Den væsentligste forskel er, at en børstemotor bruger fysiske børster og en kommutator til at levere elektrisk strøm til motorviklingerne, mens en børsteløs motor (BLDC) bruger elektroniske controllere i stedet for børster til at skifte den elektriske strøm i viklingerne. For børstemotorer er designet enkelt, omkostningseffektivt og giver et godt drejningsmoment ved lave hastigheder, men det forårsager friktion og slid over tid, hvilket kræver regelmæssig vedligeholdelse. Børsteløse motorer er mere komplekse at integrere, men eliminerer friktion, hvilket resulterer i højere effektivitet, længere levetid, mere støjsvag drift og mindre vedligeholdelse.
| Funktion | Børstet motor | Børsteløs motor |
|---|---|---|
| Effektivitet | Medium | Høj |
| Levetid | Kort, på grund af slid på børster | Lang, da der ikke er nogen børster, der slides op |
| Præstation | Mellem hastighed, højt startmoment | Højere hastighed |
| Støj | Støjende på grund af børstefriktion | Stille på grund af manglende friktion |
| Koste | Lavere startomkostninger | Højere startomkostninger fra komplekse styrekredsløb |
| Kompleksitet | Enkel, kan styres med vippekontakter eller lignende | Kompleks, kræver en elektronisk styreenhed |
Børstet DC-motor
En børstet DC-motor består af et par hovedkomponenter, som sammen med en DC-strømforsyning skaber en roterende motor. Ankeret, kommutatoren, børsterne og feltmagnetkonfigurationen kan ses i figur 1 nedenfor.
Figur 1: Tegning (venstre) og faktisk eksempel (højre) på børstede DC-motorer
Vores tegning viser et forenklet anker for at give et nemmere overblik over strømmen, der løber igennem ankeret. Børstemotorer med jævnstrøm har dog flere spoleviklinger i deres anker. Børsterne oplader kommutatoren, som leverer strøm gennem ankeret i den modsatte polaritet af permanentmagneten. Dette får ankeret til at rotere på grund af magneternes tiltrækning.
Børstede DC-motorer er nemme at betjene, da de er blandt de enkleste motortyper, men de har en kortere levetid sammenlignet med børsteløse motorer. Da børsterne er i fysisk kontakt med kommutatoren, er gnister et almindeligt problem med børstede motorer. Denne fysiske kontakt slider også børsterne over tid og resulterer i et vist energitab fra den genererede friktion.
Børsteløs DC-motorstyring
En børsteløs DC-motor (BLDC) eliminerer de væsentlige ineffektiviteter ved dens børstemotor. Motoren består af permanente magneter og spoler, som gennem en række perfekt timede aktiveringsintervaller får den permanente magnet i midten til at rotere omkring de spoler, der omgiver den. Vi har inkluderet et diagram over den børsteløse motor til reference i figur 2 nedenfor.
Figur 2: Tegning (venstre) og faktisk eksempel (højre) på børsteløse DC-motorer
Spolerne i den børsteløse motor aktiveres i en bestemt rækkefølge (figur 3), hvilket får permanentmagneterne på rotoren til at rotere. Dette gøres uden fysisk kontakt og giver mulighed for en mere effektiv og længerevarende DC-motor.
Figur 3: Spoleaktiveringssekvens
For at følge outputtet vist i figur 3 kræver den børsteløse DC-motor en elektronisk styreenhed (ECU), der bestemmer rotorens position og hvilke spoler der skal aktiveres.
I modsætning til børste-DC-motorer, som kræver 12 VDC direkte over motoren for at rotere, kræver den børsteløse DC-motor trefaset strøm. Det betyder, at en børsteløs DC-motorstyring skal sende den passende strøm til de forskellige spoler for at opnå rotation. Når vi bruger vores LC-241 Børsteløs DC-motorstyring, 12 VDC ved 5A kan påføres indgangsterminalerne ved hjælp af en strømforsyningDette konverteres derefter til 3-faset strøm for at styre vores børsteløse, specialfremstillede motorer. I næste afsnit vil et grundlæggende ledningsdiagram hjælpe med at teste en børsteløs DC-aktuator.
Tilslutning af børsteløse motorer til vippekontakter
Progressive Automations tilbyder PA-14 Mini lineær aktuator i børsteløs DC-muligheden til specialbestillinger. Vores ledningsdiagram for børsteløse PA-14 aktuatorer kan ses i figur 4 nedenfor.
