Wat is die verskil tussen 'n geborselde vs borsellose motor?

Wat is die verskil tussen 'n geborselde vs borsellose motor?

Figuur 1: Verskil tussen 'n geborselde vs borsellose motor

Borsel vs borsellose motors, wat is die verskille

Borsel en borsellose DC -motors is twee verskillende soorte elektriese motors. In eenvoudige terme is die verskil dat geborselde motors elektriese kontakborsels het, wat veroorsaak dat die motor draai. Aan die ander kant vertrou borsellose motors op elektronika eerder as borsels om die motor te draai. 'N Ander manier om dit te beskryf, is dat borsellose motors spinmagnete in die middel het, terwyl geborselde motors aan die buitekant stilstaande magnete het.

Figuur 1 toon die visuele verskil tussen die twee, maar die werking van elkeen is ook heeltemal anders. Die belangrikste verskil tussen hulle is die tipe kommutasie wat hulle gebruik:

1. Kommutasiemetode:
   • Borselmotors gebruik meganiese borsels en 'n kommutator om die huidige rigting in die windings te skakel, wat weer 'n magneetveld opwek om die wringkrag te produseer en die motor te draai.
   • Borsellose motors, aan die ander kant, gebruik elektroniese beheer en magnetiese sensors (bv. Hall -effek sensors) om die huidige rigting in die wikkeling te wissel sonder enige meganiese kontak. Hierdie elektroniese beheer is dikwels in die vorm van 'n eksterne drywer of 'n geïntegreerde elektroniese snelheidsbeheerder (ESC).
2. Doeltreffendheid:
   • Borsellose motors is oor die algemeen doeltreffender as geborselde motors omdat hulle nie die wrywing en energieverliese wat verband hou met borsels en kommutators het nie. Dit lei tot beter prestasie, langer tydperke en verminderde energieverbruik.
3. Onderhoud en leeftyd:
   • Borselmotors benodig meer onderhoud as gevolg van die slytasie op borsels en kommutators, wat uiteindelik kan lei tot 'n afname in werkverrigting en motorfout. Borselvervangings is periodiek nodig om optimale werkverrigting te handhaaf.
   • Borsellose motors het minder bewegende onderdele en geen meganiese kontakte nie, wat lei tot 'n langer lewensduur en verminderde onderhoudsvereistes.
4. Geraas en vibrasie:
   • Borsellose motors produseer gewoonlik minder geraas en vibrasie in vergelyking met geborselde motors omdat hulle nie borsels of kommutators het wat meganiese geraas kan veroorsaak nie.
5. Koste en kompleksiteit:
   • Borsellose motors is oor die algemeen duurder en kompleks vanweë die vereiste van elektroniese beheerstelsels vir pendel. Hul voordele ten opsigte van doeltreffendheid, lewensduur en onderhoud swaarder egter as die aanvanklike kosteverskil.

Borsellose motoriese diagram

In die rotor van 'n borsellose motor is permanente magnete aanwesig, terwyl die stator die windings huisves. Hierdie rangskikking is die teenoorgestelde van die stator- en rotorlokasies in 'n geborselde GS -motor.  Borselde DC -motors begin rotasie wanneer die stroom via die kommutator en borsels aan die wikkeling voorsien word. Terwyl die motor draai, word die daaropvolgende kommutator en kwaspare aangeskakel, wat die stroomvloei in verskillende wikkeling rig en rotasie behou. Borsellose motors bereik pendel sonder om op borsels of pendelaars te vertrou. In plaas daarvan gebruik hulle magnetiese paalsensors (soos Hallelemente of Hall Effect ICS) om die permanente magnete se magnetiese paalposisies te identifiseer. Daarbenewens is bestuurders nodig om die stroomvloei deur die windings volgens die waargenome magnetiese paalposisies te lei.

Borsellose motoriese beginsels

Om die rotasiebeginsels van borsellose motors te beskryf, laat ons 'n vereenvoudigde 2-pool-driefase-model oorweeg soos in Figuur 2 uitgebeeld.

Die rotormagnete bestaan ​​uit beide noord- en suidpale, elkeen met 'n magnetiese paalhoek van 180 °. Magnetiese paalsensors HA, HB en HC is 120 ° van mekaar geplaas en bespeur die noordpool van die rotormagnete en lewer daarna 'n sein.

