые стоят дороже, чем матовые аналоги. Игрушка или набор, вероятно, окажутся в мусорном баке задолго до того, как сгорят моторы щетки.

Типичные области применения щеточного двигателя постоянного тока включают игрушки с электроприводом, бытовую технику и компьютерную периферию. Производители автомобилей выбирают их для электростеклоподъемников, сидений и других конструкций салона из-за их низкой стоимости и простого дизайна.

Моторы BLDC более универсальны, в основном из-за их сообразительности в отделах скорости и крутящего момента. Они также поставляются в компактной упаковке, что делает их пригодными для различных компактных конструкций. Типичные приложения включают в себя компьютерные жесткие диски, медиаплееры на механической основе, вентиляторы охлаждения с электронными компонентами, беспроводные электроинструменты, системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и охлаждения, промышленные и производственные системы, а также проигрыватели с прямым приводом.

В автомобильной промышленности также используются двигатели BLDC повышенной мощности для работы на электромобилях и гибридных транспортных средствах. Эти двигатели по существу являются синхронными двигателями с роторами с постоянными магнитами. Другие уникальные применения включают электрические велосипеды, в которых двигатели устанавливаются в колеса или колпаки, промышленное позиционирование и приведение в действие, сборочные роботы и линейные приводы для управления клапанами.

Рекомендации

  1. Закон Фарадея
  2. Майкл Фарадей (1791-1867)
  3. Зеноб Теофил Грамм
  4. Кондит, Рестон, «Основы щеточного двигателя постоянного тока»
  5. Йедамале, Падмараджа, «Основы бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC)»
  6. Браун, Уорд, «Бесщеточное управление двигателем постоянного тока стало проще»
  7. Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC)

Похожие

Разница / Опыт Arctic F12 PWM Rev. 2
Поставка вентилятора от Caseking прибыла вчера - включая две версии Arctic F12:
Топливная эффективность
Легче, дальше и экологичнее Сопротивление качению составляет около 20% от расхода топлива автомобиля. Это влияет на энергоэффективность, помогая тем самым снизить эксплуатационные расходы автомобиля, а также выбросы CO2. Чем ниже сопротивление качению шины, тем ниже расход топлива. Класс энергоэффективности означает сопротивление качению. Указывает вклад шины в расход топлива транспортного средства и выбросы CO2. Классификация, используемая на этикетках, начинается
Чем хорош и дешевый Ultra HD 4K телевизор? Топ-10
... изор купить, когда мы хотим хорошую и дешевую модель? Я советую вам, на какие телевизоры обратить внимание, чтобы не переплачивать, и чтобы можно было наслаждаться высоким качеством изображения в 4K. рейтинг ТОП-10 телевизоров прежде всего, дорогие модели полны передовых добавок, упакованных до краев. Однако не все ищут такое устройство. Большинство клиентов предпочитают покупать хороший и дешевый 4K
Audi RS4 2018 года: обзор (долгосрочный), цена, фото, характеристики, технические характеристики
Внедорожник или универсал? Вот в чем вопрос… ФОТО: TopGear.com Внедорожники быстро становятся заменой седанов, люков и универсалов по умолчанию. Это швейцарские армейские ножи из автомобильного мира, которые также оказались в тренде. К счастью, не все хотят «командного» вождения или жертвовать своим центром тяжести,
Какая разница: WiFi Booster, Repeater или Extender?
Возникли проблемы с получением надежного сигнала WiFi в некоторых частях вашего дома? Ретранслятор WiFi может быть решением для вас. Повторитель или удлинитель WiFi используется для расширения зоны покрытия вашей сети Wi-Fi. Он работает, получая существующий сигнал WiFi, усиливая его, а затем передавая усиленный сигнал. С помощью повторителя Wi-Fi вы можете эффективно удвоить зону покрытия своей сети Wi-Fi - достигнув дальних углов вашего дома или офиса, разных этажей или даже расширить
Окончательное руководство по моторному маслу
... двигателем, а синовиальная жидкость внутри коленного сустава - маслом. Теперь попробуйте удалить синовиальную жидкость из сустава, и вы на самом деле можете услышать, как ваши кости скрещиваются. Вы также не сможете двигаться, потому что это будет очень больно. Хотя двигатель не является шарниром, он по сути состоит из движущихся частей. И это не просто обычные движущиеся части, о которых мы здесь говорим. Вы смотрите на множество металлических деталей, которые могут легко
quads собственная компания
Квадроциклы появились в Польше в начале 90-х годов, и с тех пор популярность таких автомобилей не снижалась. Несмотря на то, что оно принадлежит небольшому количеству людей, многие наслаждаются этим видом удовольствия, рассматривая его в первую очередь как форму развлечения с адреналином.

