Home-theater-designers
DC-elektriska motorer är några av de viktigaste uppfinningarna som den moderna världen har förlitat sig på. Dessa motorer används i hushållsapparater, elverktyg, drönare, PC-kylsystem, robotik och elfordon.
Två av de vanligaste likströmsmotorerna som används idag är borstade och borstlösa likströmsmotorer. Båda motorerna har samma grundläggande idé att använda elektromagnetism för att ge mekaniska rotationer. Men med olika designkoncept kommer borstade och borstlösa motorer att ha sina skillnader i prestanda, kostnad och underhåll.
MAKEUSE AV DAGENS VIDEO
Så vilken motordesign är bättre – borstad eller borstlös?
Hur fungerar en DC elmotor?
Elmotorer omvandlar elektricitet till mekanisk energi. De gör detta genom att låta elektricitet passera genom kopparlindningar, vilket skapar ett elektromagnetiskt fält som exciterar de permanenta magneterna inuti motorn, vilket får rotorn att röra sig och producera mekanisk energi.
Även om både borstade och borstlösa motorer har samma mål att omvandla elektricitet till mekanisk energi, är deras design olika. För att förstå deras skillnad, låt oss prata om motordesign, börja med den borstade motorn.
Borstad motordesign
Borstade motorer har nu varit i produktion i över ett sekel. De är kända för att ha en enkel design som använder ett par kolborstar för att leverera kraft till motorn. Borstade motorer kommer alltid att ha fyra huvuddelar, dessa är:
- Stator: Den stationära delen av motorn. Den innehåller permanentmagneterna som får rotorn att röra sig.
- Rotor: Den roterande delen av motorn. Den innehåller en kopparspole som, när den drivs, gör kopparspolen elektromagnetisk.
- Kommutator: En metallring som säkerställer att rotorn fortsätter att snurra genom att vända polariteten för varje halvvarv av rotorn.
- Borstar: En stationär del gjord av kol direkt ansluten till strömkällans terminaler. De förmedlar ström till kommutatorringen, som sedan aktiverar rotorn.
En borstad motor använder borstar för att elektriskt driva motorn samtidigt som både rotor och kommutator kan rotera. Rotorn är sammansatt av kopparlindningar som, när de drivs, i princip blir en elektromagnet.
Så vad händer om två magneter kommer nära varandra?
Tja, beroende på inriktningen av de magnetiska polerna, kommer de antingen att attrahera eller stöta bort varandra. Målet med en borstad motor är att använda attraktion och repulsion för att rotera motorn. Det är här en kommutator blir användbar.
En kommutator är en metallring i mitten av rotorn som växlar rotorns magnetiska pol var 180:e grader. Detta säkerställer effektivt att rotorns magnetiska pol alltid är i linje med samma magnetiska pol på statorn, vilket orsakar repulsion.
Resultatet? Kontinuerlig mekaniska rotationer har tillräckligt med kraft för att driva din mixer (eller något som använder en borstad motor).
Borstlös motordesign
Borstlösa motorer började bli populära på 1980-talet när transistorer blev vanligare inom elektronik. Att ha lättillgänglig solid state komponenter spelat en stor roll för att göra borstlösa motorer användbara för elverktyg, hushållsapparater och elektronik. Deras komplexa men effektiva design ger borstlösa motorer mer vridmoment än sina borstade motsvarigheter.
Borstlös motordesign använder flera viktiga delar. De skulle inkludera:
- Stator: Den stationära delen av motorn. Den innehåller flera kopparspolar som, när de drivs, blir en aktiv magnet.
- Rotor: Den roterande delen av motorn. Detta innehåller permanentmagneter som roteras på grund av det elektromagnetiska fältet mellan statorn och rotorn.
- Halleffektsensor: En sensor som känner av vilka spolar som är spänningssatta och vilka som inte är det.
- Styrkrets: En elektronisk krets utformad för att bestämma vilka spolar inuti statorn som ska aktiveras.
