Den största skillnaden är att en borstmotor använder fysiska borstar och en kommutator för att leverera elektrisk ström till motorlindningarna, medan en borstlös motor (BLDC) använder elektroniska styrenheter istället för borstar för att växla elektrisk ström i lindningarna. För borstmotorer är designen enkel, kostnadseffektiv och ger bra vridmoment vid låga hastigheter, men det orsakar friktion och slitage över tid, vilket kräver regelbundet underhåll. Borstlösa motorer är mer komplexa för integration men eliminerar friktion, vilket resulterar i högre effektivitet, längre livslängd, tystare drift och mindre underhåll.
| Särdrag | Borstad motor | Borstlös motor |
|---|---|---|
| Effektivitet | Medium | Hög |
| Livslängd | Kort, på grund av borstslitage | Lång, eftersom det inte finns några borstar som slits ut |
| Prestanda | Medelhastighet, högt startmoment | Högre hastighet |
| Buller | Bullrigt på grund av borstfriktion | Tyst, tack vare bristande friktion |
| Kosta | Lägre initialkostnad | Högre initialkostnad från komplexa styrkretsar |
| Komplexitet | Enkel, kan styras med vippbrytare eller liknande | Komplex, kräver en elektronisk styrenhet |
Borstad likströmsmotor
En borstmotor med likström består av ett fåtal huvudkomponenter som tillsammans med en likströmskälla skapar en roterande motor. Ankaret, kommutatorn, borstarna och fältmagnetkonfigurationen kan ses i figur 1 nedan.
Figur 1: Ritning (vänster) och faktiskt exempel (höger) på borstade likströmsmotorer
Vår ritning visar ett förenklat ankare för en enklare bild av strömmen som flyter igenom; borstmotorer med likström har dock flera spollindningar i ankaret. Borstarna laddar kommutatorn som levererar ström genom ankaret i motsatt polaritet jämfört med permanentmagneten. Detta får ankaret att rotera på grund av magneternas attraktion.
Borstdrivna likströmsmotorer är enkla att använda eftersom de är bland de enklaste typerna av motorer, men de har en kortare livslängd jämfört med borstlösa motorer. På grund av att borstarna har fysisk kontakt med kommutatorn är gnistbildning ett vanligt problem med borstdrivna motorer. Denna fysiska kontakt sliter också ut borstarna med tiden och resulterar i viss energiförlust på grund av den genererade friktionen.
Borstlös DC-motorstyrenhet
En borstlös likströmsmotor (BLDC) eliminerar de största ineffektiviteterna hos sin borstmotor. Motorn består av permanentmagneter och spolar, som genom en serie perfekt tidsinställda aktiveringsintervaller får permanentmagneten i mitten att rotera runt spolarna som omger den. Vi har inkluderat ett diagram över den borstlösa motorn som referens i figur 2 nedan.
Figur 2: Ritning (vänster) och faktiskt exempel (höger) på borstlösa likströmsmotorer
Spolarna i den borstlösa motorn aktiveras i en specifik sekvens (Figur 3), vilket får permanentmagneterna på rotorn att rotera. Detta görs utan någon fysisk kontakt och möjliggör en effektivare och mer hållbar likströmsmotor.
Figur 3: Spolens aktiveringssekvens
För att följa utsignalen som visas i figur 3 kräver den borstlösa likströmsmotorn en elektronisk styrenhet (ECU) för att bestämma rotorns position och vilka spolar som ska aktiveras.
Till skillnad från borstmotorer med likström, som kräver 12 VDC direkt över motorn för att rotera, kräver borstlösa likströmsmotorer trefasström. Det betyder att en borstlös likströmsmotorstyrenhet måste mata ut lämplig effekt till de olika spolarna för att uppnå rotation. När vi använder våra LC-241 Borstlös DC-motorstyrenhet, 12 VDC vid 5A kan appliceras på ingångsterminalerna med hjälp av en strömförsörjningDetta omvandlas sedan till trefasström för att styra våra borstlösa specialmotorer. I nästa avsnitt kommer ett grundläggande kopplingsschema att hjälpa till vid testning av ett borstlöst likströmsställdon.
Koppla borstlösa motorer till vippbrytare
Progressive Automations erbjuder PA-14 Mini linjär aktuator i alternativet borstlös DC för specialbeställningar. Vårt kopplingsschema för borstlösa PA-14-ställdon kan ses i figur 4 nedan.
