Viele Bewegungssteuerungsanwendungen verwenden Permanentmagnet-Gleichstrommotoren. Da es einfacher ist, Steuersysteme mit Gleichstrommotoren im Vergleich zu Wechselstrommotoren zu implementieren, werden sie häufig verwendet, wenn Geschwindigkeit, Drehmoment oder Position gesteuert werden müssen.
Es gibt zwei Arten von häufig verwendeten Gleichstrommotoren: Bürstenmotoren und bürstenlose Motoren (oder BLDC-Motoren). Wie der Name schon sagt, haben DC-Bürstenmotoren Bürsten, die verwendet werden, um den Motor zu kommutieren, damit er sich dreht. Bürstenlose Motoren ersetzen die mechanische Kommutierungsfunktion durch eine elektronische Steuerung.
In vielen Anwendungen kann entweder ein bürstenbehafteter oder ein bürstenloser Gleichstrommotor verwendet werden. Sie funktionieren auf der Grundlage der gleichen Anziehungs- und Abstoßungsprinzipien zwischen Spulen und Permanentmagneten. Beide haben Vor- und Nachteile, die dazu führen können, dass Sie sich je nach den Anforderungen Ihrer Anwendung für eines entscheiden.
Contents
Was ist ein Bürstenmotor?
Ein bürstenbehafteter Gleichstrom-Elektromotor ist ein intern kommutierter Elektromotor, der dafür ausgelegt ist, von einer Gleichstromquelle betrieben zu werden und eine elektrische Bürste für den Kontakt zu verwenden.
Ein DC-Bürstenmotor verwendet eine Konfiguration aus gewickelten Drahtspulen, dem Anker , der als zweipoliger Elektromagnet fungiert. Die Richtung des Stroms wird zweimal pro Zyklus durch den Kommutator , einen mechanischen Drehschalter, umgekehrt . Dies erleichtert den Stromfluss durch den Anker; Daher ziehen und drücken die Pole des Elektromagneten gegen die Permanentmagnete entlang der Außenseite des Motors. Der Kommutator kehrt dann die Polarität des Elektromagneten des Ankers um, wenn seine Pole die Pole der Permanentmagnete kreuzen.
Bürstenbehaftete Gleichstrommotoren können in der Drehzahl variiert werden, indem die Betriebsspannung oder die Stärke des Magnetfelds verändert wird. Abhängig von den Anschlüssen des Feldes an die Stromversorgung können die Drehzahl- und Drehmomenteigenschaften eines Bürstenmotors geändert werden, um eine konstante Drehzahl oder eine Drehzahl umgekehrt proportional zur mechanischen Last bereitzustellen.
Anwendungen von DC-Bürstenmotoren
- Obwohl diese Motoren hauptsächlich in Haushaltsgeräten und in Autos verwendet werden.
- Diese Motoren werden immer noch für industrielle Zwecke für Elektroantriebe mit fester und variabler Drehzahl sowohl mit niedriger als auch mit hoher Leistung verwendet.
- Sie werden immer noch für Papiermaschinen, Kräne, elektrische Antriebe, Nähmaschinen, Elektrowerkzeuge und Stahlwalzwerke verwendet.
Was ist ein Brushless-Motor?
Ein bürstenloser Gleichstrommotor, auch als elektronisch kommutierter Motor oder Synchron-Gleichstrommotor bekannt, ist ein Synchronmotor, der eine elektrische Gleichstromversorgung verwendet. Es verwendet einen elektronischen Regler mit geschlossenem Regelkreis, um Gleichstrom zu den Motorwicklungen zu schalten, die Magnetfelder erzeugen, die effektiv im Raum rotieren und denen der Permanentmagnetrotor folgt. BLDC-Motoren sind bürstenbehafteten DC-Motoren in vielerlei Hinsicht überlegen, z. B. in der Fähigkeit, mit hohen Drehzahlen zu arbeiten, einem hohen Wirkungsgrad und einer besseren Wärmeableitung.
