Conhecimento do princípio de funcionamento de motores com escovas e motores sem escovas.

Princípio de funcionamento do motor de escova

A estrutura principal demotor sem escovasO circuito é composto por estator + rotor + escova, e o torque é obtido pela rotação do campo magnético para gerar energia cinética. A escova está em constante contato com o comutador para conduzir eletricidade e inverter a fase durante a rotação.

O motor com escovas utiliza comutação mecânica, onde o polo magnético não se move, enquanto a bobina gira. Quando o motor está funcionando, a bobina e o comutador giram, enquanto as escovas de aço magnético e carvão permanecem imóveis. A alternância na direção da corrente na bobina é realizada pelo comutador e pelas escovas, que giram juntamente com o motor.

Em um motor com escovas, esse processo consiste em agrupar as duas extremidades de entrada de energia da bobina, dispostas em anel e separadas por materiais isolantes, formando algo semelhante a um cilindro, que se torna um todo orgânico junto ao eixo do motor. A energia é fornecida através de dois pequenos pinos de carbono (escovas de carbono). Sob a ação da pressão da mola, a partir de duas posições fixas específicas, a pressão na entrada de energia faz com que os dois pontos da bobina cilíndrica circular concentrem-se na bobina principal.

Como omotorPara que o motor gire, diferentes bobinas ou diferentes polos da mesma bobina são energizados em momentos diferentes, de modo que haja uma diferença angular adequada entre o polo ns da bobina que gera o campo magnético e o polo ns do estator de ímã permanente mais próximo. Os campos magnéticos se atraem e se repelem, gerando força e impulsionando o motor a girar. O eletrodo de carbono desliza sobre a cabeça de fio como uma escova sobre a superfície de um objeto, daí o nome "escova".

O atrito entre as escovas causa desgaste e perda das mesmas, que precisam ser substituídas regularmente. A alternância entre o contato da escova de carvão com a cabeça de contato da bobina pode causar faíscas elétricas, rupturas eletromagnéticas e interferências em equipamentos eletrônicos.

Princípio de funcionamento do motor sem escovas

Em um motor sem escovas, a comutação é realizada pelo circuito de controle no controlador (geralmente sensor Hall + controlador, e a tecnologia mais avançada utiliza um codificador magnético).

O motor sem escovas utiliza um comutador eletrônico, onde a bobina não se move, enquanto o polo magnético gira. Ele emprega um conjunto de componentes eletrônicos para detectar a posição do polo magnético do ímã permanente através do sensor Hall SS2712. Com base nessa detecção, um circuito eletrônico inverte a direção da corrente na bobina no momento certo, garantindo a geração da força magnética na direção correta para acionar o motor. Dessa forma, elimina-se as desvantagens dos motores com escovas.

Esses circuitos são chamados de controladores de motor. O controlador do motor sem escovas também pode realizar algumas funções que o próprio motor sem escovas não consegue realizar, como ajustar o ângulo de comutação de energia, frear o motor, inverter o sentido de rotação, travar o motor e usar o sinal de freio para interromper o fornecimento de energia ao motor. Agora, os alarmes eletrônicos para carros elétricos utilizam plenamente essas funções.

O motor CC sem escovas é um produto típico da mecatrônica, composto pelo corpo do motor e pelo driver. Como o motor CC sem escovas opera em modo de controle automático, ele não possui enrolamento de partida no rotor, como os motores síncronos com regulação de velocidade por frequência variável e partida com carga pesada, e não apresenta oscilações ou perda de potência quando a carga varia.

A diferença no modo de regulação de velocidade entre motores com escovas e motores sem escovas.

Na verdade, o controle dos dois tipos de motor é feito por regulação de tensão, mas como o motor CC sem escovas utiliza um comutador eletrônico, o controle pode ser feito digitalmente, enquanto o motor CC com escovas utiliza um comutador de escova de carbono, que pode ser controlado por circuitos analógicos tradicionais controlados por silício, sendo relativamente mais simples.

1. O processo de regulação de velocidade de um motor com escovas consiste em ajustar a tensão da fonte de alimentação do motor. Após o ajuste, a tensão e a corrente são convertidas pelo comutador e pelas escovas para alterar a intensidade do campo magnético gerado pelo eletrodo, com o objetivo de alterar a velocidade. Esse processo é conhecido como regulação de pressão.

2. O processo de regulação de velocidade de um motor sem escovas consiste em manter a tensão da fonte de alimentação do motor constante, alterar o sinal de controle do ajuste elétrico e modificar a taxa de comutação do transistor MOSFET de alta potência através do microprocessador, realizando assim a alteração da velocidade. Este processo é denominado conversão de frequência.

