Varikliai ir variklių valdikliai vaidina svarbų vaidmenį daugelyje sričių, ypač medicinos ir robotikos srityse. Be to, pastaruoju metu išpopuliarėjusioje naujų energetinių transporto priemonių srityje vis labiau reikia mažų, didelio efektyvumo, didelio ir mažo sukimo momento bei didelės galios ir mažos galios variklių.
Šiuos galutinius įrenginius galima rinktis iš šepečių nuolatinės srovės variklių, bešepetėlių nuolatinės srovės (BLDC) variklių arba jų derinio. Dauguma variklių veikia pagal Faradėjaus indukcijos dėsnį. Vis dėlto yra esminių skirtumų tarp variklių su šepečiu ir be šepetėlių bei jų pritaikymo galimybių.
Supažindinkime, kuo skiriasi šepetiniai varikliai ir varikliai be šepetėlių. Pirmiausia pristatysime šlifuotus nuolatinės srovės variklius.
Šlifuotas nuolatinės srovės variklis
Maždaug nuo XX amžiaus dešimtmečio pabaigos šlifuoti nuolatinės srovės varikliai buvo vienas iš paprasčiausių pavaros variklių tipų, o šiandien tipiškas šepečiu grįstas nuolatinės srovės variklis susideda iš armatūros (dar vadinamo rotoriumi), komutatoriaus, šepečių, veleno ir lauko magnetų. Žinoma, šepečiu varomas variklis turi tiekti nuolatinę arba akumuliatoriaus energiją, reikalingą darbui tuo pačiu metu, ir gauti sukimosi momentą per besisukantį magnetinį lauką, taip išvedant kinetinę energiją.
1. Paprasta konstrukcija, bendras nuolatinės srovės šepečio variklis apima armatūrą arba rotorių, komutatorių, šepetį, veleną ir lauko magnetą. Žinoma, reikalinga baterija arba maitinimo šaltinis. Variklio savybės priklauso nuo medžiagos, iš kurios jis pagamintas, aplink jį suvyniotų ritinių skaičiaus ir ritių tankio. Armatūra arba rotorius yra elektromagnetas, o lauko magnetas yra nuolatinis magnetas. Komutatorius yra padalintas žiedas aplink veleną, kuris fiziškai kontaktuoja su šepečiais, kurie yra prijungti prie teigiamo ir neigiamo maitinimo šaltinio polių.
2. Komutatorius aplink veleną, komutatorius liečiasi su šepečiais, kurie yra prijungti prie priešingų maitinimo šaltinio polių, kad būtų tiekiami teigiami ir neigiami krūviai komutatoriui. Šepečiai varo rotorių, kad suktųsi magnetiniu lauku, sukuriamu įvedant priešingo poliškumo galią per komutatorių. Sukimosi kryptis yra pagal laikrodžio rodyklę ir (arba) prieš laikrodžio rodyklę, o variklio sukimasis į priekį ir atgal gali būti realizuojamas keičiant šepečių poliškumą.
Variklis be šepetėlių (BLDC)
Variklis be šepetėlių
Nuolatinės srovės variklio be šepetėlių veikimo principas yra toks pat kaip ir šepetėlio variklio magnetinio traukos ir atstūmimo principas, tačiau jų struktūra šiek tiek skiriasi. Variklis be šepetėlių, kaip rodo pavadinimas, neturi šepečių, naudoja elektroninį komutavimą, ritė nejuda, o rotorius sukasi. Komutavimo darbas perduodamas valdymo grandinei valdiklyje. Didelis efektyvumas yra pagrindinis BLDC variklių pardavimo taškas. Kadangi rotorius yra NdFeB magnetas (NdFeB magnetas), tai yra, nereikia jokios jungties, nereikia komutatoriaus ir šepečio, kad rotorius veiktų labai efektyviai.
Varikliai be šepetėlių gali turėti rotorių apvijų viduje arba rotorių išorėje (kartais vadinamas „išorinio rotoriaus“ varikliu). Bešepetiniame variklyje naudojamų apvijų skaičius vadinamas fazių skaičiumi. Nors variklius be šepetėlių galima sukonstruoti su skirtingu fazių skaičiumi, dažniausiai naudojami trifaziai varikliai be šepetėlių. Trys bešepetėlio variklio apvijos yra sujungtos "žvaigždė" arba "trikampio" konfigūracija. Bet kuriuo atveju prie variklio yra prijungti trys laidai (dažniausiai vadinami U, V, W), o pavaros technika ir bangos forma yra ta pati. Tuo pačiu, norint nustatyti rotoriaus padėtį konkrečiu metu bešepetiniame variklyje, kai kurie bešepetiniai varikliai bus varomi kartu su Hall davikliais, taip pat yra tikslesnių technologijų, kurios naudoja magnetinius kodavimo įrenginius. Kai magnetinis rotorius sukasi, Holo jutikliai paima rotoriaus magnetinį lauką. Kai vairuotojo IC gauna signalą, jis apskaičiuoja ir iš eilės perduoda srovę per statoriaus apvijas, taip paskatindamas rotorių suktis.
Aukščiau yra trumpas įvadas į skirtumą tarp variklių su šepečiu ir variklių be šepetėlių.
