Có gì khác nhau giữa một chiếc Brushless với Brushless Motor

Có gì khác nhau giữa một chiếc Brushless với Brushless Motor

Hình 1: Khác nhau giữa động cơ Brushless vs Brushless

Chổi quét vs động cơ Brushless, những khác biệt là gì

Các động cơ DC và động cơ DC là hai loại động cơ điện riêng biệt. Nói một cách đơn giản, sự khác biệt là động cơ đánh răng có chổi tiếp xúc điện, khiến động cơ quay. Mặt khác, động cơ brushless dựa vào thiết bị điện tử hơn là cọ để xoay động cơ. Một cách khác để mô tả nó là động cơ brushless có nam châm quay ở trung tâm, trong khi động cơ chổi quét có nam châm đứng yên ở bên ngoài.

Hình 1 cho thấy sự khác biệt trực quan giữa hai loại, tuy nhiên hoạt động của mỗi người cũng hoàn toàn khác nhau. Sự khác biệt chính giữa chúng là loại hình biểu cảm mà họ sử dụng:

1. Phương pháp đánh giá:
   • Động cơ chổi quét sử dụng bàn chải cơ học và một bộ giao hoán để chuyển hướng hiện tại trong các cuộn dây, lần lượt tạo ra một từ trường để tạo ra mô-men xoắn và xoay động cơ.
   • Mặt khác, các động cơ này sử dụng các cảm biến điện tử và cảm biến từ (ví dụ, cảm biến hiệu ứng Hall) để chuyển hướng hiện tại trong các cửa sổ mà không có bất kỳ tiếp xúc cơ học nào. Điều khiển điện tử này thường có dạng của một trình điều khiển bên ngoài hoặc một bộ điều khiển tốc độ điện tử tích hợp (ESC).
2. Hiệu quả:
   • Động cơ brushless nói chung hiệu quả hơn động cơ chải vì chúng không có ma sát và tổn thất năng lượng liên quan đến cọ và giao hoán tử. Điều này dẫn đến hiệu suất tốt hơn, runtimes dài hơn và tiêu thụ năng lượng giảm.
3. Bảo trì và tuổi thọ:
   • Động cơ chổi cần bảo trì nhiều hơn do hao mòn và rách trên bàn chải và giao hoán, mà cuối cùng có thể dẫn đến giảm hiệu suất và hỏng động cơ. Thay thế bàn chải là cần thiết để duy trì hiệu suất tối ưu.
   • Động cơ này có ít bộ phận di chuyển hơn và không có tiếp xúc cơ học, dẫn đến tuổi thọ dài hơn và giảm yêu cầu bảo trì.
4. Ồn ào và rung động:
   • Động cơ brushless thường tạo ra ít tiếng ồn và rung động so với các động cơ chổi hơn vì chúng không có chổi quét hoặc các bộ giao hoán có thể gây ra tiếng ồn cơ học.
5. Chi phí và độ phức:
   • Động cơ này thường đắt hơn và phức tạp do yêu cầu của các hệ thống điều khiển điện tử cho việc bắt đầu. Tuy nhiên, lợi thế của chúng về tính hiệu quả, tuổi thọ và bảo trì thường vượt trội hơn sự khác biệt về chi phí ban đầu.

Sơ đồ động cơ chổi

Trong rôto của một động cơ brushless, nam châm vĩnh cửu có mặt, trong khi stator chứa các cuộn dây. Sự sắp xếp này là ngược lại với các vị trí stator và rotor trong một động cơ DC.  Động cơ DC khởi động vòng quay khi dòng điện được cung cấp cho các cuộn dây thông qua bộ giao hoán và bàn chải. Khi động cơ thúc đẩy, các cặp chổi và các cặp chổi tiếp theo được nạp năng lượng, chỉ đạo dòng điện chảy vào các loại gió khác nhau và duy trì sự quay. Các động cơ Brushless đạt được yêu cầu mà không phụ thuộc vào bàn chải hoặc bộ giao hoán. Thay vào đó, chúng sử dụng các cảm biến cực từ (như các yếu tố Hall hoặc hiệu ứng Hall) để xác định vị trí từ cực từ của nam châm vĩnh cửu. Ngoài ra, các trình điều khiển được yêu cầu hướng dẫn dòng điện đi qua các cuộn dây theo các vị trí từ cực từ được phát hiện.

Nguyên tắc động cơ brushless

Để mô tả các nguyên lý quay của động cơ không chải, hãy xem xét một mô hình 2-cực đơn giản, mô hình ba pha như được mô tả trong Hình 2.

