Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες και οι βηματικοί κινητήρες μπορεί να τραβούν την προσοχή από τον κλασικό βουρτσισμένο κινητήρα συνεχούς ρεύματος, αλλά ο τελευταίος μπορεί να εξακολουθεί να είναι καλύτερη επιλογή σε ορισμένες εφαρμογές.

Οι περισσότεροι σχεδιαστές που θέλουν να επιλέξουν έναν μικρό κινητήρα συνεχούς ρεύματος – μια μονάδα υπο ή κλασματικής ιπποδύναμης, συνήθως – συνήθως εξετάζουν αρχικά μόνο δύο επιλογές: τον κινητήρα DC χωρίς ψήκτρες (BLDC) ή τον βηματικό κινητήρα.Ποιο να επιλέξετε βασίζεται στην εφαρμογή, καθώς το BDLC είναι γενικά καλύτερο για συνεχή κίνηση, ενώ ο βηματικός κινητήρας είναι καλύτερος για τοποθέτηση, μπρος-πίσω και κίνηση διακοπής/εκκίνησης.Κάθε τύπος κινητήρα μπορεί να προσφέρει την απαιτούμενη απόδοση με τον κατάλληλο ελεγκτή, ο οποίος μπορεί να είναι IC ή μονάδα ανάλογα με το μέγεθος και τις ιδιαιτερότητες του κινητήρα.Αυτοί οι κινητήρες μπορούν να οδηγηθούν με τα "έξυπνα" ενσωματωμένα σε αποκλειστικά IC ελέγχου κίνησης ή έναν επεξεργαστή με ενσωματωμένο υλικολογισμικό.

Αλλά κοιτάξτε λίγο πιο προσεκτικά τις προσφορές των πωλητών αυτών των κινητήρων BLDC και θα δείτε ότι σχεδόν πάντα προσφέρουν επίσης κινητήρες DC (BDC) με βούρτσα, οι οποίοι κυκλοφορούσαν «για πάντα».Αυτή η διάταξη κινητήρα έχει μια μακρά και καθιερωμένη θέση στην ιστορία της ηλεκτροκίνητης κινητήριας δύναμης, καθώς ήταν η πρώτη σχεδίαση ηλεκτροκινητήρα οποιουδήποτε είδους.Δεκάδες εκατομμύρια από αυτούς τους βουρτσισμένους κινητήρες χρησιμοποιούνται κάθε χρόνο για σοβαρές, μη ασήμαντες εφαρμογές όπως τα αυτοκίνητα.

Οι πρώτες ακατέργαστες εκδόσεις βουρτσισμένων κινητήρων επινοήθηκαν στις αρχές του 1800, αλλά η τροφοδοσία ακόμη και ενός μικρού χρήσιμου κινητήρα ήταν πρόκληση.Οι γεννήτριες που χρειάζονταν για την τροφοδοσία τους δεν είχαν ακόμη αναπτυχθεί και οι διαθέσιμες μπαταρίες είχαν περιορισμένη χωρητικότητα, μεγάλο μέγεθος και έπρεπε να «αναπληρωθούν» με κάποιο τρόπο.Τελικά, αυτά τα προβλήματα ξεπεράστηκαν.Στα τέλη του 1800, εγκαταστάθηκαν και σε γενική χρήση κινητήρες συνεχούς ρεύματος που κυμαίνονταν σε δεκάδες και εκατοντάδες ίππους.πολλά χρησιμοποιούνται ακόμα και σήμερα.

Ο βασικός βουρτσισμένος κινητήρας συνεχούς ρεύματος δεν απαιτεί «ηλεκτρονικά» για να λειτουργήσει, καθώς είναι μια συσκευή αυτόματης εναλλαγής.Η αρχή λειτουργίας είναι απλή, κάτι που είναι μια από τις αρετές του.Ο βουρτσισμένος κινητήρας συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιεί μηχανική μεταγωγή για να αλλάξει την πολικότητα του μαγνητικού πεδίου του ρότορα (που ονομάζεται επίσης οπλισμός) έναντι του στάτορα.Αντίθετα, το μαγνητικό πεδίο του στάτορα αναπτύσσεται είτε από ηλεκτρομαγνητικά πηνία (ιστορικά) είτε από σύγχρονους, ισχυρούς μόνιμους μαγνήτες (για πολλές σύγχρονες εφαρμογές) (Εικόνα 1).

