المحركات عديمة الفرش مقابل المحركات ذات الفرش: أيهما الأنسب لمشروعك؟

مقدمة

يُعدّ كلٌّ من المحركات ذات الفرش والمحركات عديمة الفرش (محركات التيار المستمر) من الأنواع الشائعة. وكما يوحي الاسم، تستخدم المحركات ذات الفرش فرشًا لتغيير اتجاه الدوران، مما يسمح للمحرك بالدوران. في المقابل، تستبدل المحركات عديمة الفرش وظيفة تغيير الاتجاه الميكانيكية بالتحكم الإلكتروني. يعمل كلا النوعين وفقًا للمبدأ نفسه، وهو التجاذب والتنافر المغناطيسي بين الملف والمغناطيس الدائم. ولكلٍّ منهما مزايا وعيوب، والتي قد تؤثر على اختيارك بناءً على المتطلبات المحددة لتطبيقك. يُعدّ فهم الاختلافات بين محركات التيار المستمر ذات الفرش ومحركات التيار المستمر عديمة الفرش أمرًا بالغ الأهمية لتقييم أدائها. ويعتمد قرار اختيار نوعٍ على آخر على مجموعة متنوعة من المعايير، بما في ذلك الكفاءة والعمر الافتراضي والتكلفة.

العوامل المهمة للاختلاف بين محرك التيار المستمر ذي الفرش ومحرك التيار المستمر بدون فرش:

#1. تحسين الكفاءة

تُعدّ المحركات عديمة الفرش أكثر كفاءة من المحركات ذات الفرش. فهي تحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية بدقة أكبر، مما يقلل من هدر الطاقة. وعلى عكس محركات التيار المستمر ذات الفرش، لا تعاني المحركات عديمة الفرش من الاحتكاك أو فقدان الطاقة المرتبط بالفرش والمبدلات. وهذا يُحسّن الأداء، ويُطيل مدة التشغيل، ويُقلّل من استهلاك الطاقة.

وعلى العكس من ذلك، تعتبر المحركات ذات الفرش أقل كفاءة من محركات التيار المستمر عديمة الفرش بسبب فقدان الطاقة المرتبط بالاحتكاك ونقل الطاقة من خلال نظام المبدل.

٢. الصيانة وطول العمر

المحركات عديمة الفرشتتميز المحركات عديمة الفرش بقلة أجزائها المتحركة وانعدام الوصلات الميكانيكية، مما يطيل عمرها ويقلل من متطلبات صيانتها. كما أن غياب الفرش يمنع مشاكل تآكلها وغيرها من مشاكل الصيانة. لذا، تُعد هذه المحركات خيارًا أكثر فعالية من حيث التكلفة للمستخدمين.

بالإضافة إلى ذلك، تتطلب المحركات ذات الفرش صيانة أكثر بسبب تآكل الفرش والمبدل، مما قد يؤدي إلى انخفاض الأداء ومشاكل في المحرك. وللحفاظ على الأداء الأمثل، يجب استبدال الفرش بانتظام.

#3. الضوضاء والاهتزاز

في المحركات عديمة الفرش، يمكن التحكم في تيار الملفات، مما يساعد على تقليل نبضات عزم الدوران التي قد تسبب الاهتزاز والضوضاء الميكانيكية. لذلك، تُصدر المحركات عديمة الفرش عمومًا ضوضاء واهتزازًا أقل من المحركات ذات الفرش، لعدم احتوائها على فرش أو مبدلات. يُحسّن انخفاض الاهتزاز والضوضاء راحة المستخدم ويقلل من التآكل مع الاستخدام المطوّل.

في محرك التيار المستمر ذي الفرش، تعمل الفرش والمبدل معًا كآلية تبديل. عند تشغيل المحرك، تفتح هذه المفاتيح وتغلق باستمرار. تسمح هذه العملية بتدفق تيارات عالية عبر ملفات الدوار الحثية، مما ينتج عنه ضوضاء كهربائية طفيفة نتيجة لتدفق التيار العالي.

4. التكلفة والتعقيد

تميل المحركات عديمة الفرش إلى أن تكون أغلى وأكثر تعقيدًا نظرًا لنظام التحكم الإلكتروني الخاص بالتبديل. ويُعزى ارتفاع سعر محركات التيار المستمر عديمة الفرش مقارنةً بـمحركات التيار المستمر ذات الفرشويرجع ذلك أساساً إلى الإلكترونيات المتقدمة المستخدمة في تصميمها.

رقم 5. التصميم والتشغيل

محركات التيار المستمر عديمة الفرش ليست ذاتية التبديل. فهي تتطلب دائرة تحكم تستخدم الترانزستورات للتحكم في التيار المار عبر ملفات المحرك. تستخدم هذه المحركات أنظمة تحكم إلكترونية ومستشعرات تأثير هول لإدارة التيار في الملفات، بدلاً من الاعتماد على التوصيلات الميكانيكية.

محركات التيار المستمر ذات الفرش ذاتية التبديل، أي أنها لا تحتاج إلى دائرة تحكم لتشغيلها. بدلاً من ذلك، تستخدم فرشًا ميكانيكية ومبدلات للتحكم في التيار في الملفات، مما يُنشئ مجالًا مغناطيسيًا. يُولّد هذا المجال المغناطيسي عزم دوران، مما يؤدي إلى دوران المحرك.

#6. التطبيقات

أما تكلفةمحركات الاهتزازومع استمرار انخفاض استخدام الإلكترونيات المرتبطة بها، يتزايد الطلب على المحركات عديمة الفرش والمحركات ذات الفرش. وتُعدّ المحركات عديمة الفرش شائعة الاستخدام في الساعات الذكية والأجهزة الطبية وأجهزة التجميل والروبوتات وغيرها.

لكن لا تزال هناك مجالات يكون فيها استخدام المحركات ذات الفرش أكثر جدوى. فهناك استخدام واسع النطاق لهذه المحركات في الهواتف الذكية، والسجائر الإلكترونية، وأجهزة التحكم في ألعاب الفيديو، وأجهزة تدليك العين، وغيرها.