Протягом кількох років ми спостерігаємо, як безщіточні двигуни починають домінувати в приводі акумуляторних інструментів у промисловості професійних інструментів. Це чудово, але в чому справа? Чи це справді важливо, якщо я можу закручувати цей шуруп? гм, так. Існують значні відмінності та ефекти при роботі з щітковими та безщітковими двигунами.
Перш ніж ми заглибимося в двофутові щіткові та безщіточні двигуни, давайте спочатку зрозуміємо базові знання про фактичний принцип роботи двигунів постійного струму. Коли справа доходить до двигунів, все це пов’язано з магнітами. Протилежно заряджені магніти притягують один одного. Основна ідея двигуна постійного струму полягає в тому, щоб протилежний електричний заряд обертової частини (ротора) притягувався до нерухомого магніту (статора) перед ним, тим самим постійно тягнучи вперед. Це схоже на те, що я біжу перед собою на палицю з бостонським пончиком з маслом – я намагатимуся його схопити!
Питання в тому, як підтримувати рух пончиків. Немає простого способу зробити це. Починається з набору постійних магнітів (постійних магнітів). Набір електромагнітів змінює заряд (змінюючи полярність), коли вони обертаються, тому завжди є постійний магніт із протилежним зарядом, який може рухатися. Крім того, аналогічний заряд, який відчуває електромагнітна котушка, коли вона змінюється, відштовхне котушку. Коли ми дивимося на щіточні та безщіточні двигуни, ключовим є те, як електромагніт змінює полярність.
У щітковому двигуні є чотири основні компоненти: постійні магніти, якір, комутаційні кільця та щітки. Постійний магніт становить зовнішню частину механізму і не рухається (статор). Один заряджається позитивно, а інший — негативно, створюючи постійне магнітне поле.
Якір — це котушка або ряд котушок, які стають електромагнітом під час подачі напруги. Це також обертова частина (ротор), зазвичай виготовлена з міді, але також можна використовувати алюміній.
Кільце комутатора кріпиться до котушки якоря у вигляді двох (2-полюсна конфігурація), чотирьох (4-полюсна конфігурація) або більше компонентів. Вони обертаються разом з арматурою. Нарешті, вугільні щітки залишаються на місці та передають заряд кожному комутатору.
Після того, як арматура подається під напругу, 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 він досягне наступної щітки, він отримає зворотну полярність і тепер притягується іншим постійним магнітом, одночасно відштовхуючись тим самим електричним зарядом. Відчутно, що коли комутатор досягає негативної щітки, він тепер притягується позитивним постійним магнітом. Комутатор прибуває вчасно, щоб утворити зв'язок із щіткою позитивного електрода та слідувати до негативного постійного магніту. Щітки розташовані парами, тому позитивна котушка буде тягнути до негативного магніту, а негативна котушка одночасно буде тягнутись до позитивного магніту.
Це ніби я котушка арматури, яка женеться за бостонським пончиком. Я наблизився, але потім передумав і вибрав більш здоровий смузі (моя полярність чи бажання змінилися). Адже пончики багаті калоріями та жиром. Тепер я ганяюся за смузі, поки мене відштовхують від бостонського крему. Коли я туди потрапив, то зрозумів, що пончики набагато краще смузі. Поки я натискаю на спусковий гачок, щоразу, коли добираюся до наступного пензля, я передумаю й водночас несамовито ганятимусь за предметами, які мені подобаються. Це найкраще застосування для СДУГ. Крім того, нас там двоє, тому один із нас завжди з ентузіазмом женеться за бостонськими пончиками та смузі, але нерішуче.
У безщітковому двигуні ви втрачаєте комутатор і щітки та отримуєте електронний контролер. Постійний магніт тепер діє як ротор і обертається всередині, тоді як статор тепер складається із зовнішньої фіксованої електромагнітної котушки. Контролер подає живлення на кожну котушку на основі заряду, необхідного для притягнення постійного магніту.
На додаток до переміщення зарядів електронним способом, контролер також може забезпечувати подібні заряди для протидії постійним магнітам. Оскільки заряди одного роду протилежні один одному, це штовхає постійний магніт. Тепер ротор рухається завдяки силам тяги та штовхання.
У цьому випадку постійні магніти рухаються, тож тепер це мій напарник і я. Ми більше не змінюємо уявлення про те, чого хочемо. Натомість ми знали, що я хочу бостонські пончики з маслом, а мій партнер хоче смузі.
