Протягом кількох років ми спостерігаємо, як безщіткові двигуни починають домінувати серед акумуляторних приводів інструментів у професійній інструментальній галузі. Це чудово, але в чому проблема? Чи справді це важливо, якщо я можу закрутити цей шуруп по дереву? Хм, так. Існують суттєві відмінності та ефекти між щітковими та безщітковими двигунами.
Перш ніж ми заглибимося в двофутові щіткові та безщіткові двигуни, давайте спочатку зрозуміємо основні знання про фактичний принцип роботи двигунів постійного струму. Коли справа доходить до керування двигунами, все це пов'язано з магнітами. Протилежно заряджені магніти притягуються один до одного. Основна ідея двигуна постійного струму полягає в тому, щоб утримувати протилежний електричний заряд обертової частини (ротора) притягнутим до нерухомого магніту (статора) перед нею, тим самим постійно тягнучи вперед. Це трохи схоже на те, якби я поклав бостонський пончик з маслом на палицю перед собою, коли я біжу - я б продовжував намагатися його схопити!
Питання полягає в тому, як забезпечити рух пончиків. Немає простого способу зробити це. Все починається з набору постійних магнітів (постійних магнітів). Набір електромагнітів змінює заряд (зворотна полярність) під час обертання, тому завжди є постійний магніт з протилежним зарядом, який може рухатися. Крім того, подібний заряд, який відчуває електромагнітна котушка під час її зміни, відштовхуватиме котушку. Коли ми розглядаємо щіткові та безщіткові двигуни, ключовим є те, як електромагніт змінює полярність.
У щітковому двигуні є чотири основні компоненти: постійні магніти, якорі, комутаційні кільця та щітки. Постійний магніт утворює зовнішню частину механізму та не рухається (статор). Один заряджений позитивно, а інший – негативно, створюючи постійне магнітне поле.
Якір — це котушка або низка котушок, які стають електромагнітом під час подачі напруги. Це також обертова частина (ротор), зазвичай виготовлена з міді, але також може використовуватися алюміній.
Кільце колектора закріплене на обмотці якоря двома (2-полюсна конфігурація), чотирма (4-полюсна конфігурація) або більше компонентами. Вони обертаються разом з якорем. Зрештою, вугільні щітки залишаються на місці та передають заряд до кожного колектора.
Після того, як якір буде підключено до живлення, заряджена котушка буде притягуватися до протилежно зарядженого постійного магніту. Коли колекторне кільце над ним також обертається, воно переміщується від з'єднання однієї вугільної щітки до наступної. Коли воно досягає наступної щітки, воно отримує зміну полярності та тепер притягується іншим постійним магнітом, водночас відштовхуючись тим самим типом електричного заряду. Відчутно, коли колектор досягає негативної щітки, його тепер притягує позитивний постійний магніт. Комутатор встигає утворити з'єднання зі щіткою позитивного електрода та слідує за негативним постійним магнітом. Щітки розташовані парами, тому позитивна котушка буде притягуватися до негативного магніту, а негативна котушка одночасно притягуватиметься до позитивного магніту.
Це як я — ніби котушка арматури, яка женеться за бостонським пончиком з маслом. Я був близький до цього, але потім передумав і обрав здоровіший смузі (моя полярність або бажання змінилися). Зрештою, пончики багаті на калорії та жири. Тепер я женуся за смузі, відштовхуючись від бостонського крему. Коли я туди потрапив, я зрозумів, що пончики набагато кращі за смузі. Поки я натискаю на курок, щоразу, коли я доходжу до наступного пензлика, я змінюватиму свою думку і одночасно ганятимуся за об'єктами, які мені подобаються, по шаленому колу. Це найкраще застосування для СДУГ. Крім того, нас там двоє, тому за бостонськими пончиками та смузі з маслом завжди женеться хтось із нас з ентузіазмом, але нерішуче.
У безщітковому двигуні ви втрачаєте колектор і щітки та отримуєте електронний контролер. Постійний магніт тепер діє як ротор і обертається всередині, тоді як статор тепер складається із зовнішньої нерухомої електромагнітної котушки. Контролер подає живлення на кожну котушку залежно від заряду, необхідного для притягання постійного магніту.
Окрім електронного переміщення зарядів, контролер також може виробляти аналогічні заряди для протидії постійним магнітам. Оскільки заряди одного типу розташовані навпроти один одного, це штовхає постійний магніт. Тепер ротор рухається завдяки силам тягнення та штовхання.
У цьому випадку постійні магніти рухаються, тож тепер вони — мій партнер по бігу та я. Ми більше не змінюємо уявлення про те, чого хочемо. Натомість ми знали, що я хочу бостонські пончики з маслом, а мій партнер — смузі.
