Warum wurde der DC-Bürstenmotor nicht vollständig ersetzt?

Seit der Geburt des bürstenlosen Gleichstrommotors hat der „alte“ bürstenlose Motor seinen Niedergang erlebt, ist aber immer noch eine zuverlässige Wahl für kostengünstige Anwendungen.

Die Hauptstruktur des Bürstenmotors besteht aus Stator plus Rotor plus Bürste. Durch das rotierende Magnetfeld wird ein Drehmoment erzeugt, um kinetische Energie auszugeben. Die Bürste und der Kommutator berühren sich ständig durch Reibung und spielen bei der Rotation eine leitende und übertragende Rolle. Der Sprung in die Polrichtung erfolgt durch Verschieben eines Kontakts in eine feste Position, der dann relativ zum elektrischen Kontakt am Motorrotor verbunden wird. Dieser Festkontakt besteht üblicherweise aus Graphit. Im Vergleich zu Kupfer oder anderen Metallen verschmilzt oder verschweißt Graphit bei Kurzschlüssen mit hohem Strom oder Leerlauf/Start nicht mit dem rotierenden Kontakt, und der Kontakt ist normalerweise federgelagert, sodass ein kontinuierlicher Kontaktdruck erzielt werden kann. Beim bürstenlosen Motor wird die Arbeit des Austauschs durch den Steuerkreis im Controller erledigt (im Allgemeinen Hallsensor plus Controller, und die fortschrittlichere Technologie ist der magnetische Encoder). Die Hauptstruktur des bürstenlosen Motors umfasst Rotor, Stator, Motorsteuerung und Sensor. Der Stator und der Sensor sind am Gehäuse des Motors befestigt, der Rotor ist über ein Axiallager mit dem Innenraum des Motors verbunden. Im Inneren des Rotors ist eine Gruppe von Permanentmagneten und axialen Zugangslöchern installiert, um die Wärme vom Rotor über die Luft abzuleiten. Während des Betriebs des bürstenlosen Motors empfängt die Motorsteuerung das vom Sensor vom Rotor gelesene Potenzialsignal und bestimmt entsprechend die Position und Geschwindigkeit des Rotors. Die Motorsteuerung sendet dann eine Reihe von Stromsignalen an die Wicklung des Stators, um die Magnetfeldwechselwirkung zwischen dem Permanentmagneten des Rotors und der Wicklung des Stators anzuregen. Durch dieses Zusammenspiel ist der bürstenlose Motor in der Lage, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln und die entsprechende Drehzahl und das entsprechende Drehmoment abzugeben.

Tatsächlich handelt es sich bei der Steuerung der beiden Arten von Motoren um eine Spannungsregelung. Da der bürstenlose Gleichstrom jedoch eine elektronische Schaltung verwendet, muss eine digitale Steuerung erfolgen, und der Bürsten-Gleichstrom erfolgt über die Kohlebürstenschaltung und die Verwendung einer Siliziumsteuerung und andere herkömmliche analoge Schaltkreise können relativ einfach gesteuert werden.

Ein bürstenbehafteter Gleichstrom-Mikromotor ist ein herkömmlicher Motor mit einer rotierenden Bürste, die mit dem Rotor im Motor verbunden ist und es dem Rotor ermöglicht, sich zu drehen und die Maschine anzutreiben. Der bürstenlose Motor hat keine Bürste und einen diskreten Magnetpol im Rotor. Auch die Geschwindigkeiten mit Bürsten und ohne Bürsten sind unterschiedlich. Der Geschwindigkeitsregelungsmodus des Bürsten-Gleichstrom-Mikromotors besteht darin, die Position der Bürste durch Ändern der Größe der Kontaktfläche zwischen Bürste und Rotor und dann die Geschwindigkeit des Motors zu ändern. Der Geschwindigkeitsregulierungsmodus ist nicht sehr flexibel und es kommt leicht zu Kernverschleiß und Formveränderungen, was die Stabilität des Systems beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu verfügt der bürstenlose Motor über einen stärkeren Geschwindigkeitsregulierungsmodus. Im Steuersystem des bürstenlosen Motors kann die Drehzahlregelung automatisch durch Steuerung von Strom und Spannung des Motors gesteuert werden. Da der Rotor im Inneren des bürstenlosen Motors sehr stabil ist, können eine hochpräzise Drehzahl- und Drehmomentregelung erreicht werden. Darüber hinaus ist beim bürstenlosen Motor kein Austausch des Bürstenkerns erforderlich, wodurch Produktions- und Wartungskosten gespart werden.

