מדוע מנוע המברשת DC לא הוחלף לחלוטין?

מאז לידתו של מנוע DC ללא מברשות, המנוע ללא מברשות "העתיק" החל לרדת, אך הוא עדיין בחירה אמינה ליישומים בעלות נמוכה.

המבנה העיקרי של מנוע המברשת הוא הסטטור פלוס רוטור פלוס מברשת, דרך השדה המגנטי המסתובב כדי להשיג את המומנט הסיבובי, כדי להוציא אנרגיה קינטית. המברשת והקומוטטור מתקשרים כל הזמן בחיכוך, וממלאים תפקיד מוליך ומעביר בסיבוב. הקפיצה בכיוון המוט מתבצעת על ידי הזזת מגע במצב קבוע אשר מחובר לאחר מכן ביחס למגע החשמלי ברוטור המנוע. מגע קבוע זה עשוי בדרך כלל מגרפיט. בהשוואה לנחושת או למתכות אחרות, הגרפיט אינו מתמזג או מרותך יחד עם המגע המסתובב במהלך קצר חשמלי גדול או מעגל פתוח/התנעה, והמגע בדרך כלל קפיץ, כך שניתן לקבל לחץ מגע רציף. במנוע ללא מברשות, מלאכת ההחלפה מסתיימת על ידי מעגל הבקרה בבקר (בדרך כלל חיישן אולם פלוס בקר, והטכנולוגיה המתקדמת יותר היא המקודד המגנטי). המבנה העיקרי של המנוע ללא מברשות כולל את הרוטור, הסטטור, בקר המנוע והחיישן. הסטטור והחיישן מקובעים לבית המנוע, והרוטור מחובר לחלק הפנימי של המנוע באמצעות מיסב צירי. בתוך הרוטור, ישנה קבוצה של מגנטים קבועים וחורי גישה צירים המותקנים לניקוז חום מהרוטור דרך האוויר. במהלך פעולת המנוע ללא מברשות, בקר המנוע מקבל את אות הפוטנציאל הנקרא על ידי החיישן מהרוטור וקובע את מיקום ומהירות הרוטור בהתאם. לאחר מכן, בקר המנוע שולח סדרה של אותות זרם אל הפיתול על הסטטור כדי להניע את האינטראקציה של השדה המגנטי בין המגנט הקבוע על הרוטור לבין הפיתול על הסטטור. באמצעות אינטראקציה זו, המנוע חסר המברשות מסוגל להמיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית ולהפיק את המהירות והמומנט המתאימים.

למעשה, השליטה של ​​שני סוגי המנועים היא ויסות מתח, אך מכיוון שה-DC ללא מברשות משתמש במיתוג אלקטרוני, כך שחייבת להיות שליטה דיגיטלית ניתן להשיג, וה-DC של המברשת הוא דרך מיתוג מברשת הפחמן, השימוש בבקרת סיליקון ומעגלים אנלוגיים מסורתיים אחרים ניתנים לשליטה, פשוט יחסית.

מנוע מיקרו DC מוברש הוא מנוע מסורתי עם מברשת מסתובבת, המחוברת לרוטור בתוך המנוע, ומאפשרת לרוטור להסתובב ולהניע את המכונה. למנוע ללא מברשות אין מברשת וקוטב מגנטי נפרד בתוך הרוטור. גם המהירויות המוברשות והלא מברשות שונות. מצב ויסות המהירות של מברשת DC מיקרו מנוע הוא לשנות את מיקום המברשת על ידי שינוי גודל משטח המגע בין המברשת והרוטור, ולאחר מכן לשנות את מהירות המנוע. מצב ויסות המהירות שלו אינו גמיש במיוחד, וקל לצחצוח בלאי הליבה ובעיות חוסר צורה, המשפיעות על יציבות המערכת. לעומת זאת, למנוע ללא מברשות יש יותר מצב ויסות מהירות. במערכת הבקרה של המנוע ללא מברשות, ניתן לשלוט בוויסות המהירות באופן אוטומטי על ידי שליטה בזרם ובמתח המנוע. מכיוון שהרוטור בתוך המנוע ללא מברשות יציב מאוד, ניתן להשיג בקרת מהירות ובקרת מומנט דיוק גבוה. בנוסף, המנוע חסר המברשות אינו צריך להבריש תחזוקה של החלפת הליבה, ובכך חוסך בעלויות ייצור ועלויות תחזוקה.

