Home-theater-designers
DC-elektriske motorer er nogle af de vigtigste opfindelser, som den moderne verden har været stærkt afhængig af. Disse motorer bruges i husholdningsapparater, elværktøj, droner, pc-kølesystemer, robotteknologi og elektriske køretøjer.
To af de mest almindelige DC-elektriske motorer i brug i dag er børstede og børsteløse DC-motorer. Begge motorer har den samme grundlæggende idé om at bruge elektromagnetisme til at give mekaniske rotationer. Men med forskellige designkoncepter er børstede og børsteløse motorer bundet til at have deres forskelle i ydeevne, omkostninger og vedligeholdelse.
MAKEUSE AF DAGENS VIDEO
Så hvilket motordesign er bedre - børstet eller børsteløst?
Hvordan virker en DC-elektrisk motor?
Elektriske motorer omdanner elektricitet til mekanisk energi. De gør dette ved at lade elektricitet passere gennem kobberviklinger, hvilket skaber et elektromagnetisk felt, der exciterer de permanente magneter inde i motoren, hvilket får rotoren til at bevæge sig og producere mekanisk energi.
hvordan man fjerner begivenheder fra iphone kalender
Selvom både børstede og børsteløse motorer har det samme mål at omdanne elektricitet til mekanisk energi, er deres design anderledes. For at forstå deres forskel, lad os tale om motordesign, begyndende med den børstede motor.
Børstet motordesign
Børstede motorer har efterhånden været i produktion i over et århundrede. De er kendt for at have et forenklet design, der bruger et par kulbørster til at levere strøm til motoren. Børstede motorer vil altid have fire hoveddele, disse er:
- Stator: Den stationære del af motoren. Den indeholder de permanente magneter, der får rotoren til at bevæge sig.
- Rotor: Den roterende del af motoren. Den indeholder en kobberspole, der, når den er tændt, gør kobberspolen elektromagnetisk.
- Kommutator: En metalring, der sikrer, at rotoren bliver ved med at dreje ved at vende polariteten for hver halve omdrejning af rotoren.
- Børster: En stationær del lavet af kulstof direkte forbundet til strømkildens terminaler. De relæerer strøm til kommutatorringen, som derefter aktiverer rotoren.
En børstet motor bruger børster til at drive motoren elektrisk, mens den tillader både rotor og kommutator at rotere. Rotoren er sammensat af kobberviklinger, der, når de drives, grundlæggende bliver en elektromagnet.
Så hvad sker der, hvis to magneter kommer tæt på hinanden?
Nå, afhængigt af justeringen af de magnetiske poler, vil de enten tiltrække eller frastøde hinanden. Målet med en børstet motor er at bruge tiltrækning og frastødning til at rotere motoren. Det er her, en kommutator bliver nyttig.
En kommutator er en metallisk ring i midten af rotoren, der skifter rotorens magnetiske pol hver 180 grader. Dette sikrer effektivt, at rotorens magnetiske pol altid flugter med den samme magnetiske pol på statoren, hvilket forårsager frastødning.
Resultatet? Sammenhængende mekaniske rotationer har nok kraft til at drive din blender (eller noget, der bruger en børstet motor).
Børsteløs motordesign
Børsteløse motorer begyndte at vinde popularitet i 1980'erne, da transistorer blev mere almindelige i elektronik. Har let tilgængelig solid state komponenter spillet en stor rolle i at gøre børsteløse motorer anvendelige til elværktøj, husholdningsapparater og elektronik. Deres komplekse, men effektive design giver børsteløse motorer mere drejningsmoment end deres børstede modstykker.
Børsteløs motordesign anvender flere væsentlige dele. De vil omfatte:
- Stator: Den stationære del af motoren. Den indeholder flere kobberspoler, der, når de drives, bliver en aktiv magnet.
- Rotor: Den roterende del af motoren. Dette indeholder de permanente magneter, der bliver roteret på grund af det elektromagnetiske felt mellem statoren og rotoren.
- Hall effektsensor: En sensor, der registrerer, hvilke spoler der er strømførende, og hvilke spoler der ikke er.
- Kontrolkredsløb: Et elektronisk kredsløb designet til at bestemme, hvilke spoler inde i statoren der skal aktiveres.