Các nam châm rotor bao gồm cả hai cực bắc và nam, mỗi cực có một góc cực từ 180 °. Cảm biến cực từ Hà, Hb, và Hc được bố trí 120 ° và phát hiện ra cực bắc của nam châm rotor, sau đó tạo ra một tín hiệu.

Về stator, cuộn dây phase-U, pha-V cuộn dây, và pha-W cuộn dây cũng được đặt 120 ° và được bù từ cảm biến cực từ của 60 °.

Khi dòng điện chạy từ mạch dẫn đến động cơ cho mỗi cuộn dây của stator, một cực nam được tạo ra trên phía trong đường kính của stator. Ngược lại, khi dòng điện chạy theo hướng ngược lại, một cực bắc được tạo ra trên đường kính bên trong của stator. Hình 3 minh họa điều kiện khi dòng điện chảy từ pha-U sang pha-V.

 Hình 3: Nguyên lý động cơ đánh răng đơn giản hóa

Phương pháp điều khiển của động cơ Brushless

Một động cơ brushless được điều khiển bởi một bộ điều khiển điện tử điều chỉnh sức mạnh được cung cấp cho động cơ. Sau đây là các bước cơ bản để kiểm soát một động cơ DC không chổi:

1. Cảm biến hiệu ứng Hall: Các động cơ Brushless sử dụng cảm biến Hall Effect để xác định vị trí của rotor và cung cấp phản hồi cho bộ điều khiển.
2. Báo cáo điện tử: Bộ điều khiển điện tử sử dụng thông tin từ các cảm biến hiệu ứng Hall để xác định trình tự thích hợp của dòng điện được cung cấp cho các cuộn dây stator.
3. Power MOSFEs hoặc IGBs: Bộ điều khiển sử dụng công suất MOSFET hoặc IGBs để chuyển đổi dòng điện được cung cấp cho các cuộn dây stator.
4. Các tín hiệu PWM: Bộ điều khiển sử dụng các tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ bằng cách điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu PWM.
5. Tín hiệu đầu vào: Bộ điều khiển nhận tín hiệu đầu vào từ một nguồn điều khiển, chẳng hạn như một vi điều khiển, để thiết lập tốc độ và hướng mong muốn của động cơ.

Phương pháp chính xác để kiểm soát một động cơ brushless phụ thuộc vào động cơ và bộ điều khiển cụ thể được sử dụng, nhưng các bước này cung cấp tổng quan tổng quát của quá trình.

Làm thế nào để kiểm soát tốc độ của một - motor

Tốc độ của một động cơ DC được điều khiển bằng cách điều chỉnh tần số của điện năng được cung cấp cho động cơ. Sau đây là những bước cơ bản để kiểm soát tốc độ của một động cơ không bầm:

1. Bộ điều khiển điện tử: Một bộ điều khiển điện tử được sử dụng để điều chỉnh năng lượng cung cấp cho động cơ.
2. Các tín hiệu PWM: Bộ điều khiển sử dụng các tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) để điều chỉnh tần số của điện được cung cấp cho động cơ. Bằng cách thay đổi chu kỳ làm việc của các tín hiệu PWM, điện áp trung bình áp dụng cho động cơ có thể thay đổi, điều này ảnh hưởng đến tốc độ của nó.
3. Tín hiệu đầu vào: Bộ điều khiển nhận tín hiệu đầu vào từ một nguồn điều khiển, chẳng hạn như một vi điều khiển, để thiết lập tốc độ mong muốn của động cơ.
4. Động cơ phản hồi: Trong một số trường hợp, một cơ chế phản hồi như một tachometer hoặc bộ mã hóa có thể được sử dụng để theo dõi tốc độ của động cơ và cung cấp phản hồi cho bộ điều khiển, sau đó có thể điều chỉnh các tín hiệu PWM để duy trì tốc độ không đổi.

Điều khiển tốc độ của một động cơ DC ít hơn liên quan đến việc điều chỉnh tần số của điện năng được cung cấp cho động cơ sử dụng tín hiệu PWM và điều khiển điện tử.

Loại bộ điều khiển nào bạn cần cho một động cơ đánh răng

Một động cơ DC ít yêu cầu một bộ điều khiển điện tử, thường được gọi là Electronic Speed Controller (ESC), để điều chỉnh sức mạnh được cung cấp cho động cơ. ESC chịu trách nhiệm cho các nhiệm vụ sau:

1. Giám sát vị trí của rotor: Động cơ Brushless sử dụng cảm biến Hall Effect để xác định vị trí của rotor và cung cấp phản hồi cho bộ điều khiển.
2. Reputation: Bộ điều khiển sử dụng thông tin từ các cảm biến Hall Effect để xác định trình tự thích hợp của dòng điện được cung cấp cho các cuộn dây stator.
3. Chuyển đổi năng lượng: Bộ điều khiển sử dụng power MOSFETs hoặc IGBs để chuyển đổi dòng điện được cung cấp cho các cuộn dây stator.
4. Điều khiển tốc độ: Bộ điều khiển sử dụng các tín hiệu Pulse điều chế độ rộng xung (PWM) để điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ bằng cách điều chỉnh chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu PWM.
5. Tín hiệu đầu vào: Bộ điều khiển nhận tín hiệu đầu vào từ một nguồn điều khiển, chẳng hạn như một vi điều khiển, để thiết lập tốc độ và hướng mong muốn của động cơ.

