Co jest lepsze, silnik DC ze szczotkami czy bezszczotkowy silnik DC?

Istnieją dwa powszechne rodzaje silników DC: z szczotkami i bezszczotkowe (lub BLDC). Jak wynika z nazwy, silniki DC z szczotkami mają szczotki komutujące i obracające silnik, podczas gdy bezszczotkowe silniki zastępują funkcję mechanicznego komutowania elektronicznym sterowaniem.

Oba typy silników opierają się na tym samym zasadzie przyciągania i odpychania cewek i magnesów trwałych. Oto wprowadzenie do różnic między tymi dwoma silnikami.

Główna struktura silnik prądu stałego z szczotką składa się z statyku, wirnika i szczotek. Generuje on moment obrotowy za pomocą rotującego pola magnetycznego, w ten sposób wydając energię kinetyczną. Szczotki ciągle stykają się i tarą o komutator, ułatwiając przewodnictwo i komutowanie podczas obrotu.

W silniku z szczotkami występuje tarcie mechaniczne między szczotkami a komutatorem. Ponieważ są to punkty kontaktu elektrycznego, zazwyczaj nie mogą być смазane, co wymaga okresowego zamiany szczotek węglowych.

The zasada magnetycznej atrakcji i odpychania w bezszczotkowych silnikach DC jest taka sama jak w silnikach ze szczotkami, ale ich konstrukcje różnią się nieco. W przeciwieństwie do silników ze szczotkami, które korzystają z komutatora mechanicznego i szczotek, bezszczotkowe silniki osiągają obrotowy pole magnetyczne statora za pomocą komutatora elektronicznego, który wymaga aktywnych układów sterujących. W bezszczotkowych silnikach DC komutacja jest realizowana przez układy sterujące wewnątrz kontrolera, zazwyczaj za pomocą czujników Halla i kontrolera, lub bardziej zaawansowanych technologii, takich jak enkodery magnetyczne.

Silniki elektryczne bez szczotek z prądem stałym wykorzystują elektroniczne kommutację, gdzie cewki pozostają nieruchome, a magnetyczne bieguny obracają się. Te silniki używają zestawu urządzeń elektronicznych, w tym przełącznika Halla SS2712, aby wykrywać położenie stałych bieguna magnesów. Na podstawie tego wykrywania, obwody elektroniczne zmieniają kierunek prądu w cewkach we właściwych momentach, aby zapewnić generowanie sił magnetycznych w odpowiednim kierunku do napędu silnika. Ten projekt eliminuje wady silników DC z szczotkami.

Poniższa tabela przedstawia porównanie między silnikami DC bez szczotek (silnikami BLDC) a silnikami DC z szczotkami:

Chociaż silniki DC bez szczotek (silniki BLDC) są droższe i bardziej złożone niż silniki DC z szczotkami, oferują one kilka przewag nad silnikami z szczotkami w innych aspektach:

• Lepsze charakterystyki prędkości i momentu obrotowego
• Szybka dynamiczna odpowiedź
• Wysoka wydajność
• Długa żywotność
• Cicha praca
• Szerszy zakres prędkości

W miarę jak koszty bezczynnikowych silników DC (silników BLDC) i ich powiązanych elektroników kontynuują spadek, silniki BLDC stopniowo przenikają do branż tradycyjnie dominowanych przez silniki z czynnikiem. Z coraz większym natężeniem są wykorzystywane w przyrządach gospodarczych, samochodach, lotnictwie, produkach konsumpcyjnych, wyposażeniu medycznym, sprzęcie do automatyzacji przemysłowej oraz przyrządach pomiarowych.