ข่าว

1. มอเตอร์กระแสตรงแบบแปรงถ่าน

ในมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน การทำงานนี้ทำได้โดยใช้สวิตช์แบบหมุนบนเพลาของมอเตอร์ที่เรียกว่าคอมมิวเทเตอร์ คอมมิวเทเตอร์ประกอบด้วยทรงกระบอกหรือแผ่นดิสก์ที่หมุนได้ ซึ่งแบ่งออกเป็นส่วนสัมผัสโลหะหลายส่วนบนโรเตอร์ ส่วนต่างๆ เหล่านี้เชื่อมต่อกับขดลวดตัวนำบนโรเตอร์ หน้าสัมผัสคงที่สองหรือมากกว่านั้นที่เรียกว่าแปรงถ่าน ทำจากตัวนำอ่อน เช่น กราไฟต์ จะกดกับคอมมิวเทเตอร์ ทำให้เกิดการสัมผัสทางไฟฟ้าแบบเลื่อนกับส่วนต่างๆ ที่อยู่ติดกันขณะที่โรเตอร์หมุน แปรงถ่านจะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับขดลวดอย่างเลือกสรร เมื่อโรเตอร์หมุน คอมมิวเทเตอร์จะเลือกขดลวดที่แตกต่างกัน และกระแสไฟฟ้าในทิศทางที่กำหนดจะถูกส่งไปยังขดลวดที่กำหนด เพื่อให้สนามแม่เหล็กของโรเตอร์ยังคงไม่ตรงกับสเตเตอร์ และสร้างแรงบิดในทิศทางเดียว

2. มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน

ในมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน ระบบเซอร์โวอิเล็กทรอนิกส์จะเข้ามาแทนที่หน้าสัมผัสคอมