Безщіткові чи щіткові двигуни: який з них підходить для вашого проекту?

Вступ

Два поширені типи двигунів постійного струму – це щіткові двигуни та безщіткові двигуни (BLDC-двигуни). Як випливає з назви, щіткові двигуни використовують щітки для комутації напрямку, що дозволяє двигуну обертатися. На противагу цьому, безщіткові двигуни замінюють механічну комутаційну функцію електронним керуванням. Обидва типи працюють за одним і тим же принципом, а саме: магнітне притягання та магнітне відштовхування між котушкою та постійним магнітом. Кожен має свої переваги та недоліки, які можуть вплинути на ваш вибір залежно від конкретних вимог вашого застосування. Розуміння відмінностей між щітковими двигунами постійного струму та безщітковими двигунами постійного струму є критично важливим для оцінки їхньої продуктивності. Рішення про вибір одного типу над іншим ґрунтується на різних критеріях, включаючи ефективність, термін служби та вартість.

Важливі фактори, що відрізняють щітковий та безщітковий двигун постійного струму:

#1. Краща ефективність

Безщіткові двигуни ефективніші за щіткові. Вони перетворюють електричну енергію на механічну з більшою точністю, тим самим зменшуючи втрати енергії. На відміну від щіткових двигунів постійного струму, безщіткові двигуни не відчувають тертя або втрат енергії, пов'язаних зі щітками та колекторами. Це покращує продуктивність, подовжує час роботи та зменшує споживання енергії.

І навпаки, щіткові двигуни вважаються менш ефективними, ніж безщіткові двигуни постійного струму, через втрати потужності, пов'язані з тертям та передачею енергії через колекторну систему.

#2. Технічне обслуговування та довговічність

Безщіткові двигунимають менше рухомих частин і не мають механічних з'єднань, що призводить до збільшення терміну служби та зменшення потреб в обслуговуванні. Відсутність щіток усуває проблеми, пов'язані зі зносом щіток та іншими проблемами з обслуговуванням. Тому безщіткові двигуни часто є більш економічно вигідним варіантом для користувачів.

Крім того, щіткові двигуни потребують більше технічного обслуговування через знос щіток та колектора, що може призвести до зниження продуктивності та проблем з двигуном. Для підтримки оптимальної продуктивності щітки необхідно регулярно замінювати.

#3. Шум та вібрація

У безщіткових двигунах струм обмотки можна контролювати, що допомагає зменшити пульсації крутного моменту, які можуть спричиняти вібрацію та механічний шум. Тому безщіткові двигуни зазвичай створюють менше шуму та вібрації, ніж щіткові двигуни, оскільки вони не мають щіток або колекторів. Зменшення вібрації та шуму підвищує комфорт користувача та мінімізує знос при тривалому використанні.

У щітковому двигуні постійного струму щітки та колектор працюють разом як комутаційний механізм. Під час роботи двигуна ці перемикачі постійно розмикаються та замикаються. Цей процес дозволяє високим струмам протікати через індуктивні обмотки ротора, створюючи невеликий електричний шум через великий потік струму.

#4. Вартість та складність

Безщіткові двигуни, як правило, дорожчі та складніші через електронну систему керування комутацією. Вища ціна безщіткових двигунів постійного струму порівняно зщіткові двигуни постійного струмуголовним чином завдяки передовій електроніці, що використовується в їх конструкції.

#5. Конструкція та експлуатація

Безщіткові двигуни постійного струму не є самокомутуючими. Вони потребують схеми керування, яка використовує транзистори для керування струмом, що протікає через котушки обмотки двигуна. Ці двигуни використовують електронне керування та датчики Холла для керування струмом в обмотках, а не покладаються на механічні з'єднання.

Щіткові двигуни постійного струму є самокомутованими, що означає, що для їх роботи не потрібна схема керування. Натомість вони використовують механічні щітки та комутатори для керування струмом в обмотках, створюючи тим самим магнітне поле. Це магнітне поле створює крутний момент, що змушує двигун обертатися.

#6. Застосування

Оскільки вартістьвібраційні двигунита пов'язаної з ними електроніки продовжує зменшуватися, попит на безщіткові двигуни та щіткові двигуни зростає. Безщіткові двигуни дуже популярні для смарт-годинників, медичних пристроїв, косметичних пристроїв, роботів тощо.

Але все ще є сфери, де щіткові двигуни мають більше сенсу. Щіткові двигуни знаходять величезне застосування в смартфонах, електронних сигаретах, ігрових контролерах, масажерах для очей тощо.