لماذا لم يتم استبدال محرك فرشاة التيار المستمر بالكامل؟

منذ ولادة محرك DC بدون فرش، بدأ المحرك بدون فرش "القديم" في الانخفاض، لكنه لا يزال خيارًا موثوقًا به للتطبيقات منخفضة التكلفة.

الهيكل الرئيسي لمحرك الفرشاة هو الجزء الثابت بالإضافة إلى الدوار بالإضافة إلى الفرشاة، من خلال المجال المغناطيسي الدوار للحصول على عزم الدوران، وذلك لإخراج الطاقة الحركية. تتلامس الفرشاة والعاكس باستمرار مع الاحتكاك، ويلعبان دورًا موصلًا ونقليًا في الدوران. يتم تحقيق القفزة في اتجاه القطب عن طريق تحريك جهة اتصال في وضع ثابت يتم بعد ذلك توصيلها بالنسبة إلى جهة الاتصال الكهربائية الموجودة على دوار المحرك. عادةً ما يكون هذا الاتصال الثابت مصنوعًا من الجرافيت. بالمقارنة مع النحاس أو المعادن الأخرى، لا يندمج الجرافيت أو يلحم مع جهة الاتصال الدوارة أثناء ماس كهربائى كبير أو دائرة مفتوحة / بداية، وعادة ما يكون الاتصال محمولاً بنابض، لذلك يمكن الحصول على ضغط اتصال مستمر. في المحرك بدون فرش، يتم إكمال عمل الاستبدال بواسطة دائرة التحكم في وحدة التحكم (عمومًا مستشعر القاعة بالإضافة إلى وحدة التحكم، والتكنولوجيا الأكثر تقدمًا هي التشفير المغناطيسي). يتضمن الهيكل الرئيسي للمحرك بدون فرش الدوار والجزء الثابت ووحدة التحكم في المحرك والمستشعر. يتم تثبيت الجزء الثابت والمستشعر على غلاف المحرك، ويتم توصيل الجزء الدوار بالجزء الداخلي للمحرك من خلال محمل محوري. يوجد داخل الدوار مجموعة من المغناطيس الدائم وفتحات وصول محورية مثبتة لتصريف الحرارة من الدوار عبر الهواء. أثناء تشغيل المحرك بدون فرش، تستقبل وحدة التحكم في المحرك الإشارة المحتملة التي يقرأها المستشعر من الدوار وتحدد موضع الدوار وسرعته وفقًا لذلك. تقوم وحدة التحكم في المحرك بعد ذلك بإرسال سلسلة من الإشارات الحالية إلى الملف الموجود على الجزء الثابت لتحفيز تفاعل المجال المغناطيسي بين المغناطيس الدائم الموجود على الجزء الدوار والملف الموجود على الجزء الثابت. من خلال هذا التفاعل، يكون المحرك بدون فرش قادرًا على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية وإخراج السرعة وعزم الدوران المقابلين.

في الواقع، التحكم في هذين النوعين من المحركات هو تنظيم الجهد، ولكن نظرًا لأن التيار المستمر بدون فرش يستخدم التبديل الإلكتروني، لذلك يجب أن يكون هناك تحكم رقمي، ويتم التحكم بالفرشاة DC من خلال تبديل فرشاة الكربون، واستخدام التحكم بالسيليكون. وغيرها من الدوائر التناظرية التقليدية يمكن التحكم فيها بشكل بسيط نسبيًا.

المحرك الصغير DC المصقول هو محرك تقليدي مزود بفرشاة دوارة، وهو متصل بالدوار الموجود داخل المحرك، مما يسمح للدوار بتدوير الآلة وقيادتها. لا يحتوي المحرك بدون فرشاة على فرشاة وقطب مغناطيسي منفصل داخل الدوار. تختلف أيضًا السرعات المصقولة وبدون فرش. وضع تنظيم السرعة للمحرك الصغير DC للفرشاة هو تغيير موضع الفرشاة عن طريق تغيير حجم سطح التلامس بين الفرشاة والدوار، ثم تغيير سرعة المحرك. إن وضع تنظيم السرعة الخاص به ليس مرنًا للغاية، ومن السهل تنظيف التآكل الأساسي ومشاكل الشكل، مما يؤثر على استقرار النظام. في المقابل، المحرك بدون فرش لديه وضع تنظيم السرعة أكثر. في نظام التحكم للمحرك بدون فرش، يمكن التحكم في تنظيم السرعة تلقائيًا عن طريق التحكم في التيار والجهد للمحرك. نظرًا لأن الدوار الموجود داخل المحرك بدون فرش مستقر للغاية، فيمكن تحقيق التحكم عالي الدقة في السرعة والتحكم في عزم الدوران. بالإضافة إلى ذلك، فإن المحرك بدون فرش لا يحتاج إلى صيانة استبدال قلب الفرشاة، وبالتالي توفير تكاليف الإنتاج وتكاليف الصيانة.