מנוע המברשת תמיד שומר על היתרונות המוחלטים הבאים בשורות מנועים מתקדמים רבים

1. למבנה שלו יש רק רוטור אחד, סטטור אחד וקבוצת מברשות, שאינם זקוקים למבנה מכני מורכב ומעגל בקרה, ועלות הייצור נמוכה יחסית. יחד עם זאת, קחו כדוגמה את המיינסטרים הנוכחי, לפיתוח הטכנולוגי שלו יש היסטוריה של עשרות שנים, הטכנולוגיה בשלה, וגם מחזור המחקר והפיתוח קצר. טכנולוגיה בוגרת זו מספקת ערובה טכנית בטוחה למפעלי ייצור, קלה לתחזוקה, מפחיתה את עלויות התחזוקה ואת הסיכון לכשל. הביצועים של המוצרים המיוצרים גם הופכים יציבים יותר ופופולריים יותר בשוק. לבסוף, לאחר שנים של צבירה טכנית וניסיון מעשי, הביצועים הגיעו לרמה יחסית יציבה ומצוינת. ההקדמה והחדשנות של טכנולוגיות חדשות מקדמות ללא הרף את הפיתוח של תעשיית מנועי המברשת ומשפרים את האיכות והיעילות של המוצרים.

2. מהירות תגובה מהירה, מומנט התנעה גבוה, קודם כל, חלק הרוטור מורכב מהמברשת וסליל הכוח. כאשר הזרם עובר דרך הסליל, נוצר שדה מגנטי, המושך את המברשת, וגורם לסיבוב של הרוטור. מכיוון שהחיכוך בין המברשת לסליל קטן, לרוטור יש פחות אינרציה ותגובה מהירה. שנית, זרימת הזרם ניתנת לשליטה בעת ההפעלה. כאשר ספק הכוח מופעל, ניתן לשלוט במומנט ההתחלה של המנוע על ידי שינוי כיוון וגודל הזרם. תכונה זו ומצב בקרה מאפשרים לו להשיג התחלת מומנט גבוה בזמן קצר מאוד כדי לענות על הצרכים של כמה יישומים מיוחדים.

3. פעולה חלקה, אפקט התנע ובלימה טוב. ניתן לכוונן את מהירותו עם מתח האספקה, המאפשר לו לשלוט במדויק על מהירות הריצה כדי להשיג פעולה חלקה. בנוסף, האינרציה קטנה יחסית, כך שביצועי תגובת המהירות שלו מצוינים מאוד, ניתן להתאים במהירות את המהירות. שנית, מצב העירור האלקטרומגנטי יכול לגרום לו לייצר מומנט התחלה גדול, כך שהוא יכול להאיץ במהירות בזמן קצר מאוד, וזו גם אחת הסיבות לאפקט ההתנעה הטוב שלו. יחד עם זאת, ניתן להשיג בלימה מהירה על ידי כוח אלקטרו-מוטורי הפוך, ואין בעיות מוטוריות נפוצות אחרות בתהליך הבלימה, כגון היפוך או הבהוב. לבסוף, הרווח הקטן בין המברשת ברוטור המנוע לבין נהג המנוע מבטיח שהמנוע שומר על חיבורי חשמל יעילים בכל עת. משמעות הדבר היא שהוא יכול ליצור רגעים מיידיים שבהם יש צורך בתגובה, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור יישומים הדורשים התחלה ועצירה תכופים, כגון ציוד אוטומציה מסוים.

4. דיוק בקרה גבוה. הוא משמש בדרך כלל יחד עם המפחית, המפענח, גורם להספק המנוע גדול יותר, דיוק בקרה גבוה יותר, דיוק הבקרה יכול להגיע ל-0.01 מ"מ, כמעט יכול לתת לחלקים הנעים לעצור היכן שתרצה. חיישני מיקום, כגון חיישני הול או מקודדים, מותקנים על ציר המנוע כדי לנטר את המהירות והמיקום של המנוע. חיישנים אלו יכולים למדוד בצורה מדויקת מאוד את מצב הפעולה בפועל של המנוע ולספק אותות משוב לבקר. ניתן לתקן את הבקר בזמן על סמך אותות אלה כדי לשפר את דיוק הבקרה והיציבות.

