В этой статье мы кратко рассмотрим два типа двигателей постоянного тока, устанавливаемых в электрические рабочие инструменты: обычные коллекторные двигатели с механическим коммутатором и бесконтактные электронно-коммутируемые двигатели, которые в Литве часто называют «бесщеточными» (от английского слова - brushless).
Конструкция обычных двигателей постоянного тока и бесконтактных двигателей схожа. Они состоят из статора и ротора, образованного постоянными магнитами. В статоре намотана обмотка, создающая магнитное поле в воздушном зазоре.
Основные недостатки коллекторных двигателей связаны с механическим коммутатором, который ограничивает мощность и скорость двигателя, увеличивает инерцию и осевую длину. Кроме того, эти двигатели требуют постоянного обслуживания, так как их щетки изнашиваются и требуют замены. Сам коммутатор шумит, искрит и выделяет пыль, которая образуется из-за истирания щеток. Эта пыль может попасть в подшипники двигателя или даже вызвать короткое замыкание.
Здесь следует отметить, что во многих случаях обычные коллекторные двигатели могут быть заменены бесконтактными.
Такие двигатели бывают различной мощности – наименьшие используются в жестких дисках компьютеров, а большие – в электромобилях. Наиболее популярны трехфазные двигатели, но существуют также двухфазные или многофазные электронно-коммутируемые двигатели постоянного тока.
Ранние электронно-коммутируемые двигатели отличались большим крутящим моментом, однако мощные, применимые в промышленности двигатели стало возможным создать только в 1980 году, благодаря применению мощных постоянных магнитов и полупроводниковых элементов, которые создают поле возбуждения двигателя в воздушном зазоре, без обмотки возбуждения и дополнительного потребления электроэнергии.
Таким образом, основными преимуществами электронно-коммутируемых двигателей перед коллекторными двигателями постоянного тока являются следующие:
а) лучшая характеристика скорости и момента;
б) более высокий коэффициент полезного действия;
в) более длительный срок службы;
г) более тихая работа;
д) более широкий диапазон скоростей.
Кроме того, отношение создаваемого электронно-коммутируемыми двигателями крутящего момента к размеру самого двигателя выше, что особенно полезно в областях, где размеры и вес двигателя имеют критическое значение.
Использованная литература:
Питрeнас, А. Исследование управления электронно-коммутируемым двигателем. Выпускная магистерская работа. Кафедра автоматики факультета электроники Вильнюсского технического университета имени Гедиминаса, 2012.