Електронні контролери дозволяють нашим сніданковим задоволенням рухатися попереду нас, і ми весь час прагнемо одних і тих самих речей. Контролер також відкладає позаду речі, які ми не хочемо, щоб забезпечити поштовх.
Щіткові двигуни постійного струму є відносно простими та дешевими у виробництві деталями (хоча мідь не стала дешевшою). Оскільки безщітковий двигун вимагає електронного комунікатора, ви фактично починаєте вбудовувати комп'ютер в бездротовий інструмент. Це є причиною зростання вартості безщіткових двигунів.
З конструктивних міркувань безщіткові двигуни мають багато переваг над щітковими. Більшість із них пов'язані з втратою щіток та колекторів. Оскільки щітка повинна контактувати з колектором для передачі заряду, це також викликає тертя. Тертя зменшує досяжну швидкість і водночас генерує тепло. Це як їзда на велосипеді з легкими гальмами. Якщо ваші ноги використовують однакову силу, ваша швидкість сповільниться. І навпаки, якщо ви хочете підтримувати швидкість, вам потрібно отримувати більше енергії від ніг. Ви також нагріватимете ободи через тепло тертя. Це означає, що порівняно зі щітковими двигунами, безщіткові двигуни працюють при нижчій температурі. Це забезпечує їм вищу ефективність, тому вони перетворюють більше електричної енергії на електричну.
Вугільні щітки також з часом зношуються. Це спричиняє іскри всередині деяких інструментів. Щоб інструмент працював, щітку необхідно час від часу замінювати. Безщіткові двигуни не потребують такого обслуговування.
Хоча безщіткові двигуни потребують електронних контролерів, комбінація ротора/статора є компактнішою. Це призводить до можливостей для зменшення ваги та компактніших розмірів. Ось чому ми бачимо багато інструментів, таких як ударний гайковерт Makita XDT16, з надкомпактним дизайном та потужною потужністю.
Здається, існує непорозуміння щодо безщіткових двигунів та крутного моменту. Щітковий чи безщітковий дизайн двигуна сам по собі насправді не вказує на величину крутного моменту. Наприклад, фактичний крутний момент першого паливного перфоратора Milwaukee M18 був меншим, ніж у попередньої моделі зі щітками.
Однак, зрештою, виробник усвідомив деякі дуже важливі речі. Електроніка, що використовується в безщіткових двигунах, може забезпечити більше потужності для цих двигунів, коли це необхідно.
Оскільки безщіткові двигуни тепер використовують вдосконалене електронне керування, вони можуть відчувати, коли починають сповільнюватися під навантаженням. Поки акумулятор і двигун знаходяться в межах заданого температурного діапазону, електроніка безщіткового двигуна може запитувати та отримувати більше струму від акумуляторної батареї. Це дозволяє таким інструментам, як безщіткові дрилі та пилки, підтримувати вищі швидкості під навантаженням. Це робить їх швидшими. Зазвичай вони набагато швидші. Деякі приклади цього включають Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage та DeWalt Perform and Protect.
Ці технології бездоганно інтегрують двигуни, акумулятори та електроніку інструменту в єдину систему для досягнення оптимальної продуктивності та тривалості роботи.
Комутація — зміна полярності заряду — запуск безщіткового двигуна та його обертання. Далі потрібно контролювати швидкість і крутний момент. Швидкість можна контролювати, змінюючи напругу статора BLDC-двигуна. Модуляція напруги на вищій частоті дозволяє контролювати швидкість двигуна більшою мірою.
Для контролю крутного моменту, коли крутне навантаження двигуна перевищує певний рівень, можна зменшити напругу статора. Звичайно, це пов'язано з ключовими вимогами: моніторингом двигуна та датчиками.
Датчики Холла забезпечують недорогий спосіб визначення положення ротора. Вони також можуть визначати швидкість за часом та частотою перемикання датчика часу.
Примітка редактора: Перегляньте нашу статтю «Що таке безсенсорний безщітковий двигун», щоб дізнатися, як передова технологія двигунів BLDC змінює електроінструменти.
Поєднання цих переваг має ще один ефект – довший термін служби. Хоча гарантія на щіткові та безщіткові двигуни (та інструменти) одного бренду зазвичай однакова, ви можете очікувати довший термін служби безщіткових моделей. Зазвичай він може бути на кілька років довше гарантійного терміну.
Пам'ятаєте, я казав, що електронні контролери по суті вбудовують комп'ютери у ваші інструменти? Безщіткові двигуни також є проривом для розумних інструментів, які вплинули на галузь. Без залежності безщіткових двигунів від електронного зв'язку, технологія Milwaukee з однією кнопкою не працювала б.