Η αλληλεπίδραση και η επαναλαμβανόμενη αντιστροφή του μαγνητικού πεδίου μεταξύ των πηνίων του ρότορα στον οπλισμό και του σταθερού πεδίου του στάτορα προκαλούν τη συνεχή περιστροφική κίνηση.Η ενέργεια μεταγωγής που αντιστρέφει το πεδίο του ρότορα πραγματοποιείται μέσω φυσικών επαφών (που ονομάζονται βούρτσες), οι οποίες αγγίζουν και φέρνουν ισχύ στα πηνία οπλισμού.Η περιστροφή του κινητήρα όχι μόνο παρέχει την επιθυμητή μηχανική κίνηση, αλλά και την εναλλαγή της πολικότητας του πηνίου του ρότορα που απαιτείται για να προκαλέσει την έλξη/απώθηση σε σχέση με το σταθερό πεδίο του στάτορα – και πάλι, δεν χρειάζονται ηλεκτρονικά, καθώς η παροχή DC εφαρμόζεται απευθείας στο περιελίξεις πηνίου στάτορα (εάν υπάρχουν) και τις βούρτσες.

Ο βασικός έλεγχος στροφών επιτυγχάνεται με τη ρύθμιση της εφαρμοζόμενης τάσης, αλλά αυτό δείχνει ένα από τα μειονεκτήματα του βουρτσισμένου κινητήρα: η χαμηλότερη τάση μειώνει την ταχύτητα (που ήταν ο σκοπός) και μειώνει δραματικά τη ροπή, που είναι συνήθως ανεπιθύμητη συνέπεια.Η χρήση ενός βουρτσισμένου κινητήρα που τροφοδοτείται απευθείας από τις ράγες DC είναι γενικά αποδεκτή μόνο σε περιορισμένες ή μη κρίσιμες εφαρμογές, όπως η λειτουργία μικρών παιχνιδιών και κινούμενων οθονών, ειδικά εάν απαιτείται έλεγχος ταχύτητας.

Αντίθετα, ο κινητήρας χωρίς ψήκτρες έχει μια σειρά από ηλεκτρομαγνητικά πηνία (πόλοι) στερεωμένα στη θέση τους γύρω από το εσωτερικό του περιβλήματος και μόνιμοι μαγνήτες υψηλής αντοχής είναι προσαρτημένοι στον περιστρεφόμενο άξονα (το ρότορα) (Εικόνα 2).Καθώς οι πόλοι ενεργοποιούνται διαδοχικά από το ηλεκτρονικό σύστημα ελέγχου (ηλεκτρονική μεταγωγή – EC), το μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει τον ρότορα περιστρέφεται και έτσι έλκει/απωθεί τον ρότορα με τους σταθερούς μαγνήτες του, ο οποίος αναγκάζεται να ακολουθήσει το πεδίο.

Το ρεύμα που οδηγεί τους πόλους του κινητήρα BLDC μπορεί να είναι ένα τετράγωνο κύμα, αλλά αυτό είναι αναποτελεσματικό και προκαλεί κραδασμούς, επομένως τα περισσότερα σχέδια χρησιμοποιούν κυματομορφή ράμπας με σχήμα προσαρμοσμένο στον επιθυμητό συνδυασμό ηλεκτρικής απόδοσης και ακρίβειας κίνησης.Επιπλέον, ο ελεγκτής μπορεί να ρυθμίσει με ακρίβεια την ενεργοποιητική κυματομορφή για γρήγορες αλλά ομαλές εκκινήσεις και στάσεις χωρίς υπέρβαση και ευκρινή απόκριση σε μεταβατικά μηχανικά φορτία.Διατίθενται διαφορετικά προφίλ ελέγχου και τροχιές που ταιριάζουν με τη θέση και την ταχύτητα του κινητήρα στις ανάγκες της εφαρμογής.

Επιμέλεια Λίζα