nieuws

1. Gelijkstroommotor met borstels

Bij borstelmotoren gebeurt dit met een roterende schakelaar op de motoras, de commutator. Deze bestaat uit een roterende cilinder of schijf die is verdeeld in meerdere metalen contactsegmenten op de rotor. De segmenten zijn verbonden met geleidende wikkelingen op de rotor. Twee of meer stationaire contacten, borstels genaamd, gemaakt van een zachte geleider zoals grafiet, drukken tegen de commutator en maken glijdend elektrisch contact met opeenvolgende segmenten naarmate de rotor draait. De borstels leveren selectief elektrische stroom aan de wikkelingen. Terwijl de rotor draait, selecteert de commutator verschillende wikkelingen en wordt de stroom in een bepaalde richting naar een specifieke wikkeling geleid, zodat het magnetische veld van de rotor niet is uitgelijnd met de stator en een koppel in één richting creëert.

2. Borstelloze gelijkstroommotor

Bij borstelloze gelijkstroommotoren vervangt een elektronisch servosysteem de mechanische commutatorcontacten. Een elektronische sensor detecteert de hoek van de rotor en stuurt halfgeleiderschakelaars aan, zoals transistoren, die de stroom door de wikkelingen schakelen. Hierbij wordt de stroomrichting omgekeerd of, in sommige motoren, volledig uitgeschakeld, zodat de elektromagneten koppel in één richting genereren. Door het ontbreken van het glijdende contact hebben borstelloze motoren minder wrijving en een langere levensduur; hun levensduur wordt alleen beperkt door de levensduur van de lagers.

Gelijkstroommotoren met borstels ontwikkelen een maximaal koppel in stilstand, dat lineair afneemt naarmate de snelheid toeneemt. Sommige beperkingen van motoren met borstels kunnen worden ondervangen door borstelloze motoren; deze omvatten een hoger rendement en een lagere gevoeligheid voor mechanische slijtage. Deze voordelen gaan echter ten koste van mogelijk minder robuuste, complexere en duurdere besturingselektronica.

Een typische borstelloze motor heeft permanente magneten die rond een vast anker draaien, waardoor problemen met het aansluiten van stroom op het bewegende anker worden voorkomen. Een elektronische controller vervangt de commutator van de gelijkstroommotor met borstels, die continu de fase naar de wikkelingen schakelt om de motor draaiende te houden. De controller zorgt voor een vergelijkbare getimede stroomverdeling door gebruik te maken van een halfgeleidercircuit in plaats van het commutatorsysteem.

Borstelloze motoren bieden diverse voordelen ten opzichte van gelijkstroommotoren met borstels, waaronder een hoge koppel-gewichtsverhouding, een hogere efficiëntie (meer koppel per watt), een grotere betrouwbaarheid, minder geluid, een langere levensduur door het voorkomen van slijtage aan borstels en commutatoren, en het voorkomen van ioniserende vonken.
commutator, en een algehele vermindering van elektromagnetische interferentie (EMI). Doordat er geen wikkelingen op de rotor zitten, worden deze niet blootgesteld aan centrifugale krachten, en omdat de wikkelingen door de behuizing worden ondersteund, kunnen ze door geleiding worden gekoeld, waardoor er geen luchtstroom in de motor nodig is voor koeling. Dit betekent op zijn beurt dat de interne onderdelen van de motor volledig kunnen worden ingesloten en beschermd tegen vuil of andere vreemde stoffen.

De commutatie van borstelloze motoren kan softwarematig worden geïmplementeerd met behulp van een microcontroller, of alternatief met analoge of digitale circuits. Commutatie met elektronica in plaats van borstels biedt meer flexibiliteit en mogelijkheden die niet beschikbaar zijn bij gelijkstroommotoren met borstels, waaronder snelheidsbegrenzing, microstepping voor langzame en nauwkeurige bewegingsregeling en een houdkoppel in stilstand. De controllersoftware kan worden aangepast aan de specifieke motor die in de toepassing wordt gebruikt, wat resulteert in een hogere commutatie-efficiëntie.

Het maximale vermogen dat aan een borstelloze motor kan worden geleverd, wordt vrijwel uitsluitend beperkt door warmte; [bronvermelding nodig] te veel warmte verzwakt de magneten en beschadigt de isolatie van de wikkelingen.

Bij het omzetten van elektriciteit in mechanische energie zijn borstelloze motoren efficiënter dan motoren met borstels, voornamelijk door de afwezigheid van borstels. Dit vermindert het energieverlies door wrijving. De verbeterde efficiëntie is het grootst in het onbelaste en lichtbelaste gedeelte van de prestatiecurve van de motor.

De omstandigheden en eisen waaronder fabrikanten borstelloze gelijkstroommotoren gebruiken, omvatten onderhoudsvrije werking, hoge snelheden en gebruik in omgevingen waar vonkvorming gevaarlijk is (bijvoorbeeld explosieve omgevingen) of waar het elektronisch gevoelige apparatuur kan beschadigen.

De constructie van een borstelloze motor lijkt op die van een stappenmotor, maar de motoren vertonen belangrijke verschillen als gevolg van verschillen in implementatie en werking. Waar stappenmotoren vaak worden gestopt met de rotor in een bepaalde hoekpositie, is een borstelloze motor doorgaans bedoeld om continu te roteren. Beide motortypes kunnen een rotorpositiesensor hebben voor interne feedback. Zowel een stappenmotor als een goed ontworpen borstelloze motor kunnen een eindig koppel behouden bij een toerental van nul.