Warum verwenden Elektrowerkzeuge (z. B. Handbohrmaschinen, Winkelschleifer usw.) im Allgemeinen Bürstenmotoren anstelle von bürstenlosen Motoren? Wenn Sie verstehen wollen, ist dies wirklich nicht in ein oder zwei Sätzen klar.
Gleichstrommotoren werden in Bürstenmotoren und bürstenlose Motoren unterteilt. Die hier erwähnte "Bürste" bezieht sich auf Kohlebürsten. Wie sieht die Kohlebürste aus?
Warum brauchen Gleichstrommotoren Kohlebürsten? Was ist der Unterschied zwischen Kohlebürsten und keinen Kohlebürsten? Lass uns weitermachen!
Prinzip des DC-Bürstenmotors
Wie in Abbildung 1 gezeigt, ist dies ein strukturelles Modelldiagramm eines DC-Bürstenmotors. Zwei feste heterosexuelle Magnete, in der Mitte ist eine Spule platziert, und die beiden Enden der Spule sind jeweils mit zwei halbkreisförmigen Kupferringen verbunden. Die beiden Enden des Kupferrings stehen in Kontakt mit den feststehenden Kohlebürsten, und dann werden die beiden Enden der Kohlebürsten jeweils mit einer Gleichstromversorgung verbunden.
Nach dem Anschließen an die Stromversorgung wird der Strom durch den Pfeil in Abbildung 1 angezeigt. Gemäß der Linksregel wird die gelbe Spule einer vertikal nach oben gerichteten elektromagnetischen Kraft ausgesetzt; Die blaue Spule wird einer vertikal nach unten gerichteten elektromagnetischen Kraft ausgesetzt. Der Motorrotor beginnt sich im Uhrzeigersinn zu drehen, nachdem er sich um 90 Grad gedreht hat, wie in Abbildung 2 gezeigt:
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Kohlebürste gerade in der Lücke zwischen den beiden Kupferringen und die gesamte Spulenschleife ist stromlos. Unter der Trägheitswirkung dreht sich der Rotor jedoch weiter.
Wenn sich der Rotor unter Trägheitswirkung in die obige Position dreht, ist der Spulenstrom in Abbildung 3 dargestellt. Gemäß der Regel der linken Hand wird die blaue Spule einer vertikal nach oben gerichteten elektromagnetischen Kraft ausgesetzt; Die gelbe Spule wird einer vertikal nach unten gerichteten elektromagnetischen Kraft ausgesetzt. Der Motorrotor dreht sich weiter im Uhrzeigersinn, nachdem er sich um 90 Grad gedreht hat, wie in Abbildung 4 gezeigt:
Zu diesem Zeitpunkt befindet sich die Kohlebürste gerade in der Lücke zwischen den beiden Kupferringen und die gesamte Spulenschleife ist stromlos. Unter der Trägheitswirkung dreht sich der Rotor jedoch weiter. Wiederholen Sie dann die obigen Schritte, und der Zyklus wird fortgesetzt.
Bürstenloser Gleichstrommotor
Wie in Abbildung 5 gezeigt, ist dies ein strukturelles Modelldiagramm eines bürstenlosen Gleichstrommotors. Es besteht aus einem Stator und einem Rotor, wobei sich auf dem Rotor ein Magnetpolpaar befindet; Es gibt viele Spulensätze, die auf den Stator gewickelt sind, und es gibt 6 Spulensätze in der Figur.
Wenn wir Strom zu den Statorspulen 2 und 5 leiten, erzeugen die Spulen 2 und 5 ein Magnetfeld, und der Stator entspricht einem Stabmagneten, wobei 2 der S-Pol (Südpol) und 5 der N-Pol (Nordpol) ist. Pole. Da sich die Magnetpole des gleichen Geschlechts anziehen, dreht sich der N-Pol des Rotors in die Position von Spule 2 und der S-Pol des Rotors in die Position von Spule 5, wie in Abbildung 6 gezeigt.
