Hoe een borstelloze motor werkt. Waarom zijn de afmetingen kleiner en de kosten hoger dan die van de borstel-tegenhangers?

Borstelloze motoren worden al lang in elektrisch gereedschap geïnstalleerd. Dergelijke elektromotoren hebben een aantal voordelen ten opzichte van collectormotoren (ik zal hieronder opsommen). Maar er is één groot nadeel: de hoge prijs. Waar is het allemaal mee verbonden? Ik stel voor om het uit te zoeken.

Als we de accuschroevendraaiers van twee soorten elektromotoren openen, zien we meteen dat de brushless, met dezelfde kenmerken (of zelfs beter), kleinere afmetingen heeft:

Dit is begrijpelijk, aangezien het heeft geen borstels - contacten die spanning naar de wikkeling sturen. Hoewel dit nog steeds dezelfde elektromotor met permanente magneet is, bevinden de magneten zich op de rotor (roteren) en zijn de spoelwikkelingen stationair:

Er zijn verschillende soorten borstelloze elektromotoren: met een interne wikkeling en een interne rotor aan permanente magneten (foto 1 en 2) en met buitenwikkeling en binnenrotor met magneten (foto 3). Ze zijn ook onderverdeeld in synchroon en asynchroon (met synchronisatie van de rotor-stator magnetische velden en vóór het magnetische veld op de stator).

De elektromotor schakelt het magnetische veld (voeding van de spoelen). Door het principe van aantrekking van verschillende polen van een magneet. Op een gegeven moment moet de gewenste spoel naar de tegenoverliggende pool van de permanente magneet worden aangetrokken. In de collector wordt door middel van schuifcontacten constructief geschakeld. En als er geen glijdende contacten zijn in een borstelloze, hoe te begrijpen op welke spoel spanning moet worden toegepast? En hoe gebeurt deze omschakeling?

Hall-sensoren zijn op de spoelen geïnstalleerd om de positie van de rotor te regelen:

Hall-sensor werkingsprincipe:

Ze geven een signaal af aan de besturingseenheid (controller) en die levert spanning aan de gewenste statorwikkeling. Bij het roteren ziet het er zo uit:

De rotor haalt het magnetische veld van de stator in. Voorbeeld van een motorbesturingskaart:

Hoe een borstelloze elektromotor werkt en werkt in een toegankelijke taal, wordt beschreven in deze video:

Het is te zien dat ze half of zelfs twee keer zo hoog zijn als hun penseel-tegenhangers.

Het is duidelijk dat het elektronische onderdeel moeilijk te vervaardigen is en extra kosten met zich meebrengt in de totale kosten van de elektromotor voor welk gereedschap dan ook. Maar de voordelen van zo'n elektromotor zijn een belangrijke lijst:

1. Omdat een collectormotor boven 3000 tpm vermindert zijn vermogen en efficiëntie, het contact in de borstels wordt verbroken en er ontstaan ​​vonken. Borstelloze motoren zijn vrij van deze nadelen en hebben een stabiel rendement tot 90% bij alle snelheden. Ze zijn mechanisch duurzamer (de bron hangt alleen af ​​van de lagers). Kan hogere toeren hebben.

2. De brushless motor maakt het makkelijker om het (elektronische) koppel af te stellen. Meestal wordt op borstelloze schroevendraaiers een schakelaar geïnstalleerd die hiervoor verantwoordelijk is. Door de verhoogde efficiëntie besparen borstelloze elektromotoren de acculading van het gereedschap, sommige zijn tot 50% zuiniger dan collectormotoren.

Maar als het elektronische deel van de elektromotorbesturing uitvalt, kan de reparatie qua kosten vergelijkbaar zijn met een nieuw gereedschap. Elektronica heeft altijd kans op breuk. Kortsluiting bij vocht of de invloed van elektrostatica op Hall-sensoren en microschakelingen - niemand is hier immuun voor.

Ondanks deze risico's zijn deze motoren de toekomst. Omdat hun kenmerken zijn hoger dan die van de verzamelaar. Misschien zal de industrie ooit beginnen met het produceren van regeleenheden in één microschakelingsbehuizing met betrouwbare bescherming tegen kortsluiting en statische elektriciteit.

***

Schrijf je in aan het kanaal, voeg het toe aan je browserbladwijzers (Ctrl + D). Er staat nog veel interessante informatie te wachten.