Tärkein ero on, että harjallinen moottori käyttää fyysisiä harjoja ja kommutaattoria toimittamaan virtaa moottorin käämeihin, kun taas harjaton moottori (BLDC) käyttää harjojen sijaan elektronisia ohjaimia vaihtamaan virtaa käämien sisällä. Harjallisissa moottoreissa rakenne on yksinkertainen ja edullinen, ja ne tuottavat hyvän väännön alhaisilla nopeuksilla, mutta ajan myötä syntyy kitkaa ja kulumista, mikä vaatii säännöllistä huoltoa. Harjattomat moottorit ovat integraation kannalta monimutkaisempia, mutta ne poistavat kitkan, mikä parantaa hyötysuhdetta, pidentää käyttöikää, hiljentää käyntiä ja vähentää huollon tarvetta.
| Ominaisuus | Harjallinen moottori | Harjaton moottori |
|---|---|---|
| Hyötysuhde | Keskitaso | Korkea |
| Käyttöikä | Lyhyt, harjasten kulumisen vuoksi | Pitkä, koska harjoja ei ole kulumassa |
| Suorituskyky | Keskinopea, suuri käynnistysmomentti | Suurempi nopeus |
| Melu | Äänekäs harjakitkan vuoksi | Hiljainen, koska kitkaa ei synny |
| Kustannus | Matalat alkuhankintakustannukset | Korkeammat alkuhankintakustannukset monimutkaisten ohjauspiirien vuoksi |
| Monimutkaisuus | Yksinkertainen; voidaan ohjata keinukytkimillä tai vastaavilla | Monimutkainen; vaatii elektronisen ohjaimen |
Selaa kaikkia sähköisiä lineaarisia toimilaitteitamme, mikrosta teollisuuteen!
Harjallinen tasavirtamoottori
Harjallinen tasavirtamoottori koostuu muutamasta pääkomponentista, jotka yhdessä tasavirtalähteen kanssa muodostavat pyörivän moottorin. Ankkuri, kommutaattori, harjat ja kenttämagneetin kokoonpano on esitetty alla kuvassa 1.
Kuva 1: Piirros (vas.) ja todellinen esimerkki (oik.) harjallisista DC-moottoreista
Piirroksemme näyttää yksinkertaistetun ankkurin, jotta virran kulkua on helpompi havainnoida; käytännössä harjallisissa DC-moottoreissa on useita käämityksiä ankkurin kanssa. Harjat syöttävät kommutaattoria, joka johtaa virtaa ankkurin läpi pysyvämagneetin vastakkaisella napaisuudella. Tämä saa ankkurin pyörimään magneettien vetovoiman vaikutuksesta.
Harjallisia DC-moottoreita on helppo käyttää, sillä ne ovat moottorityypeistä yksinkertaisimpia, mutta niiden käyttöikä on lyhyempi kuin harjattomien moottorien. Koska harjat ovat fyysisessä kosketuksessa kommutaattorin kanssa, kipinöinti on harjallisille moottoreille tyypillinen ongelma. Tämä kosketus myös kuluttaa harjoja ajan myötä ja aiheuttaa jonkin verran energiahäviötä syntyvän kitkan vuoksi.
Valitse suuriin valikoimistamme toimilaitteellesi sopiva ohjausjärjestelmä!
Harjattoman DC-moottorin ohjain
Harjaton DC-moottori (BLDC) poistaa harjallisen vastineensa merkittävimmät tehottomuudet. Moottori koostuu pysyvämagneeteista ja keloista, jotka tarkasti ajoitettujen virransyöttöjaksojen sarjalla saavat keskellä olevan pysyvämagneetin pyörimään sitä ympäröivien kelojen ympäri. Oheisessa kuvassa 2 on viitteeksi harjattoman moottorin kaavio.
Kuva 2: Piirros (vas.) ja todellinen esimerkki (oik.) harjattomista DC-moottoreista
Harjattoman moottorin kelat virrallistetaan tietyssä järjestyksessä (kuva 3), mikä saa roottorin pysyvämagneetit pyörimään. Tämä tapahtuu ilman fyysistä kosketusta ja mahdollistaa tehokkaamman, pidempään kestävän DC-moottorin.