Diferença de desempenho

1. O motor com escovas possui estrutura simples, longo tempo de desenvolvimento e tecnologia consolidada.

No século XIX, quando o motor surgiu, o motor prático era o sem escovas, ou seja, o motor assíncrono de gaiola de esquilo para corrente alternada, que foi amplamente utilizado após a geração da corrente alternada. No entanto, o motor assíncrono apresentava muitas desvantagens intransponíveis, o que tornou o desenvolvimento da tecnologia de motores lento. Em particular, o motor CC sem escovas não conseguiu entrar em operação comercial. Com o rápido desenvolvimento da tecnologia eletrônica, sua comercialização foi sendo iniciada gradualmente até os últimos anos. Em essência, ele ainda pertence à categoria de motores CA.

O motor sem escovas surgiu recentemente, com a invenção do motor CC sem escovas. Graças ao seu mecanismo simples, fácil de produzir, processar, manter e controlar, o motor CC sem escovas também apresenta resposta rápida, alto torque de partida e capacidade de fornecer torque nominal desde a rotação zero até a rotação nominal, o que explica sua ampla utilização desde o seu lançamento.

2. O motor CC sem escovas possui alta velocidade de resposta e grande torque de partida.

O motor CC sem escovas possui resposta de partida rápida, alto torque de partida, variação de velocidade estável, praticamente sem vibração desde zero até a velocidade máxima, e pode acionar cargas maiores na partida. O motor sem escovas apresenta alta resistência de partida (reatância indutiva), resultando em baixo fator de potência, torque de partida relativamente baixo, ruído de partida característico, acompanhado de forte vibração, e capacidade de acionamento de cargas menores na partida.

3. O motor CC sem escovas funciona suavemente e possui bom efeito de frenagem.

O motor sem escovas é regulado por regulação de tensão, portanto, a partida e a frenagem são estáveis, assim como a operação em velocidade constante. Normalmente, o controle do motor sem escovas é feito por conversão digital de frequência, que primeiro converte a corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC) e, em seguida, a CC em CA, controlando a velocidade por meio da variação de frequência. Portanto, o motor sem escovas não opera suavemente na partida e na frenagem, apresentando grande vibração, e só se estabiliza em velocidade constante.

4. A precisão do controle do motor CC com escovas é alta.

O motor CC sem escovas é geralmente usado em conjunto com uma caixa redutora e um decodificador para aumentar a potência de saída do motor e a precisão do controle, que pode chegar a 0,01 mm, permitindo que as partes móveis parem em praticamente qualquer posição desejada. Todas as máquinas-ferramenta de precisão dependem da precisão do controle do motor CC. Como o motor sem escovas não é estável durante a partida e a frenagem, as partes móveis param em posições diferentes a cada vez, e a posição desejada só pode ser alcançada por meio de um pino de posicionamento ou limitador de posição.

5. O custo de utilização do motor CC com escovas é baixo e a manutenção é fácil.

Devido à estrutura simples do motor CC sem escovas, ao baixo custo de produção, ao grande número de fabricantes e à tecnologia madura, ele é amplamente utilizado em fábricas, máquinas-ferramenta de processamento, instrumentos de precisão, etc. Se o motor falhar, basta substituir a escova de carvão, que custa apenas alguns dólares, sendo muito barata. A tecnologia do motor sem escovas ainda não está totalmente consolidada, o preço é mais alto e o escopo de aplicação é limitado, sendo principalmente para equipamentos de velocidade constante, como condicionadores de ar com inversor de frequência, refrigeradores, etc. Nesses casos, a única solução é a substituição da escova.

6, sem escova, baixa interferência

Os motores sem escova eliminam a escova, sendo a mudança mais direta a ausência da faísca que o motor com escova produz, reduzindo assim consideravelmente a interferência de faíscas elétricas em equipamentos de rádio remotos.

7. Baixo ruído e funcionamento suave

Sem escovas, o motor brushless terá muito menos atrito durante o funcionamento, uma operação mais suave e um nível de ruído muito menor, o que contribui significativamente para a estabilidade do modelo.

8. Longa vida útil e baixo custo de manutenção

Motores sem escovas (brushless): o desgaste do motor sem escovas ocorre principalmente nos rolamentos. Do ponto de vista mecânico, o motor sem escovas é praticamente livre de manutenção; quando necessário, basta realizar uma limpeza para remover o pó.

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