Som navnet antyder, bruger børsteløse motorer ikke børster til at drive motoren. Børsteløse motorer har heller ikke strømførende kommutatorer. I stedet bruger den en halleffektsensor og et kontrolkredsløb for at sikre, at statorens og rotorens modstående magnetiske poler altid er justeret. En anden ting, du vil finde anderledes, er, at statoren huser kobberviklingerne, mens rotoren huser de permanente magneter.
En børsteløs motor fungerer grundlæggende på samme måde som en børstet motor: ved at bruge forskelle i magnetiske poler til at flytte rotoren, hvilket skaber rotation og drejningsmoment.
Men hvordan kan kobberviklingerne få strøm uden børster og kommutatorer?
Enkelt, du gør kobberviklingerne stationære. Børster er ikke længere nødvendige med stationære kobberviklinger, da du direkte kan drive spolerne gennem ledninger.
Hvad angår kommutatorerne, bruger en børsteløs motor en halleffektsensor og et styrekredsløb. En hallsensor er en flad cirkulær sensor placeret ved siden af statorens kobberviklinger. Da statoren rummer flere spoler, kan hallsensoren registrere, om en af disse spoler er strømførende eller ej.
Lavet ved hjælp af Sketchup
Sensoren giver derefter sin aflæsning til styrekredsløbet og beslutter, hvilke spoler der skal aktiveres. Så hvis rotorens permanente magneter kommer tæt på de tiltrækkende magnetiske poler, vil styrekredsløbet stoppe med at aktivere disse spoler og aktivere den næste spole, der tiltrækker rotorens permanente magneter. Styrekredsløbet vil også aktivere spolerne før de permanente magneter, hvilket forårsager frastødning og tilføjer endnu mere drejningsmoment til rotationen.
Fordele og ulemper ved børstede og børsteløse motorer
Med forskellene i motordesign vil både børstede og børsteløse motorer have fordele og ulemper. Her er en tabel, der hjælper dig med at forstå deres styrker og svagheder:
| Levetid | Kort | Lang |
| Acceleration | Medium | Høj |
| Effektivitet | Medium | Høj |
| Moment | Medium | Høj |
| Akustik | Støjende | Rolige |
| Koste | Billig | Dyrt (med styrekredsløb) |
Skal du købe hardware med en børstet eller børsteløs motor?
Som du kan se i tabellen, er børsteløse motorer bedre på alle måder (undtagen i pris) end deres børstede modstykke. De giver højere drejningsmoment, hurtigere acceleration, lavere støj og højere effektivitet og er mere holdbare.
Så når du får chancen for at købe et nyt elværktøj, køkkenapparat, drone eller noget, der har brug for en motor, er det generelt den bedste løsning at vælge varer med en børsteløs motor.
Så bør børstede motorer være forældede?
Altså nej. Især fordi en børsteløs motor (plus styrekredsløb) vil koste væsentligt mere end en vare, der bruger en børstet motor. Og selvom en børsteløs motor er bedre end dens børstede modstykke, betyder det ikke, at en børstet motor er dårlig. Faktisk er en børstet motor rigtig god. Du kan opnå de samme opgaver med en børstet motor, som folk ville med en børsteløs.
Generelt er børsteløse motorer de ideelle motorer i dit værktøj og udstyr. Men der er også situationer, hvor du måske vil bruge børstede motorer i stedet for. Disse situationer vil omfatte:
- Når motoren bruges i kortvarige udbrud (f.eks. blender, el-sæder og vinduesviskere)
- Når et værktøj/apparat kun bliver brugbart et par gange om året
- Når opgaven ikke kræver meget drejningsmoment (f.eks. legetøj, luftventiler)
- Under ekstreme driftsforhold. Børstede motorer behøver ikke sensorer eller styrekredsløb, der kan svigte under ekstreme vejrforhold
Foretag smarte køb
Nu hvor du forstår forskellen mellem børstede og børsteløse motorer, gør det forhåbentlig det nemmere for dig at foretage et smart køb, når du køber køkkenmaskiner, værktøj og udstyr. Dette burde også forklare, hvorfor nogle varer er dyrere end deres modstykker, selvom de kommer fra det samme mærke, har de samme funktioner og bruger den samme formfaktor. Husk, bare fordi du kan købe en premium-vare ved hjælp af en børsteløs motor, betyder det ikke altid, at det er smart at købe.