Електронні контролери дозволяють нашим відповідним задоволенням від сніданку рухатися перед нами, і ми постійно прагнемо до тих самих речей. Контролер також розміщує речі, які ми не хочемо, щоб забезпечити поштовх.
Матові двигуни постійного струму є відносно простими і дешевими у виготовленні деталями (хоча мідь не подешевшала). Оскільки для безщіткового двигуна потрібен електронний комунікатор, ви фактично починаєте будувати комп’ютер у бездротовому інструменті. Це є причиною підвищення вартості безщіткових двигунів.
Через конструкцію безщіточні двигуни мають багато переваг перед щітковими. Більшість з них пов'язані з втратою щіток і комутаторів. Оскільки щітка має контактувати з комутатором для передачі заряду, це також спричиняє тертя. Тертя зменшує досяжну швидкість і водночас виділяє 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 отримати більше енергії від ніг. Ви також будете нагрівати ободи через тепло від тертя. Це означає, що порівняно з щітковими двигунами безщіточні двигуни працюють при нижчій температурі. Це дає їм більший ККД, тому вони перетворюють більше електричної енергії в електричну.
Вугільні щітки також з часом зношуються. Це спричиняє іскри всередині деяких інструментів. Щоб інструмент продовжував працювати, щітку необхідно час від часу міняти. Безщіточні двигуни не вимагають такого обслуговування.
Хоча безщіточні двигуни вимагають електронних контролерів, комбінація ротор/статор більш компактна. Це створює можливості для зменшення ваги та компактніших розмірів. Ось чому ми бачимо багато таких інструментів, як ударний гайковерт Makita XDT16, із надкомпактною конструкцією та потужною потужністю.
Здається, існує непорозуміння щодо безщіткових двигунів і крутного моменту. Сама конструкція щіткового або безщіткового двигуна насправді не вказує на величину крутного моменту. Наприклад, фактичний крутний момент першого паливного перфоратора Milwaukee M18 був меншим, ніж у попередньої щіткової моделі.
Проте в підсумку виробник усвідомив кілька дуже критичних речей. Електроніка, яка використовується в безщіткових двигунах, може забезпечити більше потужності цим двигунам, коли це необхідно.
Оскільки безщіточні двигуни тепер використовують вдосконалене електронне керування, вони можуть відчути, коли починають сповільнюватися під навантаженням. Поки батарея та двигун знаходяться в діапазоні температур, електроніка безщіткового двигуна може запитувати та отримувати більше струму від акумуляторної батареї. Це дозволяє таким інструментам, як безщіточні дрилі та пилки, підтримувати вищу швидкість під навантаженням. Це робить їх швидшими. Зазвичай це набагато швидше. Деякі приклади цього включають Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage і DeWalt Perform and Protect.
Ці технології бездоганно інтегрують двигуни, батареї та електроніку інструменту в єдину систему для досягнення оптимальної продуктивності та тривалості роботи.
Комутація — змініть полярність заряду — запустіть безщітковий двигун і продовжуйте його обертати. Далі потрібно контролювати швидкість і крутний момент. Швидкість можна контролювати, змінюючи напругу статора двигуна BLDC. Модуляція напруги на вищій частоті дозволяє більшою мірою контролювати швидкість двигуна.
Щоб контролювати крутний момент, коли навантаження крутного моменту двигуна підвищується вище певного рівня, ви можете зменшити напругу статора. Звичайно, це вводить ключові вимоги: моніторинг двигуна та датчики.
Датчики Холла забезпечують недорогий спосіб визначення положення ротора. Вони також можуть визначати швидкість за часом і частотою перемикання датчика часу.
Примітка редактора: перегляньте нашу статтю «Що таке безщітковий двигун без датчиків», щоб дізнатися, як передова технологія двигуна BLDC змінює електроінструменти.
Поєднання цих переваг має ще один ефект — довший термін служби. Незважаючи на те, що гарантія на щіткові та безщіточні двигуни (та інструменти) у межах бренду зазвичай однакова, ви можете розраховувати на довший термін служби безщіткових моделей. Зазвичай це може тривати кілька років після закінчення гарантійного терміну.
Пам’ятаєте, коли я казав, що електронні контролери по суті створюють комп’ютери у ваших інструментах? Безщіточні двигуни також є проривом для розумних інструментів, які впливають на галузь. Без опори безщіткових двигунів на електронний зв’язок технологія однієї кнопки Мілуокі не працювала б.