Figur 4: Kopplingsschema för borstlöst PA-14-ställdon
Steg 1
Anslut de 3 motorstyrningsledarna från PA-14 borstlösa ställdonet till LC-241 Borstlös DC-motorstyrningr. Kablarna är vanligtvis gröna, blå och vita, och ansluts till U-, V- respektive W-terminalerna. Se till att de borstlösa motoranslutningarna är ordentligt åtdragna. Om kablarna har olika färger kommer felaktig anslutning av dem helt enkelt att flytta den elektriska linjära strömförsörjningen. ställdon i motsatt riktning än vad som var avsett.
Steg 2
Anslut SPD-stiftet till jord på din 12 VDC-strömkälla för att aktivera den inbyggda potentiometern för hastighetsreglering. Se till att denna potentiometer roteras medurs för full hastighet.
Steg 3
Anslut GND-stiftet till de gemensamma stiften på din vippströmbrytare.
Steg 4
Anslut RUN-stiftet till båda sidor av vippströmbrytaren. Detta är viktigt eftersom både framåt- och bakåtväxeln behöver att RUN-stiftet har kontakt med jord för att fungera.
Steg 5
Anslut REV-stiftet till ena sidan av vippströmbrytaren. Denna sida kommer att vara vippströmbrytarens bakåtriktade sida.
Steg 6
Anslut 12 VDC till den borstlösa likströmsmotorns styrenhet. Ett indikatorljud hörs vid första uppstarten.
Figur 5: Fysisk koppling av det borstlösa PA-14-ställdonet
Grundinstallationen är nu klar; med hjälp av vippströmbrytaren kan ställdonet förlängas och dras in. Problemet med ett borstlöst likströmsmotorställdon är att den interna gränsbrytare kan inte stoppa strömmen till ställdonet som det gör för borstade likströmsmotorer. Detta beror på att strömmen som går in i PA-14 borstlösa motorn är trefas. Det PA-14 borstlösa elektriska ställdonet har inbyggd återkoppling av gränslägesbrytaren som kan användas med en PLC eller mikrokontroller för att indikera att ställdonet har nått slutet av sin rörelse. Återkopplingen fungerar som en omkopplare från normalt stängd till normalt öppen, vilket är avgörande för att integrera ett borstlöst PA-14-ställdon i verkliga applikationer.
Vi har också en artikel om Kontinuerligt förlänga och dra in ett ställdonslag med en borstlös likströmsmotor som referens med kodningsexempel.
Det nya och förbättrade PA-01 ministälldon (PA-14-uppgradering) är den nuvarande modellen vi erbjuder med en mängd olika fördelar. För en jämförelse, kolla in tabellerna nedan och uppgradera tryggt!
|
|
PA-01 |
PA-14 |
|
Dynamiska laddningsalternativ |
16, 28, 56, 112, 169, 225 lb |
35, 50, 75, 110, 150 lb |
|
Högsta belastning |
225 lb |
150 lb |
|
Snabbaste hastighet |
3.54 "/sec |
2.00"/sec |
|
Inträngningsskydd |
IP65 |
IP54 |
|
Strokealternativ |
1 varv till 40 varv |
1 varv till 40 varv |
|
Halleffektåterkoppling |
Frivillig |
Inga |
Koppla borstmotorer till vippbrytare
De flesta av våra elektriska linjära ställdon standardmodell med borstade likströmsmotorer. Den enkla användningen av borstade likströmsmotorer möjliggör en vippbrytare att kopplas in mellan likströmsuttaget strömförsörjning och borstmotor utan behov av ytterligare styrenhet.
Figur 6: Kopplingsschema för en vippströmbrytare till ett ställdon med borstmotor
Kopplingsschemat för linjära ställdon ovan kan uppnås genom att följa några steg:
- De övre vänstra och nedre högra terminalerna måste vara anslutna till jord på strömförsörjningen.
- De övre högra och nedre vänstra terminalerna måste vara anslutna till +12V-terminalen på strömförsörjningen.
- Mellan-höger och mitten-vänster terminaler måste anslutas till de två ingångarna från ställdonet.
Denna typ av koppling för ställdonsomkopplare gör det möjligt för operatören att ändra riktningen på den elektriska strömmen som kommer in i ställdonet för att ändra rörelseriktningen. För ett fysiskt exempel på en kopplingskrets för ställdon med en vippströmbrytare, den här videon är ett bra exempel.
