Co jest lepsze: szczotkowany silnik prądu stałego czy bezszczotkowy silnik prądu stałego?

Istnieją dwa popularne typy silników prądu stałego: silniki szczotkowe i silniki bezszczotkowe (lub silniki BLDC). Jak sama nazwa wskazuje, szczotkowane silniki prądu stałego mają szczotki, które komutują i obracają silnik, podczas gdy silniki bezszczotkowe zastępują mechaniczną funkcję komutacji sterowaniem elektronicznym.

Obydwa typy silników opierają się na tej samej zasadzie przyciągania i odpychania cewek i magnesów trwałych. Oto wprowadzenie do różnic między tymi dwoma silnikami.

Główną strukturą A szczotkowany silnik prądu stałego składa się ze stojana, wirnika i szczotek. Wytwarza moment obrotowy poprzez wirujące pole magnetyczne, wytwarzając w ten sposób energię kinetyczną. Szczotki stale stykają się i ocierają o komutator, ułatwiając przewodzenie i komutację podczas obrotu.

W silniku szczotkowym występuje tarcie mechaniczne pomiędzy szczotkami a komutatorem. Ponieważ są to elektryczne punkty kontaktowe, zwykle nie można ich smarować, co wymaga okresowej wymiany szczotek węglowych.

Kurs zasada przyciągania i odpychania magnetycznego bezszczotkowe silniki prądu stałego jest taki sam jak w silnikach szczotkowych, jednak ich konstrukcja jest nieco inna. W przeciwieństwie do silników szczotkowych, które wykorzystują komutator mechaniczny i szczotki, silniki bezszczotkowe osiągają obrót pola magnetycznego stojana za pośrednictwem komutatora elektronicznego, co wymaga aktywnej elektroniki sterującej. W bezszczotkowych silnikach prądu stałego komutacją zajmują się obwody sterujące w sterowniku, zwykle wykorzystujące czujniki Halla i sterownik lub bardziej zaawansowane technologie, takie jak enkodery magnetyczne.

Bezszczotkowe silniki prądu stałego wykorzystują komutację elektroniczną, w której cewki pozostają nieruchome, a bieguny magnetyczne obracają się. Silniki te wykorzystują zestaw urządzeń elektronicznych, w tym przełącznik Halla SS2712, do wykrywania położenia biegunów magnesów trwałych. Na podstawie tego wykrywania obwody elektroniczne przełączają kierunek prądu w cewkach w odpowiednim czasie, aby zapewnić generowanie sił magnetycznych we właściwym kierunku w celu napędzania silnika. Taka konstrukcja eliminuje wady szczotkowych silników prądu stałego.

Poniższa tabela zawiera porównanie bezszczotkowych silników prądu stałego (silniki BLDC) i szczotkowych silników prądu stałego:

Chociaż bezszczotkowe silniki prądu stałego (silniki BLDC) są droższe i bardziej złożone niż szczotkowe silniki prądu stałego, oferują one kilka zalet w porównaniu z silnikami szczotkowymi pod innymi względami:

• Lepsza charakterystyka prędkości i momentu obrotowego
• Szybka dynamiczna reakcja
• Wysoka wydajność
• Długa żywotność
• Cicha praca
• Szerszy zakres prędkości

Ponieważ koszty bezszczotkowych silników prądu stałego (silników BLDC) i związanej z nimi elektroniki stale spadają, silniki BLDC stopniowo penetrują branże tradycyjnie zdominowane przez silniki szczotkowe. Są coraz częściej stosowane w urządzeniach AGD, przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, towarach konsumenckich, sprzęcie medycznym, sprzęcie automatyki przemysłowej i instrumentach.