Протягом дня Кенні глибоко досліджує практичні обмеження різних інструментів та порівнює відмінності. Після відпустки віра та любов до родини є його головним пріоритетом. Ви зазвичай будете на кухні, кататиметеся на велосипеді (він займається тріатлоном) або братимете людей на риболовлю в затоку Тампа.
У Сполучених Штатах загалом досі існує нестача кваліфікованих працівників. Дехто називає це «розривом у навичках». Хоча отримання 4-річного університетського диплома може здаватися «модним трендом», останні результати опитування Бюро статистики праці показують, що кваліфіковані працівники таких галузей, як зварювальники та електрики, знову посідають перше місце [...]
Ще у 2010 році ми писали про кращі акумулятори з використанням графенової нанотехнології. Це співпраця між Міністерством енергетики та Vorbeck Materials. Вчені використовують графен, щоб літій-іонні акумулятори можна було заряджати за лічені хвилини замість годин. Минув деякий час. Хоча графен ще не впроваджено, ми повернулися з деякими з найновіших літій-іонних акумуляторів […]
Повісити важку картину на гіпсокартонну стіну не дуже складно. Однак, ви хочете переконатися, що робите це добре. Інакше вам доведеться купити нову рамку! Просто прикрутити шуруп до стіни — це не вирішить проблему. Вам потрібно знати, як не покладатися на [...]
Нерідко виникає бажання прокласти електричні дроти 120 В під землею. Можливо, вам знадобиться живити свій сарай, майстерню або гараж. Ще одне поширене використання — живлення ліхтарних стовпів або електродвигунів воріт. У будь-якому випадку вам слід розуміти деякі вимоги до підземної проводки, щоб відповідати [...]
Дякую за пояснення. Це те, чим я давно замислююся, враховуючи, що більшість людей виступають за безщіткові технології (принаймні, це використовується як аргумент на користь дорожчих електроінструментів та дронів).
Я хочу знати: Чи контролер також вимірює швидкість? Хіба це не потрібно робити для синхронізації? Чи має він елементи Холла, які вимірюють (обертають) магніти?
Не всі безщіткові двигуни кращі за всі щіткові. Я хочу порівняти термін служби батареї Gen 5X з його попередником X4 при помірних та великих навантаженнях. У будь-якому випадку, щітки майже ніколи не є обмежувальним фактором. Початкова швидкість двигуна акумуляторних інструментів становить приблизно від 20 000 до 25 000 об/хв. А завдяки змащеній планетарній передачі, зниження становить приблизно 12:1 на високій передачі та приблизно 48:1 на низькій. Спусковий механізм та підшипники ротора двигуна, які підтримують ротор із 25 000 об/хв у запиленому потоці повітря, зазвичай є слабкими місцями.
Як партнер Amazon, ми можемо отримувати дохід, коли ви натискаєте на посилання Amazon. Дякуємо, що допомагаєте нам робити те, що нам подобається.
Pro Tool Reviews – це успішне онлайн-видання, яке з 2008 року надає огляди інструментів та новини галузі. У сучасному світі інтернет-новин та онлайн-контенту ми виявляємо, що все більше професіоналів досліджують онлайн більшість основних електроінструментів, які вони купують. Це викликало наш інтерес.
Щодо оглядів Pro Tool, слід зазначити одну важливу річ: ми всі орієнтовані на професійних користувачів інструментів та бізнесменів!
Цей веб-сайт використовує файли cookie, щоб ми могли забезпечити вам найкращий користувацький досвід. Інформація про файли cookie зберігається у вашому браузері та виконує деякі функції, такі як розпізнавання вас, коли ви повертаєтеся на наш веб-сайт, та допомога нашій команді в розумінні тих частин веб-сайту, які ви вважаєте найцікавішими та найкориснішими. Будь ласка, ознайомтеся з нашою повною політикою конфіденційності.
Суворо необхідні файли cookie завжди мають бути ввімкнені, щоб ми могли зберігати ваші налаштування файлів cookie.
Якщо ви вимкнете цей файл cookie, ми не зможемо зберегти ваші налаштування. Це означає, що вам потрібно буде знову вмикати або вимикати файли cookie щоразу, коли ви відвідуєте цей веб-сайт.
Gleam.io – це дозволяє нам надавати подарунки, які збирають анонімну інформацію про користувачів, таку як кількість відвідувачів веб-сайту. Якщо особиста інформація не буде добровільно надана з метою ручного введення подарунків, жодна особиста інформація не збиратиметься.
Час публікації: 31 серпня 2021 р.