Ako funguje bezkartáčový motor. Prečo sú jeho rozmery menšie a náklady vyššie ako náprotivky štetcov?
Bezkartáčové motory boli v elektrickom náradí zabudované už dávno. Takéto elektrické motory majú oproti kolektorovým motorom množstvo výhod (uvediem nižšie). Existuje však jedna veľká nevýhoda - vysoká cena. S čím všetkým je to spojené? Navrhujem na to prísť.
Ak otvoríme akumulátorové skrutkovače z dvoch typov elektromotorov, okamžite zistíme, že bezkartáčový, s rovnakými charakteristikami (alebo ešte lepšie), má menšie rozmery:
Je to pochopiteľné, pretože nemá kefy - kontakty, ktoré prenášajú napätie na vinutie. Aj keď je to stále ten istý elektromotor s permanentným magnetom, magnety sú umiestnené na rotore (otáčajú sa) a vinutia cievky sú nehybné:
Existuje niekoľko typov bezkartáčových elektrických motorov: so zapnutým vnútorným vinutím a vnútorným rotorom permanentné magnety (fotografie 1 a 2) a s vonkajším vinutím a vnútorným rotorom s magnetmi (foto 3). Delia sa tiež na synchrónne a asynchrónne (so synchronizáciou magnetických polí rotor-stator a pred magnetickým poľom na statore).
Elektromotor prepína magnetické pole (napájanie cievok). Princípom príťažlivosti rôznych pólov magnetu. V určitom okamihu musí byť požadovaná cievka priťahovaná k opačnému pólu permanentného magnetu. V kolektore sa prepínanie vykonáva konštruktívne vďaka posuvným kontaktom. A ak v bezkartáčovom kontakte nie sú žiadne posuvné kontakty - ako pochopiť, na ktorú cievku je potrebné priviesť napätie? A ako k tomuto prepnutiu dôjde?
Na cievkach sú nainštalované Hallove senzory na riadenie polohy rotora:
Princíp fungovania Hallovho snímača:
Dávajú signál do riadiacej jednotky (ovládača) a ktorá dodáva napätie do požadovaného vinutia statora. Pri otáčaní to vyzerá takto:
Rotor dobieha magnetické pole statora. Príklad ovládacej dosky motora:
Ako funguje bezkartáčový elektrický motor a funguje v prístupnom jazyku, je popísané v tomto videu:
Vidno, že sú o polovicu alebo dokonca dvakrát vyššie ako ich kolegovia z kefy.
Je zrejmé, že výroba elektronickej časti je zložitá a má ďalšie náklady spojené s celkovými nákladmi na elektromotor pre akékoľvek náradie. Výhody takéhoto elektrického motora sú však významným zoznamom:
1. Pretože kolektorový motor nad 3 000 ot./min. znižuje jeho výkon a účinnosť, kontakt v kefách je prerušený a objaví sa iskrenie. Bezkartáčové motory tieto nevýhody neobsahujú a majú stabilnú účinnosť až 90% pri všetkých otáčkach. Sú mechanicky odolnejšie (zdroj závisí iba od ložísk). Môže mať vyššie otáčky.
2. Bezkartáčový motor uľahčuje nastavenie (elektronického) krútiaceho momentu. Zvyčajne je na bezkartáčových skrutkovačoch nainštalovaný spínač, ktorý je za to zodpovedný. Vďaka zvýšenej účinnosti šetria jednosmerné elektrické motory batériu náradia, niektoré sú až o 50% ekonomickejšie ako kolektorové motory.
Ak ale zlyhá elektronická časť ovládania elektromotora, potom môže byť oprava porovnateľná z hľadiska nákladov s novým nástrojom. Elektronika vždy existuje riziko rozbitia. Skraty v prípade vlhkosti alebo pôsobenia elektrostatiky na Hallove senzory a mikroobvody - nikto proti tomu nie je imúnny.
Napriek týmto rizikám sú tieto motory budúcnosťou. Pretože ich charakteristiky sú vyššie ako kolektorové. Možno niekedy priemysel začne vyrábať riadiace jednotky v jednom puzdre mikroobvodu so spoľahlivou ochranou proti skratom a statickej elektrine.
***
Prihlásiť sa na odber do kanála, pridajte ho do záložiek prehliadača (Ctrl + D). Čaká vás veľa zaujímavých informácií.