На годиннику Кенні глибоко досліджує практичні обмеження різних інструментів і порівнює відмінності. Після того, як він звільнився з роботи, його віра та любов до сім’ї є його головним пріоритетом. Зазвичай ви будете на кухні, катаєтеся на велосипеді (він займається тріатлоном) або берете людей на риболовлю в Тампа-Бей.
У США в цілому все ще відчувається дефіцит кваліфікованих працівників. Деякі називають це «розривом у навичках». Незважаючи на те, що отримання 4-річного університетського диплому може здатися «у моді», результати останнього опитування Бюро статистики праці показують, що кваліфіковані галузі, такі як зварювальники та електрики, знову опинилися в рейтингу [...]
Ще в 2010 році ми писали про кращі батареї з використанням графенової нанотехнології. Це співпраця між Департаментом енергетики та компанією Vorbeck Materials. Вчені використовують графен, щоб дозволити літій-іонним акумуляторам заряджатися за хвилини замість годин. Пройшов час. Хоча графен ще не впроваджено, ми повернулися з деякими з останніх літій-іонних батарей […]
Повісити важку картину на суху стіну не дуже складно. Однак ви хочете переконатися, що робите це добре. Інакше купите нову раму! Просто пригвинчування шурупа до стіни не ріже. Ви повинні знати, як не покладатися на [...]
Нерідкі випадки бажання прокласти електричні дроти 120В під землею. Можливо, вам захочеться забезпечити енергією свій сарай, майстерню чи гараж. Інше поширене використання - живлення ліхтарних стовпів або електричних дверних двигунів. У будь-якому випадку ви повинні розуміти деякі вимоги до підземної проводки, щоб відповідати [...]
Дякую за пояснення. Це те, про що я думав протягом тривалого часу, бачачи, що більшість людей виступають за безщітковий (принаймні, як аргумент для дорожчих електроінструментів і дронів).
Я хочу знати: контролер також визначає швидкість? Хіба це не потрібно робити для синхронізації? Чи є в ньому елементи Холла, які відчувають (обертають) магніти?
Не всі безщіточні двигуни кращі за всі щіточні. Я хочу побачити, як час автономної роботи Gen 5X порівняно з його попередником X4 за помірних і великих навантажень. У будь-якому випадку щітки майже ніколи не є фактором, що обмежує життя. Початкова швидкість двигуна акумуляторних інструментів становить приблизно 20 000–25 000. А через змащений планетарний редуктор зниження становить приблизно 12:1 на високій передачі та приблизно 48:1 на низькій. Спусковий механізм і підшипники ротора двигуна, які підтримують ротор 25 000 об/хв у потоці запиленого повітря, зазвичай є слабкими місцями
Як партнер Amazon, ми можемо отримувати дохід, коли ви натискаєте посилання на Amazon. Дякуємо, що допомагаєте нам робити те, що нам подобається.
Pro Tool Reviews — це успішне онлайн-видання, яке надає огляди інструментів і галузеві новини з 2008 року. У сучасному світі інтернет-новин і онлайн-вмісту ми виявляємо, що все більше професіоналів досліджують онлайн більшість основних електроінструментів, які вони купують. Це викликало наш інтерес.
Існує одна ключова річ, яку слід зауважити щодо Pro Tool Reviews: ми всі про професійних користувачів інструментів і бізнесменів!
Цей веб-сайт використовує файли cookie, щоб ми могли забезпечити вам найкращу взаємодію з користувачем. Інформація про файли cookie зберігається у вашому браузері та виконує певні функції, наприклад розпізнає вас, коли ви повертаєтеся на наш веб-сайт, і допомагає нашій команді зрозуміти, які частини веб-сайту ви вважаєте найбільш цікавими та корисними. Будь ласка, не соромтеся прочитати нашу повну політику конфіденційності.
Строго необхідні файли cookie мають бути завжди ввімкнені, щоб ми могли зберегти ваші налаштування для налаштувань файлів cookie.
Якщо ви вимкнете цей файл cookie, ми не зможемо зберегти ваші налаштування. Це означає, що вам потрібно знову ввімкнути або вимкнути файли cookie кожного разу, коли ви відвідуєте цей веб-сайт.
Gleam.io-Це дозволяє нам надавати подарунки, які збирають анонімну інформацію про користувачів, наприклад кількість відвідувачів веб-сайту. Якщо особиста інформація не буде надана добровільно з метою введення подарунків вручну, жодна особиста інформація не збиратиметься.
Час публікації: 31 серпня 2021 р