Der Bürstenmotor behält im Vergleich zu vielen High-End-Motoren stets die folgenden absoluten Vorteile

1. Seine Struktur besteht nur aus einem Rotor, einem Stator und einer Bürstengruppe, was keine komplexe mechanische Struktur und Steuerschaltung erfordert und die Herstellungskosten relativ niedrig sind. Nehmen Sie gleichzeitig den aktuellen Mainstream als Beispiel: Seine Technologieentwicklung hat eine jahrzehntelange Geschichte, die Technologie ist ausgereift und auch der Forschungs- und Entwicklungszyklus ist kurz. Diese ausgereifte Technologie bietet produzierenden Unternehmen eine sichere technische Garantie, ist einfach zu warten und reduziert die Wartungskosten sowie das Ausfallrisiko. Auch die Leistung der produzierten Produkte wird stabiler und erfreut sich am Markt größerer Beliebtheit. Nach Jahren der technischen Anhäufung und praktischen Erfahrung hat die Leistung schließlich ein relativ stabiles und hervorragendes Niveau erreicht. Die Einführung und Innovation neuer Technologien fördert ständig die Entwicklung der Bürstenmotorenindustrie und verbessert die Qualität und Effizienz der Produkte.

2. Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, hohes Anlaufdrehmoment. Der Rotorteil besteht zunächst aus der Bürste und der Leistungsspule. Wenn der Strom durch die Spule fließt, entsteht ein Magnetfeld, das die Bürste anzieht und den Rotor in Drehung versetzt. Da die Reibung zwischen Bürste und Spule gering ist, weist der Rotor eine geringere Trägheit und eine schnelle Reaktion auf. Zweitens ist der Stromfluss beim Start steuerbar. Beim Einschalten der Stromversorgung kann das Anlaufdrehmoment des Motors durch Änderung der Richtung und Größe des Stroms gesteuert werden. Diese Funktion und dieser Steuermodus ermöglichen einen Start mit hohem Drehmoment in sehr kurzer Zeit, um den Anforderungen einiger Spezialanwendungen gerecht zu werden.

3. Reibungsloser Betrieb, gute Start- und Bremswirkung. Seine Geschwindigkeit kann über die Versorgungsspannung angepasst werden, wodurch die Laufgeschwindigkeit genau gesteuert werden kann, um einen reibungslosen Betrieb zu gewährleisten. Darüber hinaus ist die Trägheit relativ gering, sodass die Geschwindigkeitsreaktion sehr gut ist und Sie die Geschwindigkeit schnell anpassen können. Zweitens kann es durch den elektromagnetischen Erregermodus ein großes Startdrehmoment erzeugen, sodass es in sehr kurzer Zeit schnell beschleunigen kann, was auch einer der Gründe für seine gute Startwirkung ist. Gleichzeitig kann durch umgekehrte elektromotorische Kraft ein schnelles Bremsen erreicht werden, und es treten keine anderen häufigen Motorprobleme beim Bremsvorgang auf, wie z. B. Umkehren oder Blinken. Schließlich sorgt der kleine Spalt zwischen der Bürste am Motorrotor und dem Motortreiber dafür, dass der Motor jederzeit effiziente elektrische Verbindungen aufrechterhält. Dies bedeutet, dass es sofort reagieren kann, wenn eine Reaktion erforderlich ist, was es ideal für Anwendungen macht, die häufiges Starten und Stoppen erfordern, wie etwa einige Automatisierungsgeräte.

4. Hohe Regelgenauigkeit. Es wird normalerweise zusammen mit dem Untersetzungsgetriebe und dem Decoder verwendet, um die Ausgangsleistung des Motors zu erhöhen und die Regelgenauigkeit zu erhöhen. Die Regelgenauigkeit kann 0,01 mm erreichen, sodass die beweglichen Teile fast überall anhalten können, wo Sie möchten. Zur Überwachung der Drehzahl und Position des Motors werden auf der Motorwelle Positionssensoren wie Hall-Sensoren oder Encoder verbaut. Diese Sensoren können den tatsächlichen Betriebszustand des Motors sehr genau messen und Rückmeldungssignale an die Steuerung liefern. Der Regler kann anhand dieser Signale rechtzeitig korrigiert werden, um die Regelgenauigkeit und -stabilität zu verbessern.

