Motory a ovládače motorov zohrávajú dôležitú úlohu v mnohých oblastiach, najmä v lekárskych a robotických aplikáciách. Okrem toho má nedávno populárna oblasť vozidiel s novou energiou čoraz zrejmejší dopyt po malých, vysoko účinných motoroch s vysokým a nízkym krútiacim momentom a vysokovýkonných a nízkoenergetických motoroch.
Tieto koncové zariadenia si môžu vybrať z kartáčovaných jednosmerných motorov, bezkartáčových jednosmerných (BLDC) motorov alebo kombinácie týchto dvoch. Väčšina motorov pracuje podľa Faradayovho zákona o indukcii. Napriek tomu existujú kľúčové rozdiely medzi kartáčovanými a bezkartáčovými motormi a rozsahom ich použitia.
Poďme si predstaviť rozdiel medzi kartáčovanými motormi a bezkartáčovými motormi. Najprv predstavíme kartáčované jednosmerné motory.
Jednosmerný motor s kefou
Približne od konca 1900. rokov boli kartáčované jednosmerné motory jedným z najjednoduchších typov hnacích motorov a dnes sa typický jednosmerný motor s kefou skladá z kotvy (nazývanej aj rotor), komutátora, kefiek, hriadeľa a poľných magnetov . Samozrejme, kefovaný motor musí súčasne poskytovať jednosmerný prúd alebo energiu z batérie potrebnú na prevádzku a dosiahnuť rotačný krútiaci moment cez rotujúce magnetické pole, čím sa vyžaruje kinetická energia.
1. Jednoduchá konštrukcia, všeobecný jednosmerný kefový motor obsahuje kotvu alebo rotor, komutátor, kefu, hriadeľ a poľný magnet. Samozrejmosťou je batéria alebo napájanie. Vlastnosti motora závisia od materiálu, z ktorého je vyrobený, počtu cievok navinutých okolo neho a hustoty cievok. Kotva alebo rotor je elektromagnet a poľný magnet je permanentný magnet. Komutátor je delené krúžkové zariadenie okolo hriadeľa, ktoré vytvára fyzický kontakt s kefami, ktoré sú pripojené k kladným a záporným pólom napájacieho zdroja.
2. Komutátor okolo hriadeľa, komutátor je v kontakte s kefami, ktoré sú pripojené k protiľahlým pólom napájacieho zdroja, aby dodávali kladné a záporné náboje komutátoru. Kefy poháňajú rotor tak, aby sa otáčal s magnetickým poľom generovaným vstupom opačnej polarity cez komutátor. Smer otáčania je v smere hodinových ručičiek a/alebo proti smeru hodinových ručičiek a otáčanie motora dopredu a dozadu je možné realizovať zmenou polarity kefiek.
Bezkartáčový motor (BLDC)
Bezkartáčový motor
Princíp fungovania bezkartáčového jednosmerného motora je rovnaký ako princíp magnetickej príťažlivosti a odpudzovania brúseného motora, ale ich štruktúra je mierne odlišná. Bezkartáčový motor, ako už názov napovedá, nemá kefy, prijíma elektronickú komutáciu, cievka sa nepohybuje a rotor sa otáča. Práca komutácie sa odovzdáva riadiacemu obvodu v ovládači. Vysoká účinnosť je hlavným predajným bodom BLDC motorov. Pretože rotor je NdFeB magnet (NdFeB magnet), to znamená, že nie je potrebné žiadne pripojenie, žiadny komutátor a kefa, takže rotor pracuje veľmi efektívne.
Bezkartáčové motory môžu mať buď rotor na vnútornej strane, alebo rotor na vonkajšej strane vinutí (niekedy nazývaný motor "vonkajšieho rotora"). Počet vinutí použitých v bezkartáčovom motore sa nazýva počet fáz. Aj keď bezkartáčové motory môžu byť konštruované s rôznym počtom fáz, najbežnejšie sú trojfázové bezkartáčové motory. Tri vinutia bezkartáčového motora sú spojené v konfigurácii "hviezda" alebo "delta". V oboch prípadoch sú k motoru pripojené tri vodiče (bežne označované ako U, V, W) a technika pohonu a priebeh vlny sú rovnaké. Zároveň, aby sa zistila poloha rotora v určitom čase v bezkartáčovom motore, niektoré bezkartáčové motory budú poháňané spolu s Hallovými senzormi a existujú presnejšie technológie, ktoré používajú magnetické kódovače. Keď sa magnetický rotor otáča, Hallove senzory zachytia magnetické pole rotora. Potom, čo vodič IC prijme signál, vypočíta a prejde prúd cez vinutia statora v poradí, čím poháňa rotor k otáčaniu.
Vyššie uvedené je stručný úvod do rozdielu medzi kartáčovanými motormi a bezkartáčovými motormi.