Figur 4: Ledningsdiagram for børsteløs PA-14 aktuator
Trin 1
Tilslut de 3 motorstyringsledninger fra PA-14 børsteløs aktuator til LC-241 børsteløs DC-motorstyringr. Ledningerne er typisk grønne, blå og hvide, og de forbindes til henholdsvis U-, V- og W-terminalerne. Sørg for, at de børsteløse motorforbindelser er forsvarligt fastgjort. Hvis ledningerne har forskellige farver, vil det at tilslutte dem i den forkerte rækkefølge blot flytte den elektriske lineære motor. aktuator i den modsatte retning end tilsigtet.
Trin 2
Tilslut SPD-benet til jord på din 12 VDC strømkilde for at aktivere det indbyggede potentiometer til hastighedskontrol. Sørg for, at dette potentiometer drejes med uret for fuld hastighed.
Trin 3
Tilslut GND-benet til de fælles ben på din vippekontakt.
Trin 4
Tilslut RUN-benet til begge sider af vippekontakten. Dette er vigtigt, da både fremadgående og bagudgående bevægelse kræver, at RUN-benet har kontakt til jord for at fungere.
Trin 5
Tilslut REV-benet til den ene side af vippekontakten. Denne side vil være den side, der kører omvendt.
Trin 6
Tilfør 12 VDC til den børsteløse DC-motorstyring. Der kan høres en indikatorstøj ved første opstart.
Figur 5: Fysisk ledningsføring af den børsteløse PA-14 aktuator
Den grundlæggende opsætning er nu færdig; ved hjælp af vippekontakten kan aktuatoren forlænges og trækkes tilbage. Problemet med en børsteløs DC-motoraktuator er, at den interne grænseafbrydere kan ikke stoppe strømmen til aktuatoren, sådan som det er tilfældet med børstede DC-motorer. Dette skyldes, at strømmen, der går ind i PA-14 børsteløs motor, er 3-faset. Den PA-14 børsteløse elektriske aktuator leveres med indbygget feedback på grænsekontakten som kan bruges med en PLC eller mikrocontroller for at indikere, at aktuatoren er ved sin endestation. Feedbacken fungerer som en kontakt fra normalt lukket til normalt åben, hvilket er afgørende for at integrere en PA-14 børsteløs aktuator i virkelige applikationer.
Vi har også en artikel om Kontinuerlig forlængelse og tilbagetrækning af et aktuatorslag med en børsteløs DC-motor til reference med kodningseksempler.
Det nye og forbedrede PA-01 miniaktuator (PA-14 opgradering) er den nuværende model, vi tilbyder, med en række ekstra fordele. For en sammenligning kan du se tabellerne nedenfor og opgradere med ro i sindet!
|
|
PA-01 |
PA-14 |
|
Dynamiske indlæsningsmuligheder |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lb |
35, 50, 75, 110, 150 lb |
|
Højeste belastning |
225 lb |
150 lb |
|
Hurtigste hastighed |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
|
Indtrængningsbeskyttelse |
IP65 |
IP54 |
|
Stregmuligheder |
2,5 cm til 102 cm |
2,5 cm til 102 cm |
|
Hall-effekt-feedback |
Valgfri |
Ingen |
Tilslutning af børstemotorer til vippekontakter
De fleste af vores elektriske lineære aktuatorer kommer direkte fra hylden med børstede DC-motorer. Den nemme betjening af børstede DC-motorer muliggør en vippekontakter skal tilsluttes mellem DC- strømforsyning og børstemotor uden behov for yderligere styring.
Figur 6: Ledningsdiagram for en vippekontakt til en aktuator med børstemotor
Ovenstående ledningsdiagram for den lineære aktuator kan opnås ved at følge et par trin:
- De øverste venstre og nederste højre terminaler skal være forbundet til strømforsyningens jord.
- De øverste højre og nederste venstre terminaler skal tilsluttes +12V-terminalen på strømforsyningen.
- Midterste højre og midterste venstre terminal skal tilsluttes de 2 indgange fra aktuatoren.
Denne type ledningsføring af aktuatorkontakter giver operatøren mulighed for at ændre retningen af den elektriske strøm, der kommer ind i aktuatoren, for at ændre bevægelsesretningen. For et fysisk eksempel på et aktuatorledningskredsløb med en vippekontakt, denne video er et godt eksempel.