Kuva 3: Kelan virrallistuksen järjestys
Kuvan 3 mukaisen ulostulon seuraamiseksi harjaton DC-moottori tarvitsee elektronisen ohjausyksikön (ECU) määrittämään roottorin sijainnin ja sen, mitkä kelat virrallistetaan.
Toisin kuin harjalliset DC-moottorit, jotka pyörivät, kun niihin kytketään suoraan 12 VDC, harjaton DC-moottori vaatii 3-vaiheisen syötön. Tämä tarkoittaa, että harjattoman DC-moottorin ohjaimen on tuotettava sopiva teho eri keloille pyörimisen aikaansaamiseksi. Kun käytät LC-241 Brushless DC Motor Controller -ohjaintamme, 12 VDC 5 A voidaan syöttää tuloihin virtalähteen avulla. Tämä muunnetaan sitten 3-vaiheiseksi teoksi harjattomien räätälöityjen moottoriemme ohjaamiseksi. Seuraavassa osassa peruskytkentäkaavio auttaa harjattoman DC-toimilaitteen testaamisessa.
Harjattomien moottorien kytkentä keinukytkimiin
Progressive Automations tarjoaa PA-14 Mini Linear Actuator -mallista harjattoman DC-vaihtoehdon räätälöityihin tilauksiin. Harjattomien PA-14-toimilaitteiden kytkentäkaaviomme näkyy alla kuvassa 4.
Kuva 4: Harjattoman PA-14-toimilaitteen kytkentäkaavio
Vaihe 1
Kytke PA-14-harjattoman toimilaitteen 3 moottoriohjainjohtoa LC-241 Brushless DC Motor Controlleriin. Johdot ovat tyypillisesti vihreä, sininen ja valkoinen, ja ne kytketään vastaavasti U-, V- ja W-liittimiin. Varmista, että harjattoman moottorin liitännät ovat tiukasti kiinni. Jos johdot ovat eri värejä, väärä järjestys saa sähköisen lineaarisen toimilaitteen liikkumaan päinvastaiseen suuntaan kuin oli tarkoitus.
Vaihe 2
Kytke SPD-nasta 12 VDC -virtalähteesi maahan ottaaksesi käyttöön sisäisen potentiometrin Nopeuden säätöön. Muista kiertää tätä potentiometriä myötäpäivään, jotta saavutetaan täysi Nopeus.
Vaihe 3
Kytke GND-nasta keinukytkimesi common-nastoihin.
Vaihe 4
Kytke RUN-nasta keinukytkimen molemmille puolille. Tämä on tärkeää, koska sekä eteen- että taaksepäin liike edellyttävät, että RUN-nasta on kontaktissa maan kanssa toimiakseen.
Vaihe 5
Kytke REV-nasta keinukytkimen toiselle puolelle. Tämä puoli on keinukytkimen peruutussuunta.
Vaihe 6
Syötä 12 VDC harjattoman DC-moottorin ohjaimeen; käynnistyksessä voidaan kuulla merkkiääni.
Kuva 5: Harjattoman PA-14-toimilaitteen fyysinen kytkentä
Perusasetukset ovat nyt valmiit; keinukytkintä käyttäen toimilaite voidaan ajaa ulos ja sisään. Harjattoman DC-moottorin toimilaitteessa ongelmana on, että sisäiset rajakytkimet eivät pysty katkaisemaan virtaa toimilaitteelta kuten harjallisissa DC-moottoreissa. Tämä johtuu siitä, että PA-14-harjattomaan moottoriin syötetään 3-vaiheista tehoa. PA-14-harjaton sähkötoimilaite toimitetaan sisäänrakennetulla rajakytkimen palautteella, jota voidaan käyttää PLC:n tai mikrokontrollerin kanssa osoittamaan, että toimilaite on iskun päässä. Palaute toimii normaalisti suljettuna – normaalisti avoinna -kytkimenä, mikä on oleellista integroitessa PA-14-harjaton toimilaite todellisiin sovelluksiin.