Sie sind aus der modernen Antriebstechnik nicht mehr wegzudenken und werden vor allem für Stellantriebe, Werkzeugmaschinen, Elektroantriebe, Robotik, Computerperipherie und auch zur Stromerzeugung eingesetzt. Mit der Entwicklung der sensorlosen Technologie neben der digitalen Steuerung werden diese Motoren in Bezug auf Gesamtsystemkosten, Größe und Zuverlässigkeit so effektiv.
Anwendung von bürstenlosen Motoren
Zu den Anwendungen, die den BLDC-Motor verwenden, gehören unter anderem:
- Unterhaltungselektronik
- Transport
- Heizung und Lüftung
- Wirtschaftsingenieurwesen
- Modellbau
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Gebürstete vs. bürstenlose Motoren
| GRUNDLAGE DES VERGLEICHS | GEBÜRSTETER MOTOR | BÜRSTENLOS |
| Beschreibung | Ein bürstenbehafteter DC-Elektromotor ist ein intern kommutierter Elektromotor, der für den Betrieb mit einer Gleichstromquelle ausgelegt ist. | Ein bürstenloser Motor ist ein Gleichstrommotor (DC), der ohne die mechanischen Bürsten und den Kommutator eines herkömmlichen Bürstenmotors arbeitet. |
| Lieferung von Strom | Gebürstete Gleichstrommotoren verwenden Bürsten, um durch mechanische Kommutierung Strom an die Motorwicklungen zu liefern | Bürstenlose Motoren verwenden elektrische Kommutierung, um den Strom zu liefern. |
| Geschwindigkeit | Der Drehzahlbereich bei Bürstenmotoren ist niedriger als bei Bürstenmotoren. | Der Drehzahlbereich bei bürstenlosen Motoren ist aufgrund des Fehlens von Bürsten und Kommutatoren höher als bei Bürstentypen. |
| Lärm | Sie eignen sich am besten für extrem laute Umgebungen wie in der Industrie, um die Kosteninvestitionen zu kompensieren. | Sie eignen sich am besten für eine sanfte und geräuschlose Anwendung. |
| Geschwindigkeitskontrolle | Bürstenmotoren erfordern kompliziertere Verfahren zur Drehzahlregelung. | Bürstenlose Motoren bieten im Vergleich zu den gebürsteten Typen eine höhere Drehzahlsteuerbarkeit. |
| Effizienz | Aufgrund von Leistungsverlusten durch Reibung und Leistungsübertragung über sein Kommutatorsystem sind Bürstenmotoren relativ ineffizient. | Bürstenlose Motoren sind effizienter, da bei Bürstenmotoren keine mechanischen Verluste auftreten. |
| Lebensspanne | Bürstenmotoren haben aufgrund des Verschleißes der Bürsten eine kürzere Lebensdauer. | Aufgrund ihres Designs haben bürstenlose Motoren eine längere Lebensdauer. |
| Anwendung | Bürstenmotoren werden in Haushaltsgeräten, Kinderspielzeug, industriellen Anwendungen, medizinischen Geräten, Robotern und Drohnen bis hin zu Elektroautos, Elektrowerkzeugen usw. verwendet. | Bürstenlose Motoren werden in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeugen und Elektrofahrrädern, Industrieanwendungen, Drohnen, Waschmaschinen, Lüftern, Pumpen und Gebläsen usw. verwendet. |
| Eingangsschalter | Der Eingang wird unter Verwendung mechanischer Kommutierungen durch Schleifringkommentatoren geschaltet. | Der Eingang wird unter Verwendung elektronischer Kommutierungen durch Halbleiterschalter geschaltet. |
| Kosten | Die Gesamtkosten sind günstiger als bei einem bürstenlosen Motor. | Bürstenlose Motoren sind ziemlich teuer. |
| Überhitzung | Das kontinuierliche Gleiten der Bürsten mit dem Kommutator erzeugt Wärme. | Es gibt kein Überhitzungsproblem aufgrund von Reibung. |
| Rotor | Der Rotor enthält eine Ankerwicklung. | Der Rotor besteht aus Permanentmagneten. |
| Entwurf | Es hat ein sehr einfaches Design und eine einfache Konstruktion mit nur einer einzigen Wicklung. | Das Motordesign ist komplex, wenn der Stator mehrere separate Wicklungen enthält. |
Was Sie über Brushless-Motoren wissen müssen
- Bürstenlose Motoren sind Permanentmagnetmotoren, die Bewegung erzeugen, indem sie etwas mit einem sich drehenden Rotor drücken oder ziehen.