Som namnet antyder använder borstlösa motorer inte borstar för att driva motorn. Borstlösa motorer har inte heller strömförande kommutatorer. Istället använder den en halleffektsensor och en styrkrets för att säkerställa att statorns och rotorns motsatta magnetiska poler alltid är i linje. En annan sak som du kommer att se annorlunda är att statorn rymmer kopparlindningarna medan rotorn rymmer permanentmagneterna.
En borstlös motor fungerar i grunden på samma sätt som en borstad motor: använder skillnader i magnetiska poler för att flytta rotorn, vilket skapar rotation och vridmoment.
Men utan borstar och kommutatorer, hur kan kopparlindningarna få ström?
Enkelt, du gör kopparlindningarna stationära. Borstar behövs inte längre med stationära kopparlindningar då du direkt kan driva spolarna genom ledningar.
nintendo switch inte ansluta till internet
När det gäller kommutatorerna använder en borstlös motor en halleffektsensor och en styrkrets. En hallsensor är en platt cirkulär sensor placerad bredvid statorns kopparlindningar. Eftersom statorn rymmer flera spolar kan hallsensorn detektera om en av dessa spolar är strömsatt eller inte.
Tillverkad med Sketchup
Sensorn ger sedan sin avläsning till styrkretsen och bestämmer vilka spolar som ska aktiveras. Så om rotorns permanentmagneter kommer nära de attraherande magnetiska polerna, kommer styrkretsen att sluta aktivera dessa spolar och aktivera nästa spole som attraherar rotorns permanentmagneter. Styrkretsen kommer också att aktivera spolarna före permanentmagneterna, vilket orsakar repulsion och adderar ännu mer vridmoment till rotationen.
För- och nackdelar med borstade och borstlösa motorer
Med skillnaderna i motordesign kommer både borstade och borstlösa motorer att ha för- och nackdelar. Här är en tabell som hjälper dig att förstå deras styrkor och svagheter:
| Livslängd | Kort | Lång |
| Acceleration | Medium | Hög |
| Effektivitet | Medium | Hög |
| Vridmoment | Medium | Hög |
| Akustik | Högljudd | Tyst |
| Kosta | Billig | Dyrt (med styrkrets) |
Ska du köpa hårdvara med en borstad eller borstlös motor?
Som du kan se i tabellen är borstlösa motorer bättre på alla sätt (förutom i kostnad) än deras borstade motsvarighet. De ger högre vridmoment, snabbare acceleration, lägre ljud och högre effektivitet och är mer hållbara.
Så när du får chansen att köpa ett nytt elverktyg, köksapparat, drönare eller något som behöver en motor, är det i allmänhet det bättre alternativet att välja föremål med en borstlös motor.
Så borde borstade motorer vara föråldrade?
Tja, nej. Speciellt eftersom en borstlös motor (plus styrkrets) kommer att kosta betydligt mer än en artikel som använder en borstad motor. Och även om en borstlös motor är bättre än sin borstade motsvarighet, betyder det inte att en borstad motor är dålig. Faktum är att en borstad motor är mycket bra. Du kan uppnå samma uppgifter med en borstad motor som människor skulle göra med en borstlös.
I allmänhet är borstlösa motorer de idealiska motorerna i dina verktyg och utrustning. Men det finns också situationer där du kanske vill använda borstade motorer istället. Dessa situationer skulle inkludera:
- När motorn används i tillfälliga korta skurar (t.ex. mixer, elmanövrerade säten och vindrutetorkare)
- När ett verktyg/apparat blir användbar bara några gånger om året
- När uppgiften inte kräver mycket vridmoment (t.ex. leksaker, luftventiler)
- Under extrema driftsförhållanden. Borstade motorer behöver inte sensorer eller styrkretsar som kan gå sönder under extrema väderförhållanden
Göra smarta köp
Nu när du förstår skillnaden mellan borstade och borstlösa motorer gör det förhoppningsvis det lättare för dig att göra ett smart köp när du köper köksmaskiner, verktyg och utrustning. Detta borde också förklara varför vissa varor är dyrare än sina motsvarigheter trots att de kommer från samma märke, har samma egenskaper och använder samma formfaktor. Kom ihåg att bara för att du kan köpa en premiumvara med en borstlös motor betyder det inte alltid att det är smart att köpa.