Motory a ovladače motorů hrají důležitou roli v mnoha oblastech, zejména v lékařských a robotických aplikacích. Kromě toho má v poslední době populární oblast nových energetických vozidel stále zřetelnější poptávku po malých, vysoce účinných motorech s vysokým a nízkým točivým momentem a vysoce výkonných a nízkovýkonových motorech.
Tato koncová zařízení si mohou vybrat z kartáčovaných stejnosměrných motorů, bezkomutátorových stejnosměrných (BLDC) motorů nebo jejich kombinaci. Většina motorů pracuje podle Faradayova zákona indukce. Přesto existují klíčové rozdíly mezi kartáčovými a bezkomutátorovými motory a rozsahem jejich aplikací.
Pojďme si představit rozdíl mezi kartáčovými motory a bezkomutátorovými motory. Nejprve si představíme kartáčované stejnosměrné motory.
Kartáčovaný DC motor
Přibližně od konce 20. století jsou kartáčované stejnosměrné motory jedním z nejjednodušších typů hnacích motorů a dnes se typický kartáčovaný stejnosměrný motor skládá z kotvy (nazývané také rotor), komutátoru, kartáčů, hřídele a magnetů pole. Samozřejmě, že kartáčovaný motor musí současně poskytovat stejnosměrný proud nebo energii z baterie potřebnou pro provoz a získávat rotační točivý moment prostřednictvím rotujícího magnetického pole, čímž vydává kinetickou energii.
1. Jednoduchá konstrukce, obecný stejnosměrný kartáčový motor obsahuje kotvu nebo rotor, komutátor, kartáč, hřídel a magnet pole. Samozřejmě je nutná baterie nebo napájecí zdroj. Vlastnosti motoru závisí na materiálu, ze kterého je vyroben, na počtu cívek navinutých kolem něj a na hustotě cívek. Kotva nebo rotor je elektromagnet a magnet pole je permanentní magnet. Komutátor je zařízení s děleným kroužkem kolem hřídele, které vytváří fyzický kontakt s kartáči, které jsou připojeny ke kladnému a zápornému pólu napájecího zdroje.
2. Komutátor kolem hřídele, komutátor je v kontaktu s kartáči, které jsou připojeny k opačným pólům napájecího zdroje, aby dodávaly kladný a záporný náboj komutátoru. Kartáče pohánějí rotor, aby se otáčel s magnetickým polem generovaným přivedením energie opačné polarity přes komutátor. Směr otáčení je ve směru a/nebo proti směru hodinových ručiček a otáčení motoru vpřed a vzad lze realizovat změnou polarity kartáčů.
Bezkomutátorový motor (BLDC)
Bezkartáčový motor
Princip činnosti bezkomutátorového stejnosměrného motoru je stejný jako princip magnetické přitažlivosti a odpuzování kartáčovaného motoru, ale jejich struktura je mírně odlišná. Bezkomutátorový motor, jak název napovídá, nemá žádné kartáče, využívá elektronickou komutaci, cívka se nepohybuje a rotor se otáčí. Práce komutace je předána řídicímu obvodu v regulátoru. Vysoká účinnost je hlavním prodejním argumentem BLDC motorů. Protože rotor je NdFeB magnet (NdFeB magnet), to znamená, že není potřeba žádné spojení, žádný komutátor a kartáč, takže rotor pracuje velmi efektivně.
Bezkomutátorové motory mohou mít buď rotor na vnitřní straně nebo rotor na vnější straně vinutí (někdy nazývaný motor s „vnějším rotorem“). Počet vinutí použitých v bezkomutátorovém motoru se nazývá počet fází. Ačkoli bezkomutátorové motory mohou být konstruovány s různým počtem fází, nejběžnější jsou třífázové bezkomutátorové motory. Tři vinutí bezkomutátorového motoru jsou zapojena v konfiguraci "hvězda" nebo "trojúhelník". V obou případech jsou k motoru připojeny tři vodiče (běžně označované jako U, V, W) a technika pohonu a tvar vlny jsou stejné. Zároveň, aby bylo možné v bezkomutátorovém motoru detekovat polohu rotoru v konkrétním čase, budou některé bezkomutátorové motory poháněny společně s Hallovými senzory a existují přesnější technologie využívající magnetické enkodéry. Jak se magnetický rotor otáčí, Hallovy senzory snímají magnetické pole rotoru. Poté, co IC ovladače přijme signál, vypočítává a prochází proud statorovými vinutími v pořadí, čímž uvede rotor do rotace.
Výše uvedené je stručný úvod k rozdílu mezi kartáčovými motory a bezkomutátorovými motory.