Vẽ sơ đồ động cơ

Hình 6: cấu trúc động cơ thâm tím

Một động cơ đánh răng là một loại động cơ điện DC bao gồm một số thành phần chính làm việc với nhau để chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Các thành phần chính của một động cơ chổi quét là rotor, stator, commutator, và bàn chải như được hiển thị trong Fig 6. Đây là mô tả của từng thành phần và cách chúng đóng góp vào cấu trúc của động cơ:

1. Rotor (Artrưởng): rotor, còn được gọi là rotor, là phần xoay của động cơ bị đánh răng. Nó bao gồm các cuộn dây quấn quanh một lõi sắt, tạo ra một nam châm điện khi dòng điện đi qua nó. Từ trường của rotor tương tác với từ trường của stator, tạo ra mô-men xoắn và làm cho rotor quay, điều khiển trục động cơ.
2. Stator: stator là phần đứng yên của động cơ bị đánh răng. Nó chứa các nam châm vĩnh cửu, thường được gắn trên bề mặt bên trong, cung cấp một từ trường cố định. Từ trường của stator tương tác với từ trường của rotor, tạo ra mô-men xoắn cần thiết cho vòng quay.
3. Bộ giao hoán: Bộ giao hoán là một thành phần quan trọng của một động cơ bị đánh răng, chịu trách nhiệm chuyển đổi hướng hiện tại trong các cuộn dây rotor. Nó là một xi lanh kim loại phân đoạn gắn với rotor, với mỗi đoạn kết nối với một đầu của các cuộn dây rotor. Khi rôto quay, bộ giao hoán quay cùng với nó, làm cho tiếp xúc với bàn chải.
4. Chổi quét: Brushes là các thành phần cố định, dẫn duy trì tiếp xúc điện với bộ giao hoán quay. Chúng thường được làm bằng cacbon hoặc graphit, đảm bảo ma sát thấp và mặc. Các chổi quét cung cấp kết nối điện giữa nguồn điện và các cuộn dây rotor thông qua bộ giao hoán. Khi bộ giao hoán quay, các vết cọ trượt trên bề mặt của nó, liên tục tích năng các cuộn dây rotor khác nhau, lần lượt làm cho từ trường của rotor phải chuyển đổi và duy trì vòng quay.

Một động cơ bị đánh răng bao gồm một rotor có cuộn dây vết thương, một stator với nam châm vĩnh cửu, một bộ giao hoán, và chổi cọ. Sự tương tác giữa các từ trường của rotor và stator tạo ra mô-men xoắn, trong khi bộ giao hoán và chổi quét làm việc với nhau để chuyển đổi dòng điện trong các cuộn dây rotor, đảm bảo quay liên tục.

Nguyên tắc đằng sau động cơ Brushed

Các động cơ DC sử dụng các cuộn dây nối dây để tạo ra một từ trường. Trong một động cơ bị đánh răng, các cuộn dây này được gắn vào rotor, nó được tự do xoay và dẫn động một trục. Thông thường, các cuộn dây được quấn quanh một lõi sắt, mặc dù một số động cơ đánh răng là "không có gì", với những cuộn dây tự hỗ trợ. Phần tĩnh của động cơ, được gọi là "stator," sử dụng các nam châm vĩnh cửu để thiết lập một từ trường cố định. Các nam châm này thường nằm trên bề mặt bên trong của stator, xung quanh rotor. Fig 7 thể hiện chi tiết hơn.

Để tạo ra mô-men xoắn và làm cho rôto quay, từ trường của rotor phải liên tục xoay, tương tác với trường cố định của stator thông qua lực hút và đẩy. Một công tắc điện trượt tạo điều kiện cho trường quay này. Công tắc này bao gồm một Bộ giao hoán, thường là một tiếp xúc phân đoạn gắn trên rôto, và bàn chải cố định gắn trên stator.

