Ваши коллеги абсолютно правы: бесщеточные моторы действительно более эффективны, экономичны и изнашиваются медленнее по сравнению с другими типами двигателей.
Однако такие устройства сложнее по конструкции и дороже при поломке их будет сложнее починить.
Давайте обсудим плюсы и минусы бесщеточных двигателей по сравнению с традиционными, щеточными моделями.
Как устроен бесщеточный мотор
Такой двигатель называют бесщеточным или бесколлекторным, так как в его конструкции вместо механических щеток и коллектора используется электронная схема. В инструкциях к таким устройствам можно встретить аббревиатуру BLDC (brushless direct current), что означает «бесщеточный двигатель постоянного тока».
Отсутствие подвижных щеток снижает трение, износ и искрообразование, что значительно увеличивает срок службы таких моторов и устройств в целом.
Устройства с бесщеточными моторами работают за счет взаимодействия магнитов на роторе и обмоток на статоре, управляемых электронным контроллером. Далее подробнее о каждом из этих компонентов.
Ротор — единственная вращающаяся часть мотора. Внутри или на поверхности ротора располагаются один или несколько постоянных магнитов, создающих магнитное поле, приводящее двигатель в действие.
Статор — неподвижная часть двигателя, окружающая ротор. Он состоит из обмоток или катушек, через которые проходит электрический ток, создающий вращающееся магнитное поле.
Контроллер — главный элемент управления двигателя. Он регулирует подачу тока и определяет, когда и какие обмотки активировать, чтобы создать магнитное поле в нужный момент. Контроллер регулирует скорость и направление вращения ротора.
Датчики служат глазами контроллера, отслеживая положение ротора и передавая эту информацию в режиме реального времени. Контроллер использует эти данные для своевременной подачи тока на нужные катушки, обеспечивая плавное вращение ротора.
Как и у щеточного мотора, у бесщеточного есть статор и ротор, но отсутствуют щетки и коллектор.
Основные отличия бесщеточного двигателя от коллекторного
Главное отличие в том, что у бесколлекторного двигателя нет щеток передающих электрический ток на ротор. Щетки создают множество проблем: трение, износ и необходимость в частом обслуживании.
Эффективность. Бесщеточные моторы потребляют меньше энергии для выполнения равной работы в сравнении с коллекторными. Это особенно важно для устройств, работающих от аккумулятора. Например, беспроводная дрель с бесщеточным мотором будет функционировать дольше на одной зарядке по сравнению с моделью того же бренда, но с щеточным двигателем.
Износ. Поскольку у бесщеточных двигателей нет щеток, требующих регулярной замены, они изнашиваются значительно медленнее. Это значит, что дрель или шуруповерт с бесщеточным мотором прослужит дольше, что особенно важно при интенсивной эксплуатации или при профессиональной работе.
Безопасность. Отсутствие щеток, которые могут искрить при работе, делает бесщеточные двигатели более безопасными, особенно при высоких скоростях. Минимальный риск возгорания особенно важен на стройках, в мастерских или на заводах, где есть легковоспламеняющиеся материалы. Поэтому производители часто встраивают такие моторы в инструменты и оборудование, где безопасность является приоритетом.
В видео показано, как искрят инструменты с щеточным двигателем
Скорость. Благодаря точному электронному управлению и отсутствию трения щеток, бесщеточные моторы достигают более высоких скоростей, что важно для инструментов, где скорость выполнения задач имеет критическое значение.
Мощность. В отличие от коллекторных двигателей, бесщеточные моторы могут выдавать большую мощность при тех же размерах и весе устройства, благодаря более эффективному использованию электроэнергии и отсутствию потерь на трение.
Инструменты с бесщеточными моторами могут обрабатывать более твердые материалы и справляться с большими нагрузками, что делает их более универсальными.
Шум. Бесщеточные двигатели работают намного тише, поскольку в них отсутствуют щетки, создающие шум при трении о коллектор. Разница в уровне шума особенно ощутима, когда работа затягивается на несколько часов: с бесщеточным шуруповертом вы с меньшей вероятностью услышите жалобы от соседей. Проверено на практике: при одном из переездов сборка мебели ИКЕА в два часа ночи прошла почти незаметно.
Вибрации. Отсутствие трения между щетками и коллектором приводит к значительному снижению вибраций у бесщеточных двигателей. Это не только продлевает срок службы остальных компонентов устройства, но и улучшает комфорт пользователя. Минимальные вибрации в шуруповертах, например, позволяют более точно выполнять работу и меньше уставать при сборке мебели.
Стоимость обслуживания. Бесщеточные двигатели, имеющие меньше подвижных частей, реже выходят из строя, однако их ремонт обходится дороже. Щетки в коллекторных моторах требуют регулярной замены, но это можно сделать самостоятельно с минимальными затратами.
Частота обслуживания часто зависит от интенсивности использования устройства. Если вы будете использовать шуруповерт лишь несколько раз в год, разницу в стоимости ремонта вряд ли заметите.