5. ללא מברשת, מנוע ללא הפרעות מברשות להסרת המברשת, השינוי הישיר ביותר הוא שאין את הניצוץ שנוצר בפעולה, מה שמפחית מאוד את הפרעות הניצוץ לציוד הרדיו בשלט רחוק.

6. רעש נמוך, פעולה חלקה של מנוע ללא מברשות ללא מברשת, חיכוך ריצה מופחת מאוד, פעולה חלקה, רעש יהיה הרבה יותר נמוך, יתרון זה מהווה תמיכה עצומה ליציבות הדגם.

7. חיים ארוכים, עלות תחזוקה נמוכה פחות מברשת, בלאי מנוע ללא מברשות הוא בעיקר על המיסב, מנקודת מבט מכנית, מנוע ללא מברשות הוא כמעט מנוע ללא תחזוקה, כאשר יש צורך, רק צריך לעשות קצת תחזוקה להסרת אבק.

בצורה הבסיסית, מנועי BLDC הם דגמים של אלגנטיות ופשטות. ואכן, רבים מהכלים המדעיים הבסיסיים הזמינים לצעירים משתמשים במנוע פשוט לציור חוטים כדי להראות את העקרונות הבסיסיים של חשמל ומגנטיות וכיצד האינטראקציות ביניהם מייצרות תנועה יעילה. בפועל, רוב מנועי ה-DC הם יותר מסתם שילוב של שתי גרסאות פשוטות של מוטות האבזור. בין יתר היתרונות, עמודים רבים יותר מאפשרים למנוע להתניע בצורה אמינה יותר מכל זווית סיבוב (לגרסה הפשוטה יש שני אזורים מתים קטנים). יתר על כן, מנוע כזה אינו מאפשר לזרם קצר חשמלי חולף לעבור, מערכות מסוימות מאפשרות לעבור שני זרם קצר חשמלי בכל סיבוב, אך מערכות רבות אינן יכולות לעשות זאת. לסליל העירור של הסטטור יש מספר תצורות. התצורה הנפוצה ביותר היא פיתול סדרה, פיתול shunt ו-composite פיתול (שילוב של סדרה ו-shunt). במנוע המתפתל הסדרתי, סליל העירור מחובר עם סליל האבזור (באמצעות מברשת); במנוע מתפתל ה-shunt, סליל העירור מחובר במקביל לסליל האבזור ("shunt" הוא ביטוי נוסף ל"מקביל").

למרות היתרונות הרבים של מנועי BLDC, מנועים מוברשים עדיין זמינים והביצועים שלהם משתפרים בהדרגה. בעוד שאופן עיצוב המנוע נותר ללא שינוי יחסית במובנים רבים, ישנם שני התפתחויות חשובות: השימוש הנרחב במגנטים קבועים, והשימוש במתגים IC ומתגים אלקטרוניים להנעת סליל ומשוב פונקציונלי. למרות שהמנוע ללא מברשות יכול לפעול ישירות דרך ספק כוח DC, השימוש בהתקן ההנעה "המתאים" מספק לא רק את זרם ההנעה הדרוש אלא גם את מגוון פונקציות ההגנה הנדרשות כמעט לכל תת-מערכת מנוע. ללא ספק, מנועים מוברשים המונעים על ידי DC הוחלפו במידה רבה למנועים ללא מברשות מבוקרים אלקטרונית עקב סיבות טכניות אמינות רבות. עם זאת, מנוע מברשת הוא עדיין פתרון יעיל במקרים של יישומים נמוכים ורגישים לעלות או דרישות מוגבלות.

האמור לעיל הוא כמה ידע מקצועי על מנוע מברשת שקשה להחליף לחלוטין על ידי VSD Motors. למידע רלוונטי נוסף, אנא פנה אלינו.