Hình 7:Nguyên tắc đằng sau động cơ Brushed

Làm thế nào để kiểm soát tốc độ của một brashed motor

Tốc độ của một động cơ DC có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh điện áp được áp dụng cho các thiết bị đầu cuối của nó. Sau đây là những bước cơ bản để kiểm soát tốc độ của một động cơ DC bị đánh răng:

1. Nguồn cung cấp điện: Một nguồn cung cấp điện DC được kết nối với các thiết bị đầu cuối động cơ để cung cấp điện năng cần thiết để quay động cơ.
2. Điều khiển tốc: Để kiểm soát tốc độ của động cơ, điện áp áp dụng cho động cơ có thể được điều chỉnh bằng cách sử dụng một điện trở hoặc điều chế độ rộng xung (PWM) tín hiệu được hiển thị trong Fig 8.  Điện áp thấp áp dụng cho động cơ, nó sẽ quay chậm hơn. Chúng tôi đã viết một bài báo riêng về Bộ điều khiển tốc độ
3. Tín hiệu đầu vào: Điện áp áp dụng cho động cơ có thể được điều khiển bằng tín hiệu đầu vào từ một nguồn điều khiển, chẳng hạn như một vi điều khiển, để thiết lập tốc độ mong muốn.
4. Điều khiển phản hồi: Trong một số trường hợp, một cơ chế phản hồi như một tachometer hoặc bộ mã hóa có thể được sử dụng để theo dõi tốc độ của động cơ và cung cấp phản hồi cho một bộ điều khiển, sau đó có thể điều chỉnh điện áp để duy trì tốc độ không đổi.

Kiểm soát tốc độ của một vết thâm tím Động cơ DC liên quan đến việc điều chỉnh điện áp được áp dụng cho các thiết bị đầu cuối của nó, hoặc trực tiếp hoặc bằng cách sử dụng một cơ chế phản hồi

Hình 8: Điều khiển tốc độ của một động cơ đánh răng

Tóm lại, một động cơ DC không có răng đòi hỏi một chiếc máy điều khiển tốc độ điện tử (ESC) để điều chỉnh năng lượng cung cấp cho động cơ và kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của nó.

Làm thế nào để chuyển một động cơ bị thâm đến một công tắc

Một cách điển hình để điều khiển một động cơ đánh răng là sử dụng công tắc Rocker.Ở dưới cùng của công tắc bạn sẽ thấy 6 thiết bị kết nối, như được nhìn dưới đây, sẽ xếp hàng với sơ đồ mạch của DPDT công tắc ở trên.Nếu công tắc được bấm vào vị trí phía trước, các đầu nối hàng đầu và giữa sẽ được kết nối bên trong nút chuyển; nếu công tắc được bấm vào vị trí phía sau, các kết nối đáy và giữa sẽ được kết nối; và nếu công tắc ở vị trí giữa, công tắc sẽ mở.

 Dưới đây là sơ đồ dây dẫn hiển thị 2 động cơ bị đánh răng kết nối với công tắc

Sơ đồ dây của mặt sau của công tắc rocker được hiển thị bên dưới

Đắt tiền hơn, một động cơ thâm tím hoặc bàn tay

Nói chung, động cơ DC tốn kém hơn so với động cơ DC. Sự khác biệt về chi phí có thể được quy cho sự phức tạp của hệ thống vận động boshless, đòi hỏi các thành phần bổ sung như bộ điều khiển điện tử (ESC) và cảm biến Hall Effect. Các ESC và các cảm biến bổ sung vào chi phí của hệ thống, cũng như quá trình sản xuất tinh vi hơn cần thiết cho động cơ brushless.

Tuy nhiên, mặc dù giá thành cao hơn, động cơ brushless thường cung cấp một số lợi thế hơn các động cơ thâm tím, bao gồm hiệu quả cao hơn, tuổi thọ dài hơn và hiệu suất tốt hơn, đặc biệt là trong các ứng dụng tốc độ cao và mô-men xoắn cao. Kết quả là, chi phí cao hơn của động cơ này thường có thể được bù đắp bằng chi phí hoạt động thấp hơn và độ tin cậy được cải thiện.

Trong kết luận, chi phí của các động cơ thâm tím và bàn chải thay đổi tùy thuộc vào các ứng dụng và yêu cầu cụ thể. Động cơ brushless nói chung là đắt tiền hơn nhiều, nhưng chúng có thể cung cấp nhịp sống lâu hơn và hiệu quả hơn. Động cơ chổi quét là lý tưởng cho hầu hết các ứng dụng kiểu ngày, và đối với những người không có tính phí điện. Bạn có thể tìm thấy các động cơ không chổi được sử dụng cho xe điện và các hệ thống khác, nơi yêu cầu tuổi thọ rất dài (nhiều thập kỷ), nhưng bên ngoài điều này, bạn sẽ thấy động cơ Brushed chiếm 95% thị trường động cơ.

Kiểm tra các thiết bị truyền động tuyến tính ở đây.