Figur 7: Fysisk ledningsføring af en vippekontakt til en aktuator med børstemotor
Hvad er den primære forskel mellem børstede og børsteløse DC-motorer?
Børstemotorer bruger kulbørster og en kommutator til at levere strøm til motorviklingerne, mens børsteløse DC-motorer (BLDC) bruger elektroniske styreenheder til at skifte strøm. Børstemotorer er enklere, mere omkostningseffektive og giver et godt drejningsmoment ved lave hastigheder, mens børsteløse motorer har højere effektivitet, længere levetid og mere støjsvag drift.
Hvilken type motor er bedre til langvarig brug - børstet eller børsteløs?
Børsteløse motorer er bedre til langvarig brug, fordi de ikke har børster, der slides op. Dette reducerer friktion, varme og vedligeholdelsesbehov, hvilket giver en betydeligt længere levetid sammenlignet med børstemotorer.
Hvad er de vigtigste fordele ved børsteløse DC-motorer?
Børsteløse DC-motorer tilbyder højere effektivitet, længere levetid, mere støjsvag ydeevne og forbedret hastigheds- og momentkontrol. De genererer også mindre varme og kræver minimal eller ingen vedligeholdelse, hvilket gør dem ideelle til kontinuerlige eller præcisionsapplikationer.
Hvad er ulemperne ved børsteløse motorer sammenlignet med børstede motorer?
De største ulemper ved børsteløse motorer er den højere startpris og behovet for en elektronisk styring. Dette gør dem mere komplekse og dyrere at installere end børstemotorer, som er enklere og billigere til basale applikationer med ikke-kontinuerlige cyklusser.
Holder børsteløse motorer virkelig længere?
Ja. Fordi de ikke har børster, der slides ned på grund af friktion, kan børsteløse motorer holde længere end børstemotorer, især i kontinuerlige eller krævende applikationer.
Er børsteløse motorer mere effektive eller kraftfulde end børstemotorer?
Børsteløse motorer er mere effektive, fordi de spilder mindre energi som varme og opretholder ensartet drejningsmoment. Selvom begge typer kan levere stærk ydeevne, giver børsteløse designs bedre effekt-til-vægt-forhold og generelt mere jævn drift.
Er en børsteløs motor den højere pris værd?
I de fleste tilfælde ja. De højere startomkostninger opvejes af reduceret vedligeholdelse, større energieffektivitet og længere levetid, hvilket sænker de samlede ejeromkostninger over tid.
Kræver børsteløse motorer mindre vedligeholdelse?
Ja. Da der ikke er nogen børster eller kommutatorer, der skal udskiftes, kræver børsteløse motorer minimal vedligeholdelse – typisk kun periodisk rengøring eller inspektion for støv og snavs.
Kan en børsteløs motor overophede, og hvordan kan det forhindres?
Børsteløse motorer kan overophede af elektriske årsager, hvis de er overbelastede eller dårligt ventilerede, så varmen fra den elektriske strøm ikke kan slippe ud, men dette er mindre almindeligt end i børsteløse motorer, som kan overophede af både mekaniske og elektriske årsager. Overophedning kan forhindres ved at bruge en passende kraftklassificering og en korrekt klassificeret motorstyring og sikre tilstrækkelig luftstrøm.
Hvilken type motor er bedst til lineære aktuatorer og automationssystemer?
Børsteløse DC-motorer er generelt det bedste valg til lineære aktuatorer og automatiseringssystemer. De leverer jævnere bevægelse, højere effektivitet og længere levetid – alt sammen afgørende for præcise, kontinuerlige eller krævende applikationer. Børstemotorer er dog fortsat en god mulighed for simple eller billige applikationer, hvor der forventes korte driftscyklusser.
Kort fortalt
Børstede DC-motorer har spoler i midten, der roterer omkring permanente magneter, mens børsteløse DC-motorer har permanente magneter i midten, der roterer omkring spolerne. Det børsteløse motordesign er bedre egnet til applikationer, der vil udnytte dens længere levetid og større energieffektivitet. For en enklere og nemmere betjening kan applikationer med korte cyklustider drage fordel af det brugervenlige design, der findes i børstede DC-motorer.
Hvis du har spørgsmål eller ønsker at diskutere vores produkter yderligere, er du velkommen til at kontakte os! Vi er eksperter i vores arbejde, og vi ønsker at sikre, at du finder den bedste løsning til din applikation.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123