В течение нескольких лет мы наблюдаем, как бесщеточные двигатели начинают доминировать в качестве беспроводного привода для инструментов в профессиональной инструментальной отрасли. Это здорово, но в чем проблема? Действительно ли это важно, если я могу закрутить этот шуруп? Эм, да. Существуют значительные различия и эффекты при работе с щеточными и бесщеточными двигателями.
Прежде чем мы углубимся в двухфутовые щеточные и бесщеточные двигатели, давайте сначала разберемся с основами фактического принципа работы двигателей постоянного тока. Когда дело доходит до приводных двигателей, все связано с магнитами. Противоположно заряженные магниты притягиваются друг к другу. Основная идея двигателя постоянного тока заключается в том, чтобы удерживать противоположный электрический заряд вращающейся части (ротора) притянутым к неподвижному магниту (статору) перед ним, тем самым непрерывно тяну вперед. Это немного похоже на то, как если бы я положил пончик Boston Butter Donut на палочке перед собой, когда я бегу — я буду продолжать пытаться схватить его!
Вопрос в том, как заставить пончики двигаться. Нет простого способа сделать это. Все начинается с набора постоянных магнитов (постоянных магнитов). Набор электромагнитов меняет заряд (меняет полярность) по мере вращения, поэтому всегда есть постоянный магнит с противоположным зарядом, который может двигаться. Кроме того, аналогичный заряд, испытываемый электромагнитной катушкой при его изменении, оттолкнет катушку. Когда мы рассматриваем щеточные и бесщеточные двигатели, то ключевым моментом является то, как электромагнит меняет полярность.
В щеточном двигателе есть четыре основных компонента: постоянные магниты, якоря, коммутационные кольца и щетки. Постоянный магнит составляет внешнюю часть механизма и не движется (статор). Один заряжен положительно, а другой отрицательно, создавая постоянное магнитное поле.
Якорь — это катушка или ряд катушек, которые при подаче питания становятся электромагнитом. Это также вращающаяся часть (ротор), обычно изготавливаемая из меди, но может использоваться и алюминий.
Кольцо коммутатора крепится к катушке якоря двумя (2-полюсная конфигурация), четырьмя (4-полюсная конфигурация) или более компонентами. Они вращаются вместе с якорем. Наконец, угольные щетки остаются на месте и передают заряд каждому коммутатору.
После подачи питания на якорь заряженная катушка будет притягиваться к противоположно заряженному постоянному магниту. Когда кольцо коммутатора над ним также вращается, оно перемещается от соединения одной угольной щетки к другой. Когда оно достигает следующей щетки, оно получает изменение полярности и теперь притягивается другим постоянным магнитом, одновременно отталкиваясь тем же видом электрического заряда. Ощутимо, когда коммутатор достигает отрицательной щетки, он теперь притягивается положительным постоянным магнитом. Коммутатор прибывает вовремя, чтобы сформировать соединение с положительной электродной щеткой и последовать к отрицательному постоянному магниту. Щетки расположены парами, поэтому положительная катушка будет тянуться к отрицательному магниту, а отрицательная катушка будет тянуться к положительному магниту в то же время.
Это как будто я — якорная катушка, гоняющаяся за Boston Butter Donut. Я был близок, но потом передумал и погнался за более полезным смузи (моя полярность или желание изменилось). В конце концов, пончики богаты калориями и жиром. Теперь я гоняюсь за смузи, отталкиваясь от Boston Cream. Когда я добрался до этого, я понял, что пончики намного лучше смузи. Пока я нажимаю на курок, каждый раз, когда я добираюсь до следующей кисти, я буду менять свое мнение и в то же время гоняться за объектами, которые мне нравятся, по неистовому кругу. Это идеальное приложение для СДВГ. Кроме того, нас там двое, поэтому Boston Butter Donuts и Smoothies всегда с энтузиазмом гоняется один из нас, но нерешительно.
В бесщёточном двигателе вы теряете коммутатор и щётки и получаете электронный контроллер. Постоянный магнит теперь действует как ротор и вращается внутри, в то время как статор теперь состоит из внешней фиксированной электромагнитной катушки. Контроллер подаёт питание на каждую катушку на основе заряда, необходимого для притяжения постоянного магнита.
В дополнение к электронному перемещению зарядов, контроллер также может подавать аналогичные заряды для противодействия постоянным магнитам. Поскольку заряды одного и того же вида противоположны друг другу, это толкает постоянный магнит. Теперь ротор движется за счет тянущих и толкающих сил.
В этом случае постоянные магниты движутся, так что теперь они — мой партнер по бегу и я. Мы больше не меняем представление о том, чего хотим. Вместо этого мы знали, что я хочу Boston Butter Donuts, а мой партнер хочет смузи.
Электронные контроллеры позволяют нашим соответствующим удовольствиям от завтрака двигаться перед нами, и мы все время стремимся к одному и тому же. Контроллер также откладывает вещи, которые нам не нужны, чтобы обеспечить толчок.
Щеточные двигатели постоянного тока относительно просты и дешевы в изготовлении деталей (хотя медь не подешевела). Поскольку бесщеточный двигатель требует электронного коммуникатора, вы фактически начинаете встраивать компьютер в беспроводной инструмент. Это причина повышения стоимости бесщеточных двигателей.
По конструктивным причинам бесщеточные двигатели имеют много преимуществ перед щеточными двигателями. Большинство из них связаны с потерей щеток и коллекторов. Поскольку щетка должна контактировать с коллектором для передачи заряда, это также вызывает трение. Трение снижает достижимую скорость и в то же время генерирует тепло. Это как езда на велосипеде с легкими тормозами. Если ваши ноги используют ту же силу, ваша скорость замедлится. И наоборот, если вы хотите поддерживать скорость, вам нужно получить больше энергии от ваших ног. Вы также нагреете обода из-за тепла трения. Это означает, что по сравнению с щеточными двигателями бесщеточные двигатели работают при более низкой температуре. Это дает им более высокую эффективность, поэтому они преобразуют больше электроэнергии в электрическую энергию.
Угольные щетки также со временем изнашиваются. Это то, что вызывает искры внутри некоторых инструментов. Чтобы инструмент продолжал работать, щетку необходимо время от времени менять. Бесщеточные двигатели не требуют такого обслуживания.
Хотя бесщеточные двигатели требуют электронных контроллеров, комбинация ротора/статора более компактна. Это открывает возможности для более легкого веса и более компактных размеров. Вот почему мы видим много инструментов, таких как ударный гайковерт Makita XDT16 с ультракомпактной конструкцией и большой мощностью.
Кажется, существует недопонимание относительно бесщеточных двигателей и крутящего момента. Конструкция щеточного или бесщеточного двигателя сама по себе не указывает на величину крутящего момента. Например, фактический крутящий момент первой топливной ударной дрели Milwaukee M18 был меньше, чем у предыдущей щеточной модели.
Однако в конце концов производитель осознал некоторые очень важные вещи. Электроника, используемая в бесщеточных двигателях, может обеспечить большую мощность для этих двигателей, когда это необходимо.
Поскольку бесщеточные двигатели теперь используют усовершенствованное электронное управление, они могут определять, когда они начинают замедляться под нагрузкой. Пока аккумулятор и двигатель находятся в пределах диапазона температурных характеристик, электроника бесщеточного двигателя может запрашивать и получать больше тока от аккумуляторной батареи. Это позволяет таким инструментам, как бесщеточные дрели и пилы, поддерживать более высокие скорости под нагрузкой. Это делает их быстрее. Обычно это намного быстрее. Некоторые примеры этого включают Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage и DeWalt Perform and Protect.
Эти технологии органично объединяют двигатели, аккумуляторы и электронику инструмента в единую систему для достижения оптимальной производительности и времени работы.
Коммутация — изменение полярности заряда — запуск бесщеточного двигателя и поддержание его вращения. Далее вам необходимо контролировать скорость и крутящий момент. Скорость можно контролировать, изменяя напряжение статора BLDC-двигателя. Модуляция напряжения на более высокой частоте позволяет вам контролировать скорость двигателя в большей степени.
Для управления крутящим моментом, когда крутящий момент нагрузки двигателя превышает определенный уровень, можно уменьшить напряжение статора. Конечно, это вводит ключевые требования: мониторинг двигателя и датчики.
Датчики Холла обеспечивают недорогой способ определения положения ротора. Они также могут определять скорость по времени и частоте переключения датчика времени.
Примечание редактора: ознакомьтесь со статьей «Что такое бесщеточный двигатель без датчиков», чтобы узнать, как передовая технология двигателей BLDC меняет электроинструменты.
Сочетание этих преимуществ имеет еще один эффект — более длительный срок службы. Хотя гарантия на щеточные и бесщеточные двигатели (и инструменты) в пределах бренда обычно одинакова, вы можете ожидать более длительного срока службы бесщеточных моделей. Обычно это может быть несколько лет после гарантийного срока.
Помните, я говорил, что электронные контроллеры по сути встраивают компьютеры в ваши инструменты? Бесщеточные двигатели также являются прорывной точкой для интеллектуальных инструментов, влияющих на отрасль. Без зависимости бесщеточных двигателей от электронной связи однокнопочная технология Milwaukee не работала бы.
На часах Кенни глубоко исследует практические ограничения различных инструментов и сравнивает различия. После работы его вера и любовь к семье являются его главным приоритетом. Обычно вы будете на кухне, кататься на велосипеде (он триатлонист) или брать людей на дневную рыбалку в заливе Тампа.
В целом в Соединенных Штатах по-прежнему наблюдается нехватка квалифицированных рабочих. Некоторые называют это «разрывом в навыках». Хотя получение 4-летнего университетского диплома может показаться «последним писком моды», последние результаты опроса Бюро статистики труда показывают, что такие квалифицированные отрасли, как сварщики и электрики, снова заняли [...]
Еще в 2010 году мы писали об улучшенных батареях с использованием графеновой нанотехнологии. Это совместная работа Министерства энергетики и Vorbeck Materials. Ученые используют графен, чтобы заряжать литий-ионные батареи за считанные минуты, а не за часы. Это было давно. Хотя графен еще не был реализован, мы вернулись с некоторыми из последних литий-ионных батарей […]
Повесить тяжелую картину на сухую стену не так уж и сложно. Однако вы хотите убедиться, что делаете это хорошо. Иначе вам придется покупать новую раму! Просто прикрутить шуруп к стене недостаточно. Вам нужно знать, как не полагаться на [...]
Нередко возникает необходимость проложить под землей электрические провода напряжением 120 В. Возможно, вам захочется запитать сарай, мастерскую или гараж. Другое распространенное применение — запитать фонарные столбы или электроприводы дверей. В любом случае вам следует знать некоторые требования к подземной проводке, чтобы соответствовать [...]
Спасибо за объяснение. Это то, о чем я задавался вопросом уже давно, поскольку большинство людей выступают за бесщеточный двигатель (по крайней мере, как аргумент в пользу более дорогих электроинструментов и дронов).
Я хочу узнать: Контроллер тоже определяет скорость? Разве это не нужно делать для синхронизации? Есть ли у него элементы Холла, которые определяют (вращают) магниты?
Не все бесщеточные двигатели лучше, чем все щеточные двигатели. Я хочу посмотреть, как срок службы батареи Gen 5X сравнится с его предшественником X4 при умеренных и высоких нагрузках. В любом случае, щетки почти никогда не являются фактором, ограничивающим срок службы. Первоначальная скорость двигателя беспроводных инструментов составляет приблизительно 20 000–25 000. А благодаря смазанному планетарному редуктору снижение составляет около 12:1 на высокой передаче и около 48:1 на низкой передаче. Механизм запуска и подшипники ротора двигателя, которые поддерживают ротор со скоростью 25 000 об/мин в потоке запыленного воздуха, обычно являются слабыми местами
Как партнер Amazon, мы можем получать доход, когда вы нажимаете на ссылку Amazon. Спасибо, что помогаете нам делать то, что нам нравится.
Pro Tool Reviews — это успешное онлайн-издание, публикующее обзоры инструментов и новости отрасли с 2008 года. В современном мире интернет-новостей и онлайн-контента мы видим, что все больше профессионалов изучают онлайн большинство основных электроинструментов, которые они покупают. Это вызвало наш интерес.
Стоит отметить одну важную вещь относительно Pro Tool Reviews: мы ориентированы на профессиональных пользователей инструментов и бизнесменов!
Этот веб-сайт использует файлы cookie, чтобы мы могли предоставить вам наилучший пользовательский опыт. Информация о файлах cookie хранится в вашем браузере и выполняет некоторые функции, такие как распознавание вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт, и помощь нашей команде понять, какие разделы веб-сайта вы считаете наиболее интересными и полезными. Пожалуйста, не стесняйтесь читать нашу полную политику конфиденциальности.
Строго необходимые файлы cookie всегда должны быть включены, чтобы мы могли сохранять ваши предпочтения в настройках файлов cookie.
Если вы отключите этот файл cookie, мы не сможем сохранить ваши настройки. Это означает, что вам нужно будет включать или отключать файлы cookie снова каждый раз, когда вы посещаете этот веб-сайт.
Gleam.io-Это позволяет нам предоставлять подарки, которые собирают анонимную информацию о пользователях, такую как количество посетителей веб-сайта. Если только личная информация не будет добровольно предоставлена для ручного ввода подарков, никакая личная информация не будет собираться.
Время публикации: 31-авг-2021