Meillä on myös artikkeli aiheesta Toimilaitteen iskun jatkuva ulos‑ ja sisäänajo harjattomalla DC-moottorilla koodiesimerkkeineen.
Uusi ja parannettu PA-01 mini actuator (PA-14-päivitys) on nykyinen mallimme, jossa on monia lisäetuja. Vertaile alla olevista taulukoista ja päivitä luottavaisin mielin!
|
|
PA-01 |
PA-14 |
|
Dynaamiset Kuormitusvaihtoehdot |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lbs |
35, 50, 75, 110, 150 lbs |
|
Suurin Kuormitus |
225 lbs |
150 lbs |
|
Suurin Nopeus |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
|
IP-luokitus |
IP65 |
IP54 |
|
Iskun pituuden vaihtoehdot |
1" to 40" |
1" to 40" |
|
Hall-efektipalaute |
Valinnainen |
Ei |
Harjallisten moottorien kytkentä keinukytkimiin
Useimmat sähköisistä lineaarisista toimilaitteistamme toimitetaan hyllystä harjallisilla DC-moottoreilla. Harjallisten DC-moottoreiden helppo käyttö mahdollistaa keinukytkimien kytkemisen DC-virtalähteen ja harjallisen moottorin väliin ilman erillistä ohjainta.
Kuva 6: Keinukytkimen kytkentäkaavio toimilaitteeseen, jossa on harjallinen moottori
Yllä oleva lineaarisen toimilaitteen kytkentäkaavio toteutetaan muutamalla askeleella:
- Ylävasen ja alaoikea liitin on kytkettävä virtalähteen maahan.
- Yläoikea ja alavasen liitin on kytkettävä virtalähteen +12V-liittimeen.
- Keskioikea ja keskivasen liitin on kytkettävä toimilaitteen 2 inihin.
Tällainen toimilaitteen kytkinkytkentä mahdollistaa käyttäjän vaihtaa toimilaitteeseen syötettävän sähkövirran suuntaa, jotta matkansuunta vaihtuu. Fyysistä esimerkkiä keinukytkimellä varustetusta toimilaitteen kytkennästä varten tämä video on erinomainen esimerkki.
Kuva 7: Keinukytkimen fyysinen kytkentä toimilaitteeseen, jossa on harjallinen moottori
Haluatko tuoda automaatiota kotiisi? Tutustu kotiautomaatioratkaisuihimme!
Mikä on harjallisten ja harjattomien DC-moottorien tärkein ero?
Harjalliset moottorit käyttävät hiiliharjoja ja kommutaattoria toimittamaan virran moottorin käämeihin, kun taas harjattomat DC‑moottorit (BLDC) käyttävät elektronisia ohjaimia virran vaihtamiseen. Harjalliset moottorit ovat yksinkertaisempia ja edullisempia ja tuottavat hyvän väännön alhaisilla nopeuksilla, kun taas harjattomat moottorit tarjoavat korkeamman hyötysuhteen, pidemmän käyttöiän ja hiljaisemman käynnin.
Kumpi moottorityyppi sopii paremmin pitkäaikaiseen käyttöön — harjallinen vai harjaton?
Harjattomat moottorit, koska niissä ei ole kuluvia harjoja. Tämä vähentää kitkaa, lämpöä ja huoltotarvetta ja mahdollistaa huomattavasti pidemmän käyttöiän kuin harjallisissa moottoreissa.
Mitkä ovat harjattomien DC‑moottorien tärkeimmät edut?
Harjattomat DC‑moottorit tarjoavat korkeamman hyötysuhteen, pidemmän käyttöiän, hiljaisemman käynnin sekä paremman nopeuden ja väännön hallinnan. Ne tuottavat myös vähemmän lämpöä ja vaativat vain vähän tai ei lainkaan huoltoa, joten ne sopivat jatkuviin tai tarkkuutta vaativiin sovelluksiin.