Wat die stator betref, word die fase-U-spoel, fase-V-spoel en fase-W-spoel ook 120 ° van mekaar geplaas en word dit met 60 ° van die magnetiese paalsensors vergoed.

As stroom vanaf die dryfkring na die motor vloei vir elke fase -wikkeling van die stator, word 'n suidpool aan die binnekant van die stator geskep. Omgekeerd, as die stroom in die teenoorgestelde rigting vloei, word 'n noordpool aan die binnekant van die stator gegenereer. Figuur 3 illustreer die toestand wanneer die stroom van fase-U na fase-v vloei.

 Figuur 3: Vereenvoudigde borsellose motoriese beginsel

Beheermetode van 'n borsellose motor

'N Borsellose motor word beheer deur 'n elektroniese beheerder wat die krag wat aan die motor voorsien word, reguleer. Die volgende is die basiese stappe om 'n borsellose DC -motor te beheer:

1. Hall Effect -sensors: Borsellose motors gebruik Hall Effect -sensors om die posisie van die rotor te bepaal en terugvoer aan die beheerder te gee.
2. Elektroniese pendel: Die elektroniese beheerder gebruik die inligting van die Hall Effect -sensors om die regte volgorde van die stroom te bepaal wat aan die statorwindings verskaf moet word.
3. Power MOSFET's of IGBTS: Die beheerder gebruik krag MOSFET's of IGBT's om die stroom wat aan die statorwindings verskaf word, te skakel.
4. PWM -seine: die beheerder gebruik Pulse Width Modulation (PWM) seine om die snelheid en wringkrag van die motor te reguleer deur die werksiklus van die PWM -seine aan te pas.
5. Insetseine: Die beheerder ontvang insetseine van 'n kontrolebron, soos 'n mikrobeheerder, om die gewenste snelheid en rigting van die motor in te stel.

Die presiese metode om 'n borsellose motor te beheer, hang af van die spesifieke motor en beheerder wat gebruik word, maar hierdie stappe bied 'n algemene oorsig van die proses.

Hoe om te doen, beheer u die snelheid van a borselloos motor

Die snelheid van 'n borsellose GS -motor word beheer deur die frekwensie van die elektriese krag wat aan die motor voorsien word, aan te pas. Die volgende is die basiese stappe om die snelheid van 'n borsellose motor te beheer:

1. Elektroniese beheerder: 'n Elektroniese beheerder word gebruik om die krag wat aan die motor voorsien word, te reguleer.
2. PWM -seine: die beheerder gebruik Pulse Width Modulation (PWM) seine om die frekwensie van die krag wat aan die motor verskaf word, aan te pas. Deur die werksiklus van die PWM -seine te verander, kan die gemiddelde spanning wat op die motor toegepas word, gewissel word, wat op sy beurt sy snelheid beïnvloed.
3. Insetseine: Die beheerder ontvang insetseine van 'n kontrolebron, soos 'n mikrobeheerder, om die gewenste snelheid van die motor in te stel.
4. Motorterugvoer: In sommige gevalle kan 'n terugvoermeganisme soos 'n toerenteller of enkodeerder gebruik word om die snelheid van die motor te monitor en terugvoer aan die beheerder te gee, wat dan die PWM -seine kan aanpas om 'n konstante snelheid te handhaaf.

Die beheer van die snelheid van 'n borsellose GS -motor behels die verstelling van die frekwensie van die elektriese krag wat aan die motor voorsien word met behulp van PWM -seine en elektroniese beheer.

Watter tipe beheerder het u nodig vir 'n borsellose motor

'N Borsellose GS -motor benodig 'n elektroniese beheerder, wat dikwels 'n elektroniese snelheidsbeheerder (ESC) genoem word, om die krag wat aan die motor voorsien word, te reguleer. Die ESC is verantwoordelik vir die volgende take:

1. Monitering van die posisie van die rotor: Borsellose motors gebruik Hall Effect -sensors om die posisie van die rotor te bepaal en gee terugvoer aan die beheerder.
2. Pommutasie: Die beheerder gebruik die inligting van die Hall Effect -sensors om die regte volgorde van stroom te bepaal wat aan die statorwindings verskaf moet word.
3. Kragskakeling: Die beheerder gebruik krag MOSFET's of IGBT's om die stroom wat aan die statorwindings verskaf word, te skakel.
4. Spoedbeheer: die beheerder gebruik Pulse Width Modulation (PWM) seine om die snelheid en wringkrag van die motor te reguleer deur die werksiklus van die PWM -seine aan te pas.
5. Insetseine: Die beheerder ontvang insetseine van 'n kontrolebron, soos 'n mikrobeheerder, om die gewenste snelheid en rigting van die motor in te stel.