Dann entfernen wir den Strom der Statorspule 2,5 und leiten den Strom dann an die Statorspule 3,6 weiter. Zu diesem Zeitpunkt erzeugen die Spulen 3 und 6 ein Magnetfeld, und der Stator entspricht einem Stabmagneten, bei dem 3 der S-(Süd-)Pol und 6 der N-(Nord-)Pol ist. Da sich die Magnetpole des gleichen Geschlechts anziehen, dreht sich der N-Pol des Rotors in die Position von Spule 3 und der S-Pol des Rotors in die Position von Spule 6, wie in Abbildung 7 gezeigt.
Auf die gleiche Weise wird der Strom von den Statorspulen 3 und 6 entfernt, und dann werden die Statorspulen 4 und 1 bestromt. Zu diesem Zeitpunkt erzeugen die Spulen 4 und 1 ein Magnetfeld, und der Stator entspricht einem Stabmagneten, wobei 4 der S-(Süd-)Pol und 1 der N-(Nord-)Pol ist. Da sich entgegengesetzte Magnetpole anziehen, dreht sich der N-Pol des Rotors in die Position der Spule 4 und der S-Pol des Rotors dreht sich in die Position der Spule 1.
Bisher hat der Motor einen halben Kreis gedreht ... der zweite Halbkreis ist der gleiche wie das vorherige Prinzip, also werde ich es hier nicht wiederholen. Wir können den bürstenlosen DC-Motor einfach so verstehen, dass er eine Karotte vor einem Esel fischt, sodass sich der Esel immer auf die Karotte zubewegt.
Wie können wir verschiedene Spulen zu unterschiedlichen Zeiten mit genauen Strömen versorgen? Dies erfordert eine Stromkommutierungsschaltung ... Ich werde hier nicht ins Detail gehen.
Vergleich von Vor- und Nachteilen
DC-Bürstenmotor: schneller Start, rechtzeitiges Bremsen, gleichmäßige Drehzahlregelung, einfache Steuerung, einfache Struktur und günstiger Preis. Der Punkt ist billig! Billiger Preis! Billiger Preis! Darüber hinaus hat es einen großen Anlaufstrom, ein großes Drehmoment (Rotationskraft) bei niedrigen Geschwindigkeiten und kann eine schwere Last tragen.
Aufgrund der Reibung zwischen der Kohlebürste und dem Kommutator ist der DC-Bürstenmotor jedoch anfällig für Funken, Hitze, Rauschen, elektromagnetische Interferenz mit der äußeren Umgebung und hat einen geringen Wirkungsgrad und eine kurze Lebensdauer. Da es sich bei Kohlebürsten um Verbrauchsmaterialien handelt, sind sie störanfällig und müssen nach einiger Zeit ausgetauscht werden.
Bürstenloser Gleichstrommotor: Da der bürstenlose Gleichstrommotor die Kohlebürste eliminiert, ist er geräuscharm, wartungsfrei, hat eine geringe Ausfallrate, eine lange Lebensdauer, Laufzeit und Spannung sind relativ stabil und die Interferenz mit Funkgeräten ist gering. Aber es ist teuer! Teuer! Teuer!
Elektrowerkzeuge sind sehr häufig verwendete Werkzeuge im täglichen Leben. Es gibt viele Arten von Marken und einen harten Wettbewerb. Jeder ist sehr preisbewusst. Darüber hinaus müssen Elektrowerkzeuge eine schwere Last tragen und müssen ein großes Anlaufdrehmoment haben, wie beispielsweise elektrische Handbohrmaschinen und Schlagbohrmaschinen. Sonst läuft beim Bohren der Motor leicht nicht mehr, weil der Bohrer klemmt.
Stellen Sie sich vor, ein Gleichstrommotor mit Bürsten ist billig, hat ein großes Anlaufdrehmoment und kann schwere Lasten tragen. Obwohl ein bürstenloser Motor eine geringe Ausfallrate und eine lange Lebensdauer hat, ist er teuer und sein Anlaufdrehmoment ist einem Motor mit Bürsten weit unterlegen. Wenn du wählen könntest, wie würdest du wählen? Ich denke, die Antwort liegt auf der Hand.
