Бесщеточные и коллекторные двигатели: какой подходит для вашего проекта?

Введение

Двумя распространенными типами двигателей постоянного тока являются коллекторные двигатели и бесщеточные двигатели (двигатели BLDC). Как следует из названия, коллекторные двигатели используют щетки для переключения направления, позволяя двигателю вращаться. Напротив, бесщеточные двигатели заменяют функцию механической коммутации электронным управлением. Оба типа работают по одному и тому же принципу, а именно магнитному притяжению и магнитному отталкиванию между катушкой и постоянным магнитом. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, которые могут повлиять на ваш выбор в зависимости от конкретных требований вашего приложения. Понимание различий между коллекторными и бесщеточными двигателями постоянного тока имеет решающее значение для оценки их производительности. Решение о выборе одного типа над другим основывается на множестве критериев, включая эффективность, срок службы и стоимость.

Важные факторы, определяющие разницу между щеточным и бесщеточным двигателем постоянного тока:

№1. Лучшая эффективность

Бесщеточные двигатели более эффективны, чем коллекторные. Они преобразуют электрическую энергию в механическую с большей точностью, тем самым сокращая потери энергии. В отличие от коллекторных двигателей постоянного тока, бесщеточные двигатели не испытывают трения или потерь энергии, связанных с щетками и коллекторами. Это повышает производительность, продлевает время работы и снижает потребление энергии.

И наоборот, коллекторные двигатели считаются менее эффективными, чем бесщеточные двигатели постоянного тока, из-за потерь мощности, связанных с трением и передачей энергии через систему коллектора.

№2. Обслуживание и долговечность

Бесщеточные двигателиимеют меньшее количество движущихся частей и отсутствие механических соединений, что приводит к увеличению срока службы и снижению требований к техническому обслуживанию. Отсутствие щеток исключает проблемы, связанные с износом щеток и другие проблемы с обслуживанием. Поэтому бесщеточные двигатели часто являются более экономичным вариантом для пользователей.

Кроме того, коллекторные двигатели требуют большего обслуживания из-за износа щеток и коллектора, что может привести к снижению производительности и проблемам с двигателем. Для поддержания оптимальной производительности щетки необходимо регулярно заменять.

№3. Шум и вибрация

В бесщеточных двигателях можно контролировать ток обмотки, что помогает снизить пульсации крутящего момента, которые могут вызвать вибрацию и механический шум. Таким образом, бесщеточные двигатели обычно производят меньше шума и вибрации, чем коллекторные. потому что у них нет щеток и коллекторов. Снижение вибрации и шума повышает комфорт пользователя и сводит к минимуму износ при длительном использовании.

В коллекторном двигателе постоянного тока щетки и коллектор работают вместе как механизм переключения. Когда двигатель работает, эти переключатели постоянно открываются и закрываются. Этот процесс позволяет протекать высоким токам через индуктивные обмотки ротора, создавая небольшой электрический шум из-за большого тока.

№4. Стоимость и сложность

Бесщеточные двигатели, как правило, более дорогие и сложные из-за электронной системы управления коммутацией. Более высокая цена бесщеточных двигателей постоянного тока по сравнению сколлекторные двигатели постоянного токав основном из-за передовой электроники, задействованной в их конструкции.

№5. Проектирование и эксплуатация

Бесщеточные двигатели постоянного тока не являются самокоммутирующими. Им требуется схема управления, в которой используются транзисторы для управления током, протекающим через катушки обмотки двигателя. В этих двигателях используется электронное управление и датчики Холла для управления током в обмотках, а не механические соединения.

Коллекторные двигатели постоянного тока являются самокоммутируемыми, что означает, что для их работы не требуется схема управления. Вместо этого они используют механические щетки и коммутаторы для управления током в обмотках, создавая тем самым магнитное поле. Это магнитное поле создает крутящий момент, заставляющий двигатель вращаться.

№6. Приложения

Поскольку стоимостьвибрационные двигателии связанной с ними электроники продолжает уменьшаться, спрос на бесщеточные и коллекторные двигатели растет. Бесщеточные двигатели очень популярны в умных часах, медицинских приборах, косметических устройствах, роботах и ​​т. д.

Но есть еще места, где коллекторные двигатели имеют больше смысла. Коллекторные двигатели широко применяются в смартфонах, электронных сигаретах, контроллерах видеоигр, массажерах для глаз и т. д.