أيهما أفضل محرك DC بالفرشاة أم محرك DC بدون فرش؟

هناك نوعان شائعان من محركات التيار المستمر: المحركات المصقولة والمحركات بدون فرش (أو محركات BLDC). كما يوحي الاسم، تحتوي محركات التيار المستمر المصقولة على فرش تعمل على تبديل المحرك وتدويره، بينما تستبدل المحركات بدون فرش وظيفة التبديل الميكانيكية بالتحكم الإلكتروني.

يعتمد كلا النوعين من المحركات على نفس مبدأ الجذب والتنافر للملفات والمغناطيس الدائم. فيما يلي مقدمة للفرق بين المحركين.

الهيكل الرئيسي ل محرك DC مصقول يتكون من الجزء الثابت والدوار والفرش. فهو يولد عزم الدوران من خلال مجال مغناطيسي دوار، وبالتالي ينتج طاقة حركية. تتلامس الفرش بشكل مستمر وتفرك مع عاكس التيار، مما يسهل التوصيل والتبديل أثناء الدوران.

يوجد احتكاك ميكانيكي بين الفرش والمبدل في المحرك المصقول. ونظرًا لأن هذه نقاط اتصال كهربائية، فلا يمكن عادةً تشحيمها، مما يتطلب استبدالًا دوريًا لفرش الكربون.

تشير مبدأ الجذب والتنافر المغناطيسي محركات DC بدون فرش هي نفسها كما في المحركات المصقولة، لكن بنياتها مختلفة قليلاً. على عكس المحركات المصقولة التي تستخدم مبدلًا ميكانيكيًا وفرشًا، تحقق المحركات بدون فرش دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت من خلال مبدل إلكتروني، الأمر الذي يتطلب إلكترونيات تحكم نشطة. في محركات التيار المستمر بدون فرش، تتم معالجة عملية التبديل عن طريق دوائر التحكم داخل وحدة التحكم، عادةً باستخدام مستشعرات Hall ووحدة التحكم، أو تقنيات أكثر تقدمًا مثل التشفير المغناطيسي.

تستخدم محركات التيار المستمر بدون فرش التبديل الإلكتروني، حيث تظل الملفات ثابتة وتدور الأقطاب المغناطيسية. تستخدم هذه المحركات مجموعة من الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك مفتاح Hall SS2712، لاستشعار موضع أقطاب المغناطيس الدائم. وبناء على هذا الاستشعار تقوم الدوائر الإلكترونية بتبديل اتجاه التيار في الملفات في الأوقات المناسبة لضمان توليد القوى المغناطيسية في الاتجاه الصحيح لتشغيل المحرك. هذا التصميم يزيل عيوب محركات التيار المستمر المصقولة.

يقدم الجدول أدناه مقارنة بين محركات التيار المستمر بدون فرش (محركات BLDC) ومحركات التيار المستمر ذات الفرشاة:

على الرغم من أن محركات التيار المستمر بدون فرش (محركات BLDC) أكثر تكلفة وتعقيدًا من محركات التيار المستمر ذات الفرشاة، إلا أنها توفر العديد من المزايا مقارنة بالمحركات ذات الفرشاة في جوانب أخرى:

• خصائص أفضل للسرعة وعزم الدوران
• استجابة ديناميكية سريعة
• كفاءة عالية
• عمر طويل
• عملية صامتة
• نطاق سرعة أوسع

مع استمرار انخفاض تكاليف محركات التيار المستمر بدون فرش (محركات BLDC) والإلكترونيات المرتبطة بها، تخترق محركات BLDC تدريجيًا الصناعات التي تهيمن عليها المحركات المصقولة تقليديًا. يتم استخدامها بشكل متزايد في الأجهزة والسيارات والفضاء والسلع الاستهلاكية والمعدات الطبية ومعدات الأتمتة الصناعية والأدوات.