Mitkä ovat harjattomien moottorien haitat verrattuna harjallisiin?
Suurimmat haitat ovat korkeampi alkuhinta ja elektronisen ohjaimen tarve. Tämä tekee niistä monimutkaisempia ja kalliimpia asentaa kuin harjalliset moottorit, jotka ovat yksinkertaisia ja edullisia perussovelluksiin, joissa käyttö ei ole jatkuvaa.
Kestävätkö harjattomat moottorit oikeasti pidempään?
Kyllä. Koska niissä ei ole kitkan kuluttamia harjoja, harjattomat moottorit voivat kestää pidempään kuin harjalliset, erityisesti jatkuvissa tai suuren Käyttösuhteen sovelluksissa.
Ovatko harjattomat moottorit tehokkaampia tai voimakkaampia kuin harjalliset?
Harjattomat moottorit ovat tehokkaampia, koska ne hukkaavat vähemmän energiaa lämpönä ja ylläpitävät tasaisemman väännön. Molemmat tyypit voivat tarjota vahvan suorituskyvyn, mutta harjattomat rakenteet antavat paremman teho‑painosuhteen ja tasaisemman käynnin.
Onko harjaton moottori korkeamman hinnan arvoinen?
Useimmissa tapauksissa on. Korkeampi hankintahinta kompensoituu pienemmällä huollolla, paremmalla energiatehokkuudella ja pidemmällä käyttöiällä, mikä laskee kokonaiskustannusta ajan myötä.
Vaativatko harjattomat moottorit vähemmän huoltoa?
Kyllä. Koska vaihdettavia harjoja tai kommutaattoreita ei ole, harjattomien moottorien huoltotarve on vähäinen — yleensä vain ajoittaista puhdistusta tai pölyn ja roskien tarkistusta.
Voiko harjaton moottori ylikuumentua, ja miten sitä voi ehkäistä?
Harjattomat moottorit voivat ylikuumentua sähköisistä syistä, jos ne ylikuormitetaan tai jäähdytys on riittämätön, jolloin sähkövirran tuottama lämpö ei poistu; tämä on kuitenkin harvinaisempaa kuin harjallisissa moottoreissa, jotka voivat ylikuumentua sekä mekaanisista että sähköisistä syistä. Ylikuumenemista ehkäistään käyttämällä sopivaa voimamitoitusta ja oikein mitoitettua moottoriohjainta sekä varmistamalla riittävä ilmankierto.
Mikä moottorityyppi sopii parhaiten lineaarisiin toimilaitteisiin ja automaatiojärjestelmiin?
Harjattomat DC‑moottorit ovat yleensä paras valinta lineaarisiin toimilaitteisiin ja automaatiojärjestelmiin. Ne tarjoavat tasaisemman liikkeen, korkeamman tehokkuuden ja pidemmän käyttöiän — kaikki tärkeitä tarkkoihin, jatkuviin tai korkean Käyttösuhteen sovelluksiin. Harjalliset moottorit ovat silti hyvä vaihtoehto yksinkertaisiin tai edullisiin käyttökohteisiin, joissa käyttöjaksot ovat lyhyitä.
Yhteenveto
Harjallisissa DC‑moottoreissa käämit ovat keskellä ja pyörivät pysyvämagneettien ympärillä, kun taas harjattomissa DC‑moottoreissa pysyvämagneetti on keskellä ja pyörii kelojen ympärillä. Harjaton rakenne sopii paremmin sovelluksiin, joissa hyödynnetään pidempää käyttöikää ja parempaa energiatehokkuutta. Yksinkertaisempaa käyttöä varten lyhyillä käyttöjaksoilla voidaan hyödyntää harjallisten DC‑moottorien käyttäjäystävällistä toteutusta.
Jos sinulla on kysyttävää tai haluat keskustella tuotteistamme tarkemmin, ota rohkeasti yhteyttä! Olemme alamme asiantuntijoita ja haluamme varmistaa, että löydät parhaan ratkaisun käyttökohteeseesi.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123