Borselde motordiagram

Figuur 6: Borselde motoriese struktuur

'N Borselde motor is 'n tipe DC -elektriese motor wat bestaan ​​uit verskillende sleutelkomponente wat saamwerk om elektriese energie in meganiese energie te omskep. Die belangrikste komponente van 'n geborselde motor is die rotor, stator, kommutator en borsels soos getoon in Fig. 6. Hier is 'n beskrywing van elke komponent en hoe dit bydra tot die struktuur van die motor:

1. Rotor (anker): Die rotor, ook bekend as die anker, is die roterende deel van die geborselde motor. Dit bestaan ​​uit wondspoele draad om 'n ysterkern, wat 'n elektromagnet skep as die stroom daardeur gaan. Die magnetiese veld van die rotor is in wisselwerking met die magnetiese veld van die stator, wat die wringkrag opwek en die rotor laat draai en die motoras dryf.
2. Stator: Die stator is die stilstaande deel van die geborselde motor. Dit huisves permanente magnete, wat gewoonlik op die binneste oppervlak gemonteer is, wat 'n vaste magnetiese veld bied. Die magnetiese veld van die stator is in wisselwerking met die magnetiese veld van die rotor, wat die nodige wringkrag vir rotasie skep.
3. Kommutator: Die kommutator is 'n belangrike komponent van 'n geborselde motor wat verantwoordelik is vir die omskakeling van die huidige rigting in die rotorwindings. Dit is 'n gesegmenteerde metaalsilinder wat aan die rotor gekoppel is, met elke segment wat aan die een punt van die rotorwindings gekoppel is. Terwyl die rotor draai, draai die kommutator daarmee saam en maak kontak met die borsels.
4. Borsels: Borsels is vaste, geleidende komponente wat elektriese kontak met die roterende kommutator handhaaf. Dit is tipies van koolstof of grafiet, wat lae wrywing en slytasie verseker. Die borsels bied die elektriese verbinding tussen die kragbron en die rotorwikkeling deur die kommutator. Terwyl die kommutator draai, gly die borsels oor sy oppervlak, en dit maak verskillende rotorwindings agtereenvolgens aan, wat op sy beurt die magnetiese veld van die rotor laat skakel en die rotasie behou.

'N Borselde motor bestaan ​​uit 'n rotor met wondspoele, 'n stator met permanente magnete, 'n kommutator en borsels. Die interaksie tussen die magnetiese velde van die rotor en die stator genereer wringkrag, terwyl die kommutator en borsels saamwerk om die stroom in die rotorwindings te skakel, wat deurlopende rotasie verseker.

Beginsels agter 'n geborselde motor

DC -motors gebruik opgerolde draadwindings om 'n magneetveld te genereer. In 'n geborselde motor is hierdie windings aan die rotor vasgemaak, wat vry is om te draai en 'n as te dryf. Dikwels word die spoele om 'n ysterkern toegedraai, hoewel sommige geborselde motors is "korelloos, "Met selfondersteunde windings. Die stilstaande gedeelte van die motor, bekend as die" stator ", gebruik permanente magnete om 'n vaste magnetiese veld te vestig. Hierdie magnete is tipies op die binneste oppervlak van die stator geleë, omring die rotor. Fig 7 toon groter besonderhede. 

Om die wringkrag te skep en die rotor te laat draai, moet die magnetiese veld van die rotor voortdurend draai, in wisselwerking met die vaste veld van die stator deur aantrekking en afstoting. 'N Skyfie -elektriese skakelaar vergemaklik hierdie roterende veld. Hierdie skakelaar bestaan ​​uit a kommutator, Gewoonlik is 'n gesegmenteerde kontak op die rotor en vaste borsels op die stator gemonteer.

