Бесщеточные электродвигатели постоянного тока: назначение и принцип работы
Двигатели постоянного тока бывают щеточными и бесщеточными. Практически все современные электроинструменты имеют второй вариант двигателей. Рассмотрим принцип работы бесщеточного электродвигателя постоянного тока, как он устроен, плюсы и минусы.
Содержание
Устройство бесщеточного двигателя
Такие виды двигателей не имеют ротора в традиционном понимании. Вместо него установлен специальный магнит. Он оснащен приводными катушками, имеющими три фазы, а также датчиком, который контролирует положение ротора и посылает сигналы на контроллер. Он же в свою очередь начинает поочередное включение катушек. Происходит это по одной фазе за один раз. Главное отличие бесщеточного двигателя постоянного тока от щеточного в том, что у него нет щеток и коммутатора. Вместо этого установлен ротор и магниты, к которым он крепится. В данном случае используются неодимовые магниты.
Применение современных магнитных материалов, таких как неодимовые магниты, позволяет создавать компактные и мощные двигатели.
Корпус изготавливается из стали, он оснащен обмотками, а также имеет набор подшипников. Для измерения выходного канала установлены специальные датчики. Они позволяют сделать работу бесщеточного двигателя постоянного тока точной, а также повысить эффективность устройства.
Важно! Основное отличие бесщеточного двигателя в том, что его работа основана на принципе электромагнитной индукции. Внутри корпуса установлено два основных элемента – ротор и статор. А датчики Холла и контроллер позволяют отслеживать такие параметры работы как напряжение в системе, скорость ротора, особенности его положения.
Основные особенности
Двигатели данного типа имеют несколько важных особенностей:
- Устройство способно заменить сразу несколько приспособлений: преобразователь частоты, регулировку скорости асинхронного двигателя, а также двигателя постоянного тока;
- Может осуществлять работу как на высокой, так и на низкой скорости;
- Отличные характеристики крутящего момента как на средних, так и на высоких оборотах;
- Бесступенчатое регулирование скорости;
- Плавный старт, нет резкой остановки;
- Не образуются искры благодаря отсутствию трения;
- Стойкость к неровной вибрации.
Важно! Большинство современных устройств оснащены сенсорами обратной связи, такими как энкодеры или датчики Холла, что позволяет увеличить точность управления вращением и обнаружить любые отклонения в работе двигателя.
Разработчики регулярно работают над улучшением эффективности таких двигателей, что помогает уменьшить энергопотребление и повысить продолжительность автономной работы приспособлений.
Преимущества использования
Бесщеточные двигатели постоянного тока с каждым годом становятся все популярнее. Это связано с такими их достоинствами:
- Во время работы практически нет трения. Это как раз и связано с отсутствием щеток. Именно поэтому двигатель меньше греется. Это положительно влияет на срок эксплуатации и плавность работы. Также двигатели можно дольше использовать, без перерывов;
- Устройства могут развиваться высокую скорость работы за считанные секунды;
- Простота регулировки крутящего момента. Благодаря этому в устройства можно внедрять переменную скорость. Это позволяет изменять количество оборотов во время работы техники;
- Высокая точность. Бесщеточные двигатели позволяют достичь высокой точности и контроля вращения, что делает их идеальными в сфере, где важна тонкая настройка позиционирования;
- За счет того, что бесщеточный двигатель имеет минимальное количество деталей, он имеет небольшой вес и размер;
- Бесшумность работы по сравнению с щеточными видами двигателей;
- Длительный срок эксплуатации даже при постоянной эксплуатации (более 6 лет);
- Требует минимального обслуживания за счет отсутствия щеток. Все, что нужно – это следить за работой подшипника, он нуждается в регулярной смазке;
- Высокая удельная мощность;
- Минимальные электропотери во время работы.
Основной недостаток такого двигателя заключается в его высокой стоимости. Также к минусам можно отнести вибрацию в случае, если устройство работает на минимальной скорости. Но если вы ищите устройство, которое прослужит не один год, то лучше всего остановиться именно на бесщеточном двигателе.
Применение
Обычно бесщеточные двигатели устанавливают, если устройство должно создавать для своей работы большое количество оборотов.
Крупные производители промышленного оборудования активно внедряют бесщеточные двигатели. Они часто используются в металлургии и других промышленных отраслях.
Итак, двигатели постоянного тока без щеток – это важный элемент современных технологий и механизмов. Их эффективность, качество и точность делают их незаменимыми для множества устройств, и, вероятно, их эффективность будет расти с развитием технологий и автоматизации.