يحتفظ محرك الفرشاة دائمًا بالمزايا المطلقة التالية في صفوف العديد من المحركات المتطورة

1. هيكلها يحتوي على دوار واحد فقط، وعضو ساكن واحد ومجموعة من الفرش، والتي لا تحتاج إلى هيكل ميكانيكي معقد ودائرة تحكم، وتكلفة التصنيع منخفضة نسبيًا. في الوقت نفسه، خذ الاتجاه السائد الحالي كمثال، فتطور التكنولوجيا لديه تاريخ يمتد لعقود، والتكنولوجيا ناضجة، ودورة البحث والتطوير قصيرة أيضًا. توفر هذه التكنولوجيا الناضجة ضمانًا فنيًا آمنًا لمؤسسات التصنيع، وسهلة الصيانة، وتقلل من تكاليف الصيانة ومخاطر الفشل. كما أصبح أداء المنتجات المنتجة أكثر استقرارًا وأكثر شعبية في السوق. وأخيرا، وبعد سنوات من التراكم الفني والخبرة العملية، وصل الأداء إلى مستوى مستقر وممتاز نسبيا. يؤدي إدخال وابتكار التقنيات الجديدة باستمرار إلى تعزيز تطوير صناعة محركات الفرشاة وتحسين جودة المنتجات وكفاءتها.

2. سرعة الاستجابة السريعة، عزم الدوران العالي، أولا وقبل كل شيء، الجزء الدوار يتكون من الفرشاة وملف الطاقة. عندما يمر التيار عبر الملف، ينشأ مجال مغناطيسي يجذب الفرشاة، مما يتسبب في دوران الدوار. نظرًا لأن الاحتكاك بين الفرشاة والملف صغير، فإن الدوار لديه قصور ذاتي أقل واستجابة سريعة. ثانيا، يمكن التحكم في تدفق التيار عند بدء التشغيل. عند تشغيل مصدر الطاقة، يمكن التحكم في عزم دوران المحرك عن طريق تغيير اتجاه وحجم التيار. تسمح هذه الميزة ووضع التحكم لها بتحقيق عزم دوران عالي في وقت قصير جدًا لتلبية احتياجات بعض التطبيقات الخاصة.

3. التشغيل السلس، بداية جيدة وتأثير الكبح. يمكن تعديل سرعتها بجهد الإمداد، مما يسمح لها بالتحكم بدقة في سرعة التشغيل لتحقيق التشغيل السلس. بالإضافة إلى ذلك، فإن القصور الذاتي صغير نسبيًا، لذا فإن أداء الاستجابة للسرعة ممتاز جدًا، ويمكنك ضبط السرعة بسرعة. ثانيًا، يمكن أن يؤدي وضع الإثارة الكهرومغناطيسي إلى إنتاج عزم دوران كبير لبدء التشغيل، لذلك يمكن أن يتسارع بسرعة في وقت قصير جدًا، وهو أيضًا أحد أسباب تأثير البداية الجيد. وفي الوقت نفسه، يمكن تحقيق الكبح السريع عن طريق القوة الدافعة الكهربائية العكسية، ولا توجد مشاكل حركية شائعة أخرى في عملية الكبح، مثل الانعكاس أو الوميض. وأخيرًا، تضمن الفجوة الصغيرة بين الفرشاة الموجودة على دوار المحرك ومشغل المحرك أن يحافظ المحرك على التوصيلات الكهربائية الفعالة في جميع الأوقات. وهذا يعني أنه يمكن أن يولد لحظات فورية عند الحاجة إلى الاستجابة، مما يجعله مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب بدء وتوقف متكرر، مثل بعض معدات التشغيل الآلي.

4. دقة تحكم عالية. يتم استخدامه عادةً مع المخفض ووحدة فك التشفير، مما يجعل طاقة خرج المحرك أكبر، ودقة تحكم أعلى، ويمكن أن تصل دقة التحكم إلى 0.01 مم، تقريبًا يمكن أن تسمح للأجزاء المتحركة بالتوقف أينما تريد. يتم تثبيت مستشعرات الموضع، مثل مستشعرات Hall أو أجهزة التشفير، على عمود المحرك لمراقبة سرعة المحرك وموضعه. يمكن لهذه المستشعرات قياس حالة التشغيل الفعلية للمحرك بدقة شديدة وتوفير إشارات ردود الفعل إلى وحدة التحكم. يمكن تصحيح وحدة التحكم في الوقت المناسب بناءً على هذه الإشارات لتحسين دقة التحكم واستقراره.