Комментарии

Будет ли мой ноутбук / мобильное устройство автоматически переключаться между сетями?
Будет ли мой ноутбук / мобильное устройство автоматически переключаться между сетями? Только если вы выходите из зоны действия первой сети. Повторитель WiFi создает вторую сеть. Если ваша первая сеть недоступна, ваше устройство подключится ко второй. Но в некоторых частях вашего дома ваше устройство сможет обнаруживать обе сети одновременно. Это означает, что если вы хотите перейти от исходной сети к усиленной сети, вам придется отключиться, а затем снова подключиться.
Прежде чем мы подойдем к самому выбору и приблизимся к ответу на вопрос «как выбрать лыжи?
Прежде чем мы подойдем к самому выбору и приблизимся к ответу на вопрос «как выбрать лыжи?», Нам нужно сформулировать несколько основных понятий. Несколько важных понятий Более десятка лет назад произошла полная аппаратная революция в горнолыжном спорте. На рынке появились тандемные лыжи под названием резчики, а в Польше (ошибочно) резьба. Карвери намного короче и имеют другую геометрию, чем длинные традиционные лыжи. Это немного по-другому, но не о технике вождения
Итак, как вам вернуть некоторые магические ощущения от настройки вашего мотоцикла, чтобы он работал лучше, чем заводские настройки?
Итак, как вам вернуть некоторые магические ощущения от настройки вашего мотоцикла, чтобы он работал лучше, чем заводские настройки? Мы объясним основы настройки ECU. ЭКЮ Тюнинг Настройка ECU - это искусство и наука взломать код, который завод устанавливает в мозг вашего мотоцикла,
Кто они, чем они являются и почему используются краш-тесты?
Кто они, чем они являются и почему используются краш-тесты? Аварии проводятся в лабораторных условиях с использованием специализированного оборудования и измерительных приборов. Используются автомобили или специальные скелеты, соответствующие реальным транспортным средствам. Манекен (манекен) - это исследовательский материал, разработанный и сконструированный для научных целей. Предполагается, что он воспроизводит человеческое тело в высшей степени - рост, пропорции тела, а также
Можно ли использовать моторные масла с дизельным двигателем на бензиновых двигателях?
Можно ли использовать моторные масла с дизельным двигателем на бензиновых двигателях? У многих владельцев транспортных средств один из самых серьезных вопросов - взаимозаменяемость моторных масел. Можете ли вы использовать дизельные масла в газовых двигателях? Ответ может быть не таким простым. Во-первых, дизельные двигатели имеют более высокие степени сжатия, чем двигатели, работающие на бензине, и поэтому такие дизельные двигатели имеют тенденцию сильно нагреваться.
Чем занимается повседневная работа владельца проката квадроциклов, квадроцикла?
Чем занимается повседневная работа владельца проката квадроциклов, квадроцикла? В период, когда спрос на этот вид развлечений значительный, владелец заботится о правильном курсе проката и безопасности на трассе. Часто происходят незначительные поломки транспортных средств, поэтому они занимают значительную часть своего времени на их ремонт. В случае с трассой нужно следить за ее хорошим состоянием - важно ее поливать, потому что слишком сухая поверхность вызывает обилие пыли, что мешает
Вопрос в том, пройдет ли несколько недель, прежде чем я буду тосковать по Audi SQ7, моему предыдущему многолетнему тестеру?
Вопрос в том, пройдет ли несколько недель, прежде чем я буду тосковать по Audi SQ7, моему предыдущему многолетнему тестеру? Или быстрый фургон все еще король? Дополнительной приправой является тот факт, что недавно она проиграла тест на сдвоение с универсалом Mercedes-AMG C63, и я понимаю, почему. Это не так захватывающе, как Merc на первом рукопожатии, но у меня есть подозрение, что это может быть медленное горение.

Изор купить, когда мы хотим хорошую и дешевую модель?
Возникли проблемы с получением надежного сигнала WiFi в некоторых частях вашего дома?
Будет ли мой ноутбук / мобильное устройство автоматически переключаться между сетями?
Прежде чем мы подойдем к самому выбору и приблизимся к ответу на вопрос «как выбрать лыжи?
Прежде чем мы подойдем к самому выбору и приблизимся к ответу на вопрос «как выбрать лыжи?
Итак, как вам вернуть некоторые магические ощущения от настройки вашего мотоцикла, чтобы он работал лучше, чем заводские настройки?
Кто они, чем они являются и почему используются краш-тесты?
Можно ли использовать моторные масла с дизельным двигателем на бензиновых двигателях?
Можете ли вы использовать дизельные масла в газовых двигателях?
Чем занимается повседневная работа владельца проката квадроциклов, квадроцикла?