سایر

همه چیز درباره موتور براشلس

همه چیز درباره موتور براشلس

موتور براشلس Brushless DC electric motor از اواسط قرن نوزدم میلادی اختراع شده است و اولین استفاده عمومی آن در سال 1962 بود. امروزه ابزار و گجت های الکترونیکی برتمام صنایع مسلط شده اند، و وجود موتور الکتریکی براشلس در بسیاری از سیستم ها مانند کوادکوپتر، هلیکوپتر کنترلی، ماشین کنترلی و لوازم مانند این ها نیز دور از انتظار نیست.

"

موتور براشلس چیست؟

موتور براشلس همان موتورهای الکتریکی هستند که به کمک انرژی الکتریکی جابه جا میشوند. در موتور براشلس آهنربایی وجود دارد که قدرتش را مستقیم از جریان الکتریکی دریافت میکند و باعث چرخیدن روتور در داخل استاتور میشود.

در موتورهای براشلس به جای استفاده از براش و کموتاتور (جاجبجاگر)  از یک کنترل کننده مرحله به مرحله موتور استفاه میکند. کار این کنترل کننده این است که چرخشی را به وجود می آورد که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل کند.

"

تاریخچه موتور های براش

در دهه هشتاد میلادی موتور براش تنها گزینه تولیدکنندگان برای گشتاور و سرعت کنترل بود. آغاز ساخت موتورهای براش توسط آزمایشات مایکل فارادی بین سال های 1830 تا 1840 میلادی میباشد که در این دوره او موفق شد ثابت کند سیم دارای جریان الکتریکی میتواند یک میدان مغناطیسی دایره ای در اطراف خود ایجاد کند.

پس از مایکل فارادی دانشمندان دیگری مانند ویلیام استارژن و جوزف هنری از آزمایشات فارادی را مرجع قرار دادند و موتور دی سی براش را طراحی کردند.

موتور براش محدوده سرعت گسترده تری دارد و قدرت آن از چندین مگاوات تا چند وات متنوع می باشد. از موتورهای براش معمولا برای جابجایی قطارهای برقی، دستگاه هایی جابه جا کننده صفحات فولادی استفاده میشود. کاربردهای دیگر موتورهای براش در اسباب بازی ها و بعضی از سیستم های کنترل از راه دور مانند ماشین کنترلی است.

موتورهای براش علاوه بر فرآیند تولید آسان و قیمت ارزان، معایبی نیز دارد که باعث شده نسبت به موتورهای براشلس در جایگاه پایین تری باشند.

برخی از نقاط ضعف موتورهای براش:

  • سرعت موتورهای براش محدود شده است.
  • براش های داخل موتور به دلیل اصطکاک پس از مدتی کارایی خود را از دست داده و لازم است تعویض شود.
  • تماس مکانیکی براش ها و اصطکاک ناشی از آن باعث هدر رفتن انرژی الکتریکی و تولید حرارت میشود که بهره وری موتور را کاهش میدهد و طول عمر آن را کوتاه میکند.
  • استفاده از براش قطب هایی که آرمیچر میتواند داشته باشد را محدود میکند.
  • موتور براش به دلیل اینکه آهنربای الکتریکی در مرکز آن قرار داد، دیرتر خنک میشود.

موتورهای براشلس به دلیل بهره وری فوق العاده بیشتر، گشتاور روان و سریع، ماندگاری بیشتر و سرعت عمل بالا جایگزین موتورهای براش شده است و استفاده از موتورهای براشلس در صنایع مختلف مانند کوادکوپترهای دوربین دارد در حال رشد است. در حالی که در گذشته کاربرد موتور براشلس، به خاطر قیمت بسیار بالای کنترل کننده های مورد نیاز برای راه اندازی موتوربراشلس بسیار محدود بود.

"

مقایسه موتور های براش و براشلس

اصل اساسی در عملکرد داخلی موتورهای براش و براشلس تقریبا یکسان است، زمانی که انرژی الکتریکی وارد سیم پیچ های داخلی موتور میشود یک میدان مغناطیسی موقت به وجود می آورد که آهنربای دائمی را جذب یا دفع میکند.

سپس نیروی تولید شده در اثر جذب یا دفع آهنربای دائمی به محور اصلی موتور منتقل شده و آن را به چرخش درآورده وموتور کار خود را آغاز میکند. همچنین یک جریان الکتریکی دیگر وارد مجموعه های سیم پیچ میشود تا همزمان چرخش محور اصلی (تعویض قطب ها) فرآیند جذب و دفع ناشی از میدان مغناطیسی موقت تکرار شود و روتور به طور دائم در چرخش باشد.

موتور براشلس در تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی بهره وری بیشتری نسبت به موتور براش دارد. در موتورهای brushless قطعه ای به نام کموتاتور (Commutator) وجود ندارد و به همین دلیل علاوه بر کاهش پیچیدگی ساختاری، نگهداری از آنها آسان تر می باشد و تداخلات الکترومغناطیسی کاهش یافته است. یکی دیگر از ویژگی های منحصر به فرد موتور براش توانایی تولید گشتاور بالا، واکنش با سرعت مناسب و کنترل آسان توسط واحد MCU  (Motor Control Unit) میباشد.

موتورهای براشلس از لحاظ سرعت عملیاتی محدوده وسیعی دارند. که داشتن همچین مزیتی امکان کنترل بهتر حرکات دستگاه را فراهم میکند و برای ثابت نگهداشتن گشتاور در مرحله اجرای حالت ساکن در مولتی روتورها بسیار موثر میباشد.

