Tässä artikkelissa käsittelemme lyhyesti kahta sähkötyökaluihin asennettavaa tasavirtamoottorityyppiä – tavanomaisia kollektorimoottoreita, joissa on mekaaninen kommutaattori, sekä harjattomia, elektronisesti kommutoituja moottoreita, joita kutsutaan usein englanninkielisen termin mukaan brushless-moottoreiksi.
Tavanomaisten tasavirtamoottoreiden ja harjattomien moottoreiden rakenne on samankaltainen. Niissä on staattori ja kestomagneeteista koostuva roottori. Staattorissa on käämitys, joka luo magneettikentän ilmaväliin.
Kollektorimoottoreiden tärkeimmät haitat liittyvät mekaaniseen kommutaattoriin, joka rajoittaa moottorin tehoa ja kierrosnopeutta sekä lisää hitausmomenttia ja akselin pituutta. Nämä moottorit vaativat myös jatkuvaa huoltoa, sillä niiden hiiliharjat kuluvat ja ne on vaihdettava. Kommutaattori itsessään on äänekäs, kipinöi ja tuottaa pölyä, jota syntyy kuluvista harjoista. Tämä pöly voi päästä moottorin laakereihin tai jopa aiheuttaa oikosulun.
Tässä kohtaa on syytä todeta, että useimmissa tapauksissa tavanomaiset kollektorimoottorit voidaan korvata harjattomilla moottoreilla.
Tällaisia moottoreita on saatavana eri tehoisina – pienimpiä käytetään tietokoneiden kiintolevyissä, suuria sähköautoissa. Suosituimpia ovat kolmivaihemoottorit, mutta on olemassa myös kaksivaiheisia tai monivaiheisia elektronisesti kommutoituja tasavirtamoottoreita.
Varhaiset elektronisesti kommutoidut moottorit tuottivat suuren vääntömomentin, mutta suuritehoisia, teollisuuskäyttöön soveltuvia moottoreita voitiin kehittää vasta vuonna 1980, kun käyttöön otettiin tehokkaat kestomagneetit ja puolijohdekomponentit, jotka luovat moottorin magnetointikentän ilmaväliin ilman magnetointikäämitystä ja ilman ylimääräistä sähkönkulutusta.
Elektronisesti kommutoitujen moottoreiden tärkeimmät edut kollektorityyppisiin tasavirtamoottoreihin verrattuna ovat siis seuraavat:
a) parempi nopeus- ja momenttiominaisuus;
b) korkeampi hyötysuhde;
c) pidempi käyttöikä;
d) hiljaisempi käynti;
e) laajempi nopeusalue.
Lisäksi elektronisesti kommutoiduissa moottoreissa tuotetun vääntömomentin suhde moottorin kokoon on suurempi, mikä on erityisen hyödyllistä sovelluksissa, joissa moottorin mitoilla ja painolla on ratkaiseva merkitys.
Käytetty kirjallisuus:
Pitrėnas, A. Elektroniškai komutuojamo variklio valdymo tyrimas. Baigiamasis magistro darbas. Vilniaus Gedimino technikos universiteto Elektronikos fakulteto Automatikos katedra, 2012.