5. Keine Bürste, bürstenloser Motor mit geringer Interferenz zum Entfernen der Bürste. Die direkteste Änderung besteht darin, dass im Betrieb kein Funke erzeugt wird, wodurch die Interferenz des Funkens mit der Funkausrüstung der Fernbedienung erheblich reduziert wird.

6. Geräuscharm, reibungsloser Betrieb des bürstenlosen Motors ohne Bürste, stark reduzierte Laufreibung, reibungsloser Betrieb, Geräusch wird viel geringer sein, dieser Vorteil ist eine große Unterstützung für die Stabilität des Modells.

7. Lange Lebensdauer, geringe Wartungskosten, weniger Bürste, bürstenloser Motor. Der Verschleiß liegt hauptsächlich am Lager. Aus mechanischer Sicht ist der bürstenlose Motor nahezu wartungsfrei. Bei Bedarf müssen nur einige Wartungsarbeiten zur Staubentfernung durchgeführt werden.

In der Grundform sind BLDC-Motoren Musterbeispiele für Eleganz und Einfachheit. Tatsächlich verwenden viele der grundlegenden wissenschaftlichen Werkzeuge, die jungen Menschen zur Verfügung stehen, einen einfachen Drahtziehmotor, um die Grundprinzipien von Elektrizität und Magnetismus zu veranschaulichen und zu zeigen, wie die Wechselwirkungen zwischen ihnen effektive Bewegung erzeugen. In der Praxis sind die meisten Gleichstrommotoren mehr als nur eine Kombination aus zwei einfachen Versionen der Ankerpole. Mehr Pole ermöglichen unter anderem ein zuverlässigeres Anlaufen des Motors aus jedem Drehwinkel (die einfache Version hat zwei kleine Totzonen). Darüber hinaus lässt ein solcher Motor keinen vorübergehenden Kurzschlussstrom durch. Einige Systeme lassen zwei Kurzschlussströme pro Umdrehung durch, viele Systeme können dies jedoch nicht. Die Erregerspule des Stators hat mehrere Konfigurationen. Die gebräuchlichsten Konfigurationen sind Reihenwicklung, Nebenschlusswicklung und Verbundwicklung (eine Kombination aus Reihen- und Nebenschlusswicklung). Beim Serienwicklungsmotor ist die Erregerspule mit der Ankerspule (über eine Bürste) verbunden; Beim Motor mit Nebenschlusswicklung ist die Erregerspule parallel zur Ankerspule geschaltet („Shunt“ ist ein anderer Ausdruck für „parallel“).

Trotz der vielen Vorteile von BLDC-Motoren sind Bürstenmotoren immer noch verfügbar und ihre Leistung verbessert sich allmählich. Während das Design des Motors in vielerlei Hinsicht relativ unverändert bleibt, gibt es zwei wichtige Entwicklungen: die weit verbreitete Verwendung von Permanentmagneten und die Verwendung von ICs und elektronischen Schaltern für den Spulenantrieb und die Funktionsrückmeldung. Obwohl der bürstenlose Motor direkt über eine Gleichstromversorgung betrieben werden kann, stellt der Einsatz des „passenden“ Antriebsgeräts nicht nur den notwendigen Antriebsstrom, sondern auch die vielfältigen Schutzfunktionen bereit, die für nahezu jedes Motorsubsystem erforderlich sind. Zweifellos wurden gleichstrombetriebene Bürstenmotoren aus vielen zuverlässigen technischen Gründen weitgehend durch elektronisch gesteuerte bürstenlose Motoren ersetzt. Dennoch ist der Einsatz eines Bürstenmotors immer noch eine effektive Lösung bei geringen, kostensensiblen Anwendungen oder begrenzten Anforderungen.

Im Folgenden finden Sie einige Fachkenntnisse zu Bürstenmotoren, die nur schwer vollständig durch VSD Motors ersetzt werden können. Für weitere relevante Informationen kontaktieren Sie uns bitte.