Figur 7: Fysisk koppling av en vippströmbrytare till ett ställdon med borstmotor
Vad är den största skillnaden mellan borstade och borstlösa likströmsmotorer?
Borstmotorer använder kolborstar och en kommutator för att leverera ström till motorlindningarna, medan borstlösa likströmsmotorer (BLDC) använder elektroniska styrenheter för att växla ström. Borstmotorer är enklare, mer kostnadseffektiva och ger bra vridmoment vid låga hastigheter, medan borstlösa motorer har högre effektivitet, längre livslängd och tystare drift.
Vilken typ av motor är bäst för långvarig användning – borstmotor eller borstlös?
Borstlösa motorer är bättre för långvarig användning eftersom de inte har några borstar som slits ut. Detta minskar friktion, värme och underhållsbehov, vilket möjliggör betydligt längre livslängd jämfört med borstmotorer.
Vilka är de främsta fördelarna med borstlösa likströmsmotorer?
Borstlösa likströmsmotorer erbjuder högre effektivitet, längre livslängd, tystare prestanda och förbättrad hastighets- och vridmomentkontroll. De genererar också mindre värme och kräver lite eller inget underhåll, vilket gör dem idealiska för kontinuerliga eller precisionsapplikationer.
Vilka är nackdelarna med borstlösa motorer jämfört med borstade?
De största nackdelarna med borstlösa motorer är den högre initialkostnaden och behovet av en elektronisk styrenhet. Detta gör dem mer komplexa och dyrare att installera än borstlösa motorer, som är enklare och billigare för grundläggande tillämpningar med icke-kontinuerliga cykler.
Håller borstlösa motorer verkligen längre?
Ja. Eftersom de inte har borstar som slits ner genom friktion kan borstlösa motorer hålla längre än borstmotorer, särskilt i kontinuerliga eller krävande applikationer.
Är borstlösa motorer effektivare eller kraftfullare än borstade?
Borstlösa motorer är effektivare eftersom de slösar bort mindre energi som värme och bibehåller ett jämnt vridmoment. Medan båda typerna kan leverera stark prestanda, ger borstlösa konstruktioner bättre effekt-vikt-förhållande och jämnare drift totalt sett.
Är en borstlös motor värd det högre priset?
I de flesta fall, ja. Den högre initialkostnaden uppvägs av minskat underhåll, högre energieffektivitet och längre livslängd, vilket sänker den totala ägandekostnaden över tid.
Kräver borstlösa motorer mindre underhåll?
Ja. Eftersom det inte finns några borstar eller kommutatorer att byta ut kräver borstlösa motorer minimalt underhåll – vanligtvis bara regelbunden rengöring eller inspektion av damm och skräp.
Kan en borstlös motor överhettas, och hur kan det förhindras?
Borstlösa motorer kan överhettas av elektriska orsaker om de är överbelastade eller dåligt ventilerade så att värme från den elektriska strömmen inte kan komma ut, men detta är mindre vanligt än i borstlösa motorer, som kan överhettas av både mekaniska och elektriska orsaker. Överhettning kan förhindras genom att använda en lämplig kraftklassning och en korrekt klassad motorstyrenhet samt genom att säkerställa tillräckligt luftflöde.
Vilken typ av motor är bäst för linjära ställdon och automationssystem?
Borstlösa likströmsmotorer är generellt sett det bästa valet för linjära ställdon och automationssystem. De ger jämnare rörelse, högre effektivitet och längre livslängd – allt avgörande för precisa, kontinuerliga eller krävande applikationer. Borstlösa motorer är dock fortfarande ett bra alternativ för enkla eller lågkostnadsapplikationer där korta driftscykler förväntas.
Sammanfattningsvis
Borstdrivna DC-motorer har spolar i mitten som roterar runt permanentmagneter medan borstlösa DC-motorer har permanentmagneter i mitten som roterar runt spolarna. Den borstlösa motorkonstruktionen är bättre lämpad för applikationer som utnyttjar dess längre livslängd och högre energieffektivitet. För en enklare och smidigare drift kan applikationer med korta cykeltider dra nytta av den användarvänliga designen som finns i borstdrivna DC-motorer.
Om du har några frågor eller vill diskutera våra produkter ytterligare, tveka inte att kontakta oss! Vi är experter på det vi gör och vill se till att du hittar den bästa lösningen för din applikation.
sales@progressiveautomations.com | 1-800-676-6123