"

تفاوت های موتور براشلس و براش

موتورهای براشلس و موتورهای براش دارای عملکرد تقریبا یکسانی هستند. اما تفاوت های این دو نوع موتور در طراحی ساختاری آنها میباشد.

براش های موجود در موتور براش برای انتقال جریان الکتریکی به سیم پیچ ها مورد استفاده قرار میگیرد. برای اینکه براش ها برای جریان را به سیم پیچ ها برسانند، از کموتاتور کمک میگیرند و بنابراین داشتن این قطعه لازم و ضروری است.

اما موتور براشلس به قطعه کموتاتور نیاز ندارد زیرا قطب های میدان مغناطیسی را از طریق آمپلی فایر جابجا میکند که این امپلی فایر توسط قطعه دیگری به نام دستگاه تعویض (Commutatating device)  فعال میشود.

بنابراین عدم وجود براش ها و کموتاتور در موتور براشلس و جایگزینی آن با آمپلی فایر و دستگاه تعویض هوشمند اولین تفاوت اساسی موتورهای براشلس و موتور براش است.

تفاوت دیگری که در این نوع موتور وجود دارد در سیم پیچ ها است. سیم پیچ ها در موتور براش روی بخش متحرک موتور (روتور) قرار دارد در حالی که در موتور براشلس سیم پیچ بر روی بخش ثابت موتور (استاتور) قرار دارد. به نکته توجه داشته باشید که قرار گرفتم سیم پیچ ها روی استاتور باعث از بین رفتن نیاز به براش میشود و حذف کردن آن تاثیری برروی عملکرد موتور ندارد.

تفاوت اصلی بین موتورهای براش و براشلس در موتور براشلس به جای آهنربای ثابت و سیم پیچ های چرخان از سیم پیچ ثابت و یک آهنربای چرخان استفاده شده است. که حرارت موتور را کاهش داده و بهره وری موتور را بیشتر میکند.

"

کاربرد موتور براشلس

از انواع موتور براشلس به عنوان موتور اصلی در بسیاری از سیستم های آرسی مانند مولتی روتور، کوادکوپتر، ماشین کنترلی، هلیکوپتر کنترلی و قایق های کنترلی استفاده میشود.

موتور براشلس ابتدا انرژی مورد نیاز برای انجام عملیات را کاهش میدهد و سپس راندمان و بازدهی کلی دستگاه را افزایش میدهد. از طرفی سیستم های دارای باتری کوچک برای اینکه فشار کمتری به باتری وارد شود و طول عمر باتری افزایش یابد از موتورهای براشلس استفاده میکنند.

موتور براشلس برای جاروبرقی های روباتیکی که به کنترل کننده سرعت MCU نیاز دارند، گزینه مناسب و ایده آلی است. زیرا گشتاور بالایی را فراهم میکند و صدای فوق العاده کمی تولید میکند.

تولیدکنندگان لوازم برقی کوچک به دلیل تولید بالا، در هزینه  قیمت نهایی محصوص خود بسیار حساسیت دارند. به همین دلیل موتورهای براشلس نسبت به موتورهای براش که قیمت کمتری دارند توصیه میشود تا قیمت نهایی محصول کاهش یابد و کیفیت محصولات حفظ شود.

قدرت بالای موتور های براشلس و وزن کم آن ها از ویژگی هایی است که برای تولید ابزارهای دستی مانند برف روب و اره برقی توصیه میشود. چون در این دستگاه ها قطعات کوچک بسیاری وجود دارد و هرکدارم از آنها وزن دستگاه را بالا میبرد استفاده از وسایل با وزن کمتر و در عین حال قدرت بالا حائز اهمیت است.

از موتورهای براشلس در دستگاه هایی مانند پنکه، دستگاه قهوه ساز، هارد درایور، دستگاه پخش کننده CD و DVD، مخلوط کن و سشوار نیز استفاده میشود.

مزایای موتور براشلس:

  • نداشتن براش در موتور براشلس باعث میشود در طول عملیات میزان اصطکاک به حداقل میرساند، و تولید حرارت را کاهش داده در نتیجه طول عمر موتور را طولانی تر میکند.
  • تولید حداقل گرما و نرخ پایین سایش قطعات در موتور براشلس به دلیل نداشتن تماس مکانیکی فرایند انتقال انرژی و بهره وری الکتریکی را به شدت بهبود می بخشد، و در ادامه به بهبود عملکرد موتور و قدرت آن ختم می شود .
  • بازده بیشتر موتوربراشلس باعث افزایش 50 درصدی طول عمر باتری میشود.
  • موتور براشلس به دلیل نداشتن اصطکاک و جرقه صدای کمتری تولید میکند.
  • در موتور براشلس قسمت استاتور یا همان محل قرار گیری سیم پیچ ها به روکش خارجی چسبیده است، فرایند اتلاف حرارت ( خنک شدن موتور ) بهتر انجام میشود.

معایب موتور براشلس:

  • زیاد بودن هزینه اولیه تولید motor Brushless به خاطر استفاده از دستگاه تعویض هوشمند مانند انکودر و کنترل کننده یا درایور است.

بهتر بودن موتور براشلس نسبت به موتور براش

موتور براشلس علاوه بر وزن سبک و کوچک بودن نسبت به موتور براش بازدهی بیشتری دارد و قابل اطمینان تر است. نرخ بازده موتور براشلس معمولا بین 85 تا 90 درصد است در حالی که نرخ برای موتورهای براش 75 تا 80 درصد برآورد میشود.

بازده بیشتر موتور و بهره وری موتور ها یعنی یعنی مقدار بیشتری از انرژی کلی استفاده شده توسط موتور ها به نیروی چرخشی تبدیل شده است ، و در نتیجه انرژی کمتری در قالب گرما از دست رفته است .

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *