В течение нескольких лет мы наблюдаем, как бесщеточные двигатели начинают доминировать в сфере беспроводных приводов инструментов в индустрии профессиональных инструментов.Это здорово, но что в этом такого?Действительно ли это важно, если я могу закрутить этот шуруп?хм, да.Существуют существенные различия и эффекты при работе с коллекторными и бесщеточными двигателями.
Прежде чем мы углубимся в двухфутовые щеточные и бесщеточные двигатели, давайте сначала поймем базовые знания о реальном принципе работы двигателей постоянного тока.Когда дело доходит до привода двигателей, все связано с магнитами.Противоположно заряженные магниты притягивают друг друга.Основная идея двигателя постоянного тока состоит в том, чтобы сохранять противоположный электрический заряд вращающейся части (ротора), притягиваемый к неподвижному магниту (статору) перед ним, тем самым непрерывно тянув вперед.Это немного похоже на то, как если бы я положил пончик с бостонским маслом на палку перед собой, когда бегу, — я буду продолжать пытаться его схватить!
Вопрос в том, как заставить пончики двигаться.Не существует простого способа сделать это.Все начинается с набора постоянных магнитов (постоянных магнитов).Набор электромагнитов меняет заряд (меняет полярность) при вращении, поэтому всегда есть постоянный магнит с противоположным зарядом, который может двигаться.Кроме того, аналогичный заряд, который испытывает электромагнитная катушка при его изменении, оттолкнет катушку.Когда мы смотрим на коллекторные и бесщеточные двигатели, ключевым моментом является то, как электромагнит меняет полярность.
Коллекторный двигатель состоит из четырех основных компонентов: постоянных магнитов, якорей, коммутирующих колец и щеток.Постоянный магнит составляет внешнюю часть механизма и не движется (статор).Один заряжен положительно, а другой отрицательно, создавая постоянное магнитное поле.
Якорь представляет собой катушку или серию катушек, которые при подаче напряжения становятся электромагнитом.Это тоже вращающаяся часть (ротор), обычно изготовленная из меди, но можно использовать 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.
Как только на якорь подается напряжение, 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 он достигнет следующей щетки, он поменяет полярность и теперь притягивается другим постоянным магнитом, но отталкивается тем же электрическим зарядом.Ощутимо, что когда коллектор достигает отрицательной щетки, он теперь притягивается положительным постоянным магнитом.Коммутатор прибывает вовремя, чтобы образовать соединение со щеткой положительного электрода и следовать к отрицательному постоянному магниту.Щетки расположены парами, поэтому положительная катушка будет тянуться к отрицательному магниту, а отрицательная катушка одновременно тянется к положительному магниту.
Я словно катушка с арматурой, гоняющаяся за пончиком с бостонским маслом.Я был близок к этому, но затем передумал и стал пить более здоровый смузи (моя полярность или желание изменились).Ведь пончики богаты калориями и жирами.Теперь я гоняюсь за смузи, отталкиваясь от бостонского крема.Когда я туда попал, то понял, что пончики гораздо лучше смузи.Пока я нажимаю на курок, каждый раз, добираясь до следующей кисти, я меняю свое решение и в то же время гоняюсь по безумному кругу за понравившимися мне объектами.Это идеальное приложение для СДВГ.Кроме того, нас там двое, поэтому кто-то из нас всегда с энтузиазмом гоняется за Бостонскими пончиками и смузи, но нерешительно.
В бесщеточном двигателе вы теряете коммутатор и щетки и получаете электронный контроллер.Постоянный магнит теперь действует как ротор и вращается внутри, а статор теперь состоит из внешней фиксированной электромагнитной катушки.Контроллер подает питание на каждую катушку в зависимости от заряда, необходимого для притяжения постоянного магнита.
Помимо электронного перемещения зарядов, контроллер также может создавать аналогичные заряды для противодействия постоянным магнитам.Поскольку однотипные заряды противоположны друг другу, это отталкивает постоянный магнит.Теперь ротор движется за счет тянущих и толкающих сил.
В данном случае постоянные магниты движутся, так что теперь они — я и мой партнер по бегу.Мы больше не меняем представления о том, чего хотим.Вместо этого мы знали, что я хочу пончики с бостонским маслом, а мой партнер хочет смузи.
Электронные контроллеры позволяют нашим удовольствиям от завтрака перемещаться перед нами, и мы все время преследуем одни и те же цели.Контроллер также помещает вещи, которые нам не нужны, чтобы обеспечить толчок.
Коллекторные двигатели постоянного тока относительно просты и дешевы в изготовлении деталей (хотя медь не стала дешевле).Поскольку для бесщеточного двигателя требуется электронный коммуникатор, вы фактически начинаете собирать компьютер в виде беспроводного инструмента.Это причина увеличения стоимости бесщеточных двигателей.
По конструктивным соображениям бесщеточные двигатели имеют множество преимуществ перед коллекторными.Большинство из них связано с потерей щеток и коммутаторов.Поскольку для передачи заряда щетке необходимо контактировать с коллектором, это также вызывает трение.Трение снижает достижимую скорость и в то же время выделяет тепло.Это похоже на езду на велосипеде с легкими тормозами.Если ваши ноги будут использовать ту же силу, ваша скорость замедлится.И наоборот, если вы хотите поддерживать скорость, вам нужно получать больше энергии от ног.Вы также будете нагревать диски из-за тепла трения.Это означает, что по сравнению с коллекторными двигателями бесщеточные двигатели работают при более низкой температуре.Это дает им более высокую эффективность, поэтому они преобразуют больше электрической энергии в электрическую.
Угольные щетки также со временем изнашиваются.Именно это вызывает искры внутри некоторых инструментов.Чтобы инструмент продолжал работать, щетку необходимо время от времени заменять.Бесщеточные двигатели не требуют такого обслуживания.
Хотя для бесщеточных двигателей требуются электронные контроллеры, комбинация ротора и статора более компактна.Это приводит к возможности снижения веса и более компактных размеров.Вот почему мы видим множество инструментов, таких как ударный шуруповерт Makita XDT16, обладающий сверхкомпактной конструкцией и высокой мощностью.
Кажется, существует недопонимание относительно бесщеточных двигателей и крутящего момента.Сама по себе конструкция коллекторного или бесщеточного двигателя на самом деле не указывает на величину крутящего момента.Например, фактический крутящий момент первой бензоударной дрели Milwaukee M18 был меньше, чем у предыдущей модели с щеткой.
Однако в конце концов производитель осознал несколько очень важных вещей.Электроника, используемая в бесщеточных двигателях, может при необходимости обеспечить этим двигателям большую мощность.
Поскольку в бесщеточных двигателях теперь используется усовершенствованное электронное управление, они могут определять, когда начинают замедляться под нагрузкой.Пока температура аккумулятора и двигателя находится в пределах заданного диапазона, электроника бесщеточного двигателя может запрашивать и получать больший ток от аккумуляторной батареи.Это позволяет таким инструментам, как бесщеточные дрели и пилы, поддерживать более высокие скорости под нагрузкой.Это делает их быстрее.Обычно это происходит намного быстрее.Некоторые примеры этого включают Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage и DeWalt Perform and Protect.
Эти технологии органично интегрируют двигатели, аккумуляторы и электронику инструмента в единую систему для достижения оптимальной производительности и времени автономной работы.
Коммутация – изменение полярности заряда – запуск бесщеточного двигателя и поддержание его вращения.Далее необходимо контролировать скорость и крутящий момент.Скоростью можно управлять, изменяя напряжение статора двигателя BLDC.Модулирование напряжения на более высокой частоте позволяет в большей степени контролировать скорость двигателя.
Чтобы контролировать крутящий момент, когда крутящая нагрузка двигателя превышает определенный уровень, можно уменьшить напряжение статора.Конечно, это предъявляет 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: прочтите нашу статью «Что такое бессенсорный бесщеточный двигатель», чтобы узнать, как передовая технология двигателя BLDC меняет электроинструменты.
Сочетание этих преимуществ имеет еще один эффект — увеличение продолжительности жизни.Хотя гарантия на коллекторные и бесщеточные двигатели (и инструменты) внутри бренда обычно одинакова, вы можете рассчитывать на более длительный срок службы бесщеточных моделей.Обычно гарантийный срок может превышать несколько лет.
Помните, я говорил, что электронные контроллеры, по сути, создают компьютеры в ваших инструментах?Бесщеточные двигатели также являются прорывной точкой для интеллектуальных инструментов, способных оказать влияние на отрасль.Без использования бесщеточных двигателей и электронной связи технология «одной кнопки» в Милуоки не работала бы.
На часах Кенни глубоко исследует практические ограничения различных инструментов и сравнивает различия.После окончания работы его вера и любовь к семье являются его главным приоритетом.Обычно вы будете на кухне, кататься на велосипеде (он занимается триатлоном) или приглашать людей на дневную рыбалку в Тампа-Бэй.
В США в целом по-прежнему ощущается нехватка квалифицированной рабочей силы.Некоторые называют это «разрывом в навыках».Хотя получение 4-летнего университетского образования может показаться «в моде», последние результаты опроса Бюро статистики труда показывают, что квалифицированные отрасли, такие как сварщики и электрики, снова занимают первое место в рейтинге [...]
Еще в 2010 году мы писали о лучших батареях, использующих графеновую нанотехнологию.Это результат сотрудничества Министерства энергетики и Vorbeck Materials.Ученые используют графен, чтобы заряжать литий-ионные батареи за минуты, а не за часы.Прошло много времени.Хотя графен еще не реализован, мы вернулись с некоторыми из новейших литий-ионных батарей […]
Повесить тяжелую картину на сухую стену не очень сложно.Однако вы хотите убедиться, что делаете это хорошо.В противном случае вы купите новую раму!Просто прикрутить шуруп к стене не получится.Вам нужно знать, как не полагаться [...]
Нередко возникает желание проложить под землей электрические провода напряжением 120 В.Возможно, вы захотите обеспечить электроэнергией свой сарай, мастерскую или гараж.Другое распространенное применение — питание фонарных столбов или электродвигателей дверей.В любом случае вам следует понимать некоторые требования к подземной проводке, [...]
Спасибо за объяснение.Это то, о чем я задавался уже давно, поскольку большинство людей выступают за бесщеточные системы (по крайней мере, они используются в качестве аргумента в пользу более дорогих электроинструментов и дронов).
Я хочу знать: Контроллер тоже определяет скорость?Разве это не нужно делать для синхронизации?Есть ли в нем элементы Холла, которые воспринимают (вращают) магниты?
Не все бесщеточные двигатели лучше, чем все коллекторные.Я хочу посмотреть, как время автономной работы Gen 5X сравнивается с его предшественником X4 при умеренных и тяжелых нагрузках.В любом случае, щетки почти никогда не являются фактором, ограничивающим жизнь.Исходная скорость двигателя аккумуляторных инструментов составляет примерно 20 000–25 000 об.А благодаря смазанному планетарному ряду уменьшение составляет примерно 12:1 на высшей передаче и примерно 48:1 на низшей передаче.Спусковой механизм 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, которое с 2008 года публикует обзоры инструментов и новости отрасли. В современном мире интернет-новостей и онлайн-контента мы обнаруживаем, что все больше и больше профессионалов исследуют в Интернете большинство основных электроинструментов, которые они покупают.Это вызвало наш интерес.
В обзорах Pro Tool следует отметить одну важную вещь: мы все о профессиональных пользователях инструментов и бизнесменах!
Этот веб-сайт использует файлы cookie, чтобы мы могли предоставить вам лучший пользовательский опыт.Информация файлов cookie хранится в вашем браузере и выполняет некоторые функции, например, распознает вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт, и помогает нашей команде понять те части веб-сайта, которые вы считаете наиболее интересными и полезными.Пожалуйста, ознакомьтесь с нашей полной политикой конфиденциальности.
Строго необходимые файлы cookie всегда должны быть включены, чтобы мы могли сохранить ваши предпочтения в настройках файлов cookie.
Если вы отключите этот файл cookie, мы не сможем сохранить ваши предпочтения.Это означает, что вам необходимо снова включать или отключать файлы cookie каждый раз, когда вы посещаете этот веб-сайт.
Gleam.io — позволяет нам предоставлять подарки, которые собирают анонимную информацию о пользователе, например количество посетителей веб-сайта.Если личная информация не будет предоставлена добровольно с целью ручного ввода подарков, никакая личная информация не будет собираться.
Время публикации: 31 августа 2021 г.