Silniki bezszczotkowe a silniki szczotkowe: który jest odpowiedni dla Twojego projektu?

Wstęp

Dwa popularne typy silników prądu stałego to silniki szczotkowe i silniki bezszczotkowe (silniki BLDC). Jak sama nazwa wskazuje, silniki szczotkowe wykorzystują szczotki do zmiany kierunku, umożliwiając obrót silnika. Natomiast silniki bezszczotkowe zastępują mechaniczną funkcję komutacji sterowaniem elektronicznym. Obydwa typy działają na tej samej zasadzie, a mianowicie na przyciąganiu magnetycznym i odpychaniu magnetycznym pomiędzy cewką a magnesem trwałym. Każdy z nich ma swoje zalety i wady, które mogą mieć wpływ na wybór w oparciu o specyficzne wymagania Twojej aplikacji. Zrozumienie różnic między szczotkowymi i bezszczotkowymi silnikami prądu stałego ma kluczowe znaczenie dla oceny ich wydajności. Decyzja o wyborze jednego typu zamiast drugiego opiera się na różnych kryteriach, w tym wydajności, żywotności i kosztach.

Ważne czynniki wpływające na różnicę między szczotkowym i bezszczotkowym silnikiem prądu stałego:

#1. Lepsza wydajność

Silniki bezszczotkowe są bardziej wydajne niż silniki szczotkowe. Z większą precyzją przekształcają energię elektryczną w energię mechaniczną, redukując w ten sposób straty energii. W przeciwieństwie do szczotkowych silników prądu stałego, silniki bezszczotkowe nie podlegają tarciu ani stratom energii związanym ze szczotkami i komutatorami. Poprawia to wydajność, wydłuża czas pracy i zmniejsza zużycie energii.

I odwrotnie, silniki szczotkowe są uważane za mniej wydajne niż bezszczotkowe silniki prądu stałego ze względu na straty mocy związane z tarciem i przenoszeniem energii przez układ komutatora.

#2. Konserwacja i trwałość

Silniki bezszczotkowemają mniej ruchomych części i brak połączeń mechanicznych, co skutkuje dłuższą żywotnością i mniejszymi wymaganiami konserwacyjnymi. Brak szczotek eliminuje problemy związane ze zużyciem szczotek i innymi problemami konserwacyjnymi. Dlatego silniki bezszczotkowe są często bardziej opłacalną opcją dla użytkowników.

Ponadto silniki szczotkowe wymagają większej konserwacji ze względu na zużycie szczotek i komutatora, co może prowadzić do zmniejszenia wydajności i problemów z silnikiem. Aby zachować optymalną wydajność, szczotki należy regularnie wymieniać.

#3. Hałas i wibracje

W silnikach bezszczotkowych można kontrolować prąd uzwojenia, co pomaga zmniejszyć pulsacje momentu obrotowego, które mogą powodować wibracje i hałas mechaniczny. Dlatego silniki bezszczotkowe generalnie wytwarzają mniej hałasu i wibracji niż silniki szczotkowe. ponieważ nie mają szczotek i komutatorów. Redukcja wibracji i hałasu poprawia komfort użytkownika i minimalizuje zużycie podczas długotrwałego użytkowania.

W szczotkowanym silniku prądu stałego szczotki i komutator współpracują ze sobą jako mechanizm przełączający. Gdy silnik pracuje, przełączniki te stale się otwierają i zamykają. Proces ten umożliwia przepływ wysokich prądów przez indukcyjne uzwojenia wirnika, wytwarzając niewielki szum elektryczny ze względu na duży przepływ prądu.

#4. Koszt i złożoność

Silniki bezszczotkowe są zwykle droższe i bardziej złożone ze względu na elektroniczny system sterowania komutacją. Wyższa cena bezszczotkowych silników prądu stałego w porównaniu doszczotkowe silniki prądu stałegowynika głównie z zaawansowanej elektroniki zastosowanej w ich konstrukcji.

#5. Projektowanie i działanie

Bezszczotkowe silniki prądu stałego nie są samokomutujące. Wymagają obwodu sterującego wykorzystującego tranzystory do sterowania prądem przepływającym przez cewki uzwojenia silnika. Silniki te wykorzystują elektroniczne elementy sterujące i czujniki efektu Halla do zarządzania prądem w uzwojeniach, zamiast polegać na połączeniach mechanicznych.

Szczotkowe silniki prądu stałego są samokomutowane, co oznacza, że ​​do działania nie wymagają obwodu sterownika. Zamiast tego używają mechanicznych szczotek i komutatorów do kontrolowania prądu w uzwojeniach, tworząc w ten sposób pole magnetyczne. To pole magnetyczne wytwarza moment obrotowy, powodując obrót silnika.

#6. Aplikacje

Jako kosztsilniki wibracyjnei związana z nimi elektronika stale maleje, wzrasta zapotrzebowanie na silniki bezszczotkowe i silniki szczotkowe. Silniki bezszczotkowe są bardzo popularne w smartwatchach, urządzeniach medycznych, urządzeniach kosmetycznych, robotach itp.

Ale wciąż są miejsca, gdzie silniki szczotkowe mają większy sens. Silniki szczotkowe mają ogromne zastosowanie w smartfonach, e-papierosach, kontrolerach gier wideo, masażerach oczu itp.