Почему в электроинструментах (таких как ручные дрели, угловые шлифовальные машины и т. д.) обычно используются коллекторные двигатели вместобесщеточные двигатели?Чтобы понять, это действительно не понятно в одном-двух предложениях.

Двигатели постоянного тока делятся на коллекторные и бесщеточные.Упомянутая здесь «щетка» относится к угольным щеткам.Как выглядит угольная щетка?

Зачем двигателям постоянного тока нужны угольные щетки?В чем разница между угольными щетками и без?Давайте посмотрим вниз!

Принцип работы коллекторного двигателя постоянного тока

Как показано на рисунке 1, это структурная модель щеточного двигателя постоянного тока.Два фиксированных магнита напротив, катушка расположена посередине, оба конца катушки соединены с двумя полукруглыми медными кольцами, оба конца медных колец соприкасаются с фиксированной угольной щеткой, а затем подключается постоянный ток. к обоим концам угольной щетки.источник питания.

Рисунок 1

После подключения к источнику питания ток показан стрелкой на рисунке 1.Согласно правилу левой руки, желтая катушка подвергается воздействию вертикально восходящей электромагнитной силы;синяя катушка подвергается воздействию вертикально нисходящей электромагнитной силы.Ротор двигателя начинает вращаться по часовой стрелке, а после поворота на 90 градусов, как показано на рисунке 2:

фигура 2

В это время угольная щетка находится как раз в зазоре между двумя медными кольцами, и весь контур катушки не имеет тока.Но под действием инерции ротор продолжает вращаться.

изображение 3

Когда ротор поворачивается в указанное выше положение под действием инерции, ток катушки показан на рисунке 3. Согласно правилу левой руки, синяя катушка подвергается воздействию вертикально восходящей электромагнитной силы;желтая катушка подвергается воздействию вертикально направленной вниз электромагнитной силы.Ротор двигателя продолжает вращаться по часовой стрелке после поворота на 90 градусов, как показано на рисунке 4:

Рисунок 4

В это время угольная щетка находится как раз в зазоре между двумя медными кольцами, и ток во всем контуре катушки отсутствует.Но под действием инерции ротор продолжает вращаться.Затем повторите вышеуказанные шаги, и цикл продолжится.

Бесщеточный двигатель постоянного тока

Как показано на рисунке 5, это структурная модельная схемабесщеточный двигатель постоянного тока.Он состоит из статора и ротора, в котором ротор имеет пару магнитных полюсов;На статоре намотано много наборов катушек, на рисунке 6 наборов катушек.

Рисунок 5

Когда мы пропускаем ток к катушкам статора 2 и 5, катушки 2 и 5 будут генерировать магнитное поле.Статор эквивалентен стержневому магниту, где 2 — это S (южный) полюс, а 5 — N (северный) полюс.Поскольку магнитные полюса одного пола притягиваются друг к другу, N-полюс ротора повернется в положение катушки 2, а S-полюс ротора повернется в положение катушки 5, как показано на рисунке 6.

Изображение 6

Затем снимаем ток с катушек статора 2 и 5, а затем пропускаем ток на катушки статора 3 и 6. В это время катушки 3 и 6 будут генерировать магнитное поле, а статор эквивалентен стержневому магниту. , где 3 — Южный (южный) полюс, а 6 — Северный (северный) полюс.Поскольку магнитные полюса одного пола притягиваются друг к другу, N-полюс ротора повернется в положение катушки 3, а S-полюс ротора повернется в положение катушки 6, как показано на рисунке 7.

Рисунок 7

Таким же образом снимается ток катушек статора 3 и 6, и ток передается на катушки статора 4 и 1. В это время катушки 4 и 1 будут генерировать магнитное поле, а статор эквивалентен к стержневому магниту, где 4 — это Южный (южный) полюс, а 1 — Северный (северный) полюс.Поскольку магнитные полюса одного пола притягиваются друг к другу, N-полюс ротора повернется в положение катушки 4, а S-полюс ротора повернется в положение катушки 1.

Пока что мотор провернул полкруга….Второй полукруг аналогичен предыдущему принципу, поэтому повторять его здесь не буду.Мы можем просто понимать бесщеточный двигатель постоянного тока как ловлю морковки впереди осла, так что осел всегда будет двигаться к морковке.

Так как же мы можем подавать точный ток на разные катушки в разное время?Для этого требуется схема коммутации тока… здесь не подробно описано.

Сравнение преимуществ и недостатков

Щеточный двигатель постоянного тока: быстрый запуск, своевременное торможение, стабильное регулирование скорости, простое управление, простая конструкция и низкая цена.Дело в том, что это дешево!низкая цена!низкая цена!Кроме того, он имеет большой пусковой ток, большой крутящий момент (силу вращения) на низкой скорости и может выдерживать большую нагрузку.

Однако из-за трения между угольной щеткой и сегментом коллектора щеточный двигатель постоянного тока подвержен искрам, нагреву, шуму, электромагнитным помехам во внешней среде, низкому КПД и короткому сроку службы.Поскольку угольные щетки являются расходными материалами, они подвержены поломкам и через некоторое время требуют замены.

Бесщеточный двигатель постоянного тока: потому чтобесщеточный двигатель постоянного токаисключает необходимость использования угольных щеток, имеет низкий уровень шума, не требует обслуживания, низкую частоту отказов, длительный срок службы, стабильное время работы и напряжение, а также меньше помех радиооборудованию.Но это дорого!Дорогой!Дорогой!

Особенности электроинструмента

Электроинструменты – очень часто используемые в жизни инструменты.Здесь много брендов и жесткая конкуренция.Все очень чувствительны к цене.А электроинструменты должны выдерживать большую нагрузку и иметь большой пусковой момент, например, ручные и ударные дрели.В противном случае при сверлении двигатель может легко выйти из строя из-за застревания сверла.

Только представьте, коллекторный двигатель постоянного тока имеет низкую цену, большой пусковой момент и может выдерживать большие нагрузки;хотя бесщеточный двигатель имеет низкую частоту отказов и длительный срок службы, он дорог, а пусковой момент намного уступает пусковому моменту коллекторного двигателя.Если бы вам предоставили выбор, как бы вы выбрали, думаю, ответ очевиден.

---

Время публикации: 7 октября 2022 г.