5. لا توجد فرشاة، محرك بدون فرشاة ذو تداخل منخفض لإزالة الفرشاة، التغيير الأكثر مباشرة هو عدم وجود شرارة متولدة أثناء التشغيل، مما يقلل بشكل كبير من تداخل الشرارة مع معدات الراديو للتحكم عن بعد.

6. انخفاض مستوى الضجيج، التشغيل السلس للمحرك بدون فرشاة، تقليل الاحتكاك أثناء التشغيل بشكل كبير، التشغيل السلس، الضوضاء ستكون أقل بكثير، هذه الميزة هي دعم كبير لاستقرار النموذج.

7. عمر طويل، تكلفة صيانة منخفضة، فرشاة أقل، تآكل المحرك بدون فرش يكون بشكل أساسي على المحمل، من وجهة النظر الميكانيكية، المحرك بدون فرش هو محرك لا يحتاج إلى صيانة تقريبًا، عند الضرورة، يحتاج فقط إلى القيام ببعض صيانة إزالة الغبار.

في شكلها الأساسي، تعتبر محركات BLDC نماذج للأناقة والبساطة. وفي الواقع، فإن العديد من أدوات العلوم الأساسية المتاحة للشباب تستخدم محركًا بسيطًا لسحب الأسلاك لإظهار المبادئ الأساسية للكهرباء والمغناطيسية وكيف تنتج التفاعلات بينهما حركة فعالة. من الناحية العملية، فإن معظم محركات التيار المستمر هي أكثر من مجرد مزيج من نسختين بسيطتين من أقطاب عضو الإنتاج. ومن بين المزايا الأخرى، أن وجود المزيد من الأعمدة يسمح للمحرك بالبدء بشكل أكثر موثوقية من أي زاوية دوران (النسخة البسيطة تحتوي على منطقتين ميتتين صغيرتين). علاوة على ذلك، فإن مثل هذا المحرك لا يسمح بمرور تيار ماس كهربائى عابر، وبعض الأنظمة تسمح بمرور تيار ماس كهربائى لكل دورة، ولكن العديد من الأنظمة لا تستطيع القيام بذلك. يحتوي ملف الإثارة للجزء الثابت على عدة تكوينات. التكوين الأكثر شيوعًا هو لف السلسلة ولف التحويلة واللف المركب (مزيج من السلسلة والتحويل). في محرك اللف المتسلسل، يتم توصيل ملف الإثارة بملف المحرك (بواسطة الفرشاة)؛ في محرك لف التحويلة، يتم توصيل ملف الإثارة بالتوازي مع ملف المحرك ("التحويلة" هو تعبير آخر عن "موازي").

على الرغم من المزايا العديدة لمحركات BLDC، إلا أن المحركات المصقولة لا تزال متاحة ويتحسن أدائها تدريجيًا. في حين أن طريقة تصميم المحرك لم تتغير نسبيًا في العديد من النواحي، إلا أن هناك تطورين مهمين: الاستخدام الواسع النطاق للمغناطيس الدائم، واستخدام IC والمفاتيح الإلكترونية لمحرك الملف والتغذية المرتدة الوظيفية. على الرغم من أن المحرك بدون فرش يمكن أن يعمل مباشرة من خلال مصدر طاقة التيار المستمر، فإن استخدام جهاز القيادة "المناسب" لا يوفر تيار القيادة الضروري فحسب، بل يوفر أيضًا مجموعة متنوعة من وظائف الحماية المطلوبة لكل نظام فرعي للمحرك تقريبًا. مما لا شك فيه، تم استبدال المحركات المصقولة التي تعمل بالتيار المستمر إلى حد كبير بمحركات بدون فرش يتم التحكم فيها إلكترونيًا بسبب العديد من الأسباب التقنية الموثوقة. ومع ذلك، لا يزال وجود محرك فرشاة يمثل حلاً فعالاً في حالات التطبيقات المنخفضة التكلفة والحساسة أو المتطلبات المحدودة.

ما ورد أعلاه هو بعض المعارف المهنية حول محرك الفرشاة الذي يصعب استبداله بالكامل بواسطة VSD Motors. لمزيد من المعلومات ذات الصلة، يرجى الاتصال بنا.