- Bürstenlose Motoren erzeugen weniger Lärm als Bürstenmotoren und sind wartungsfrei, da keine Bürsten oder Kommutatoren wie bei Bürstenmotoren benötigt werden.
- Bürstenlose Motoren sind teurer als Bürstenmotoren.
- Bürstenlose Motoren haben einen höheren Wirkungsgrad als Bürstenmotoren.
- Bürstenlose Motoren haben eine längere Motorlebensdauer als Bürstenmotoren.
- Bürstenlose Motoren sind schnellere Steuerreaktion und Geschwindigkeit.
- Bürstenlose Motoren können länger mit höheren Drehzahlen laufen.
- Bürstenlose Motoren benötigen mehr Leistung als Bürstenmotoren, um den Rotor zu drehen, aber bürstenlose Motoren bieten Vorteile wie weniger Geräusche und Vibrationen, was sie in leistungsstarken Elektrofahrzeugen wie Modellrennwagen sehr beliebt macht.
- Bürstenlose Motoren müssen nicht geschmiert werden, was gut ist, da sie tendenziell empfindlicher auf Staub und Schmutz reagieren als Motoren mit Bürsten.
- Bürstenlose Motoren werden häufig in Computern mit Roboter-Servomechanismen, 3D-Druckern, CNC-Maschinen, Elektrofahrrädern und Autos verwendet, hauptsächlich wegen ihrer hohen Drehmomentfähigkeit.
- Bürstenlose Motoren sind typischerweise in Elektrofahrzeugen zu finden. Das bedeutet, dass sie bei Bedarf mehr Strom produzieren, während sie weniger Batterie verbrauchen oder bei gleicher Ladung eine längere Lebensdauer haben.
Was Sie über Bürstenmotoren wissen müssen
- Bürstenmotoren sind die häufigste Art von Gleichstrommotoren. Sie haben einen sich drehenden Anker mit Kupferspulen, die mit Magneten interagieren, um eine Rotationskraft zu erzeugen. Der Kommutator auf dem rotierenden Anker schaltet den durch die Spulen fließenden Strom ständig so, dass er in die richtige Richtung fließt. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der Rotor (Anker) in die richtige Richtung weiterdreht.
- Bürstenmotoren sind im Allgemeinen kostengünstig und zuverlässig, wenn eine konstante Drehzahl erforderlich ist, sie erfordern jedoch eine regelmäßige Wartung, um eine langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die Bürsten bieten zwei Hauptfunktionen:
- Zum Sammeln von elektrischem Strom von stationären Drahtkommutatoren am rotierenden Anker. und die Richtung des Stroms zu ändern, um den Anker in die richtige Richtung zu drehen.
- Ein Motor mit Bürsten verwendet Bürsten, um die Richtung des Stromflusses zu ändern, während ein bürstenloser Motor keine Bürsten benötigt, da er einen Hall-Effekt-Sensor hat, um die Position des Rotors zu erkennen.
- Bürstenmotoren sind im Allgemeinen kostengünstig und zuverlässig, wenn eine konstante Drehzahl erforderlich ist.
- Ein Motor mit Bürsten verwendet Bürsten, um die Richtung des Stromflusses zu ändern, während ein bürstenloser Motor keine Bürsten benötigt, da er einen Hall-Effekt-Sensor hat, um die Position des Rotors zu erkennen.
- Bürstenmotoren haben hohe Reibungsverluste und einen höheren Stromverbrauch im Vergleich zu einem bürstenlosen Motor, bei dem der Umfang nur an einem Ende des Ankers kleiner ist.
- Bürstenmotoren erzeugen weniger verschwendete Energie, wenn sie mit niedrigeren Drehzahlen betrieben werden (z. B. beim Starten aus dem Stillstand).
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