Figuur 7: Beginsels agter 'n geborselde motor

Hoe om te doen, beheer u die snelheid van a geborsel motor

Die snelheid van 'n geborselde GS -motor kan beheer word deur die spanning wat op sy klemme aangebring is, aan te pas. Die volgende is die basiese stappe om die snelheid van 'n geborselde GS -motor te beheer:

1. Kragtoevoer: 'n GS -kragbron is aan die motorklemme gekoppel om die elektriese krag te voorsien wat nodig is om die motor te draai.
2. Spoed beheer: Om die snelheid van die motor te beheer, kan die spanning wat op die motor aangebring word, verstel word met behulp van 'n weerstand of 'n polsbreedte -modulasie (PWM) sein getoon in Fig. 8. Hoe laer die spanning op die motor aangebring word, hoe stadiger sal dit draai. Ons het 'n aparte artikel geskryf oor Spoedbeheerders hier
3. Insetseine: Die spanning wat op die motor toegepas word, kan deur insetseine van 'n kontrolebron, soos 'n mikrobeheerder, beheer word om die gewenste snelheid in te stel.
4. Terugvoerbeheer: In sommige gevalle kan 'n terugvoermeganisme soos 'n toerenteller of enkodeerder gebruik word om die snelheid van die motor te monitor en terugvoer aan 'n beheerder te gee, wat dan die spanning kan verstel om 'n konstante snelheid te handhaaf.

Die beheer van die snelheid van 'n geborsel GS -motor Behels die aanpassing van die spanning wat op sy terminale toegepas word, hetsy direk of deur 'n terugvoermeganisme te gebruik om die snelheid daarvan te reguleer.

Figuur 8: Die beheer van die snelheid van 'n geborselde motor

Samevattend benodig 'n borsellose DC -motor 'n elektroniese snelheidsbeheerder (ESC) om die krag wat aan die motor verskaf word, te reguleer en die snelheid en wringkrag daarvan te beheer.

Hoe dra jy 'n borsellose motor aan 'n skakelaar

'N Tipiese manier om 'n geborselde motor te beheer, is om 'n rocker -skakelaar te gebruik. Op die onderkant van u skakelaar sien u 6 verbindings, soos hieronder gesien, wat ooreenstem met die stroombaandiagram van die DPDT -skakelaar hierbo. As die skakelaar na die voorwaartse posisie gedruk word, sal die boonste en middelste verbindings binne die skakelaar gekoppel word; As die skakelaar na die agterste posisie gedruk word, sal die onder- en middelste verbindings gekoppel word; En as die skakelaar in die middelste posisie is, is die skakelaar oop.

 Hieronder is 'n bedradingsdiagram wat 2 gesmeerde motors aan 'n skakelaar gekoppel het

Hieronder word 'n bedradingsdiagram van die agterkant van 'n rocker -skakelaar getoon

Wat duurder is, 'n geborselde of borsellose motor

Oor die algemeen is borsellose DC -motors duurder as geborselde DC -motors. Die kosteverskil kan toegeskryf word aan die kompleksiteit van die borsellose motorstelsel, wat addisionele komponente benodig, soos 'n elektroniese beheerder (ESC) en Hall Effect -sensors. Die ESC en sensors dra by tot die koste van die stelsel, net soos die meer gesofistikeerde vervaardigingsproses wat benodig word vir borsellose motors.

Ondanks hul hoër voorafgaande koste, bied borsellose motors egter dikwels verskeie voordele bo gesmeerde motors, waaronder hoër doeltreffendheid, langer lewensduur en beter werkverrigting, veral in hoë snelheids- en hoë-wa-toepassings. As gevolg hiervan, kan die hoër koste van borsellose motors dikwels teengewerk word deur hul laer bedryfskoste en verbeterde betroubaarheid.

Ten slotte wissel die koste van geborselde en borsellose motors afhangende van die spesifieke toepassing en vereistes. Borsellose motors is oor die algemeen baie duurder, maar dit kan langer lewensduur en groter doeltreffendheid bied. Borselmotors is ideaal vir die meeste dag tot dagtoepassings, en vir mense met min tot geen elektriese eksperience nie. U kan borsellose motors vind wat gebruik word vir elektriese motors en ander stelsels waar baie lang lewensduur nodig is (baie dekades), maar daarbuite sal u vind dat geborselde motors 95% van die motormark uitmaak. 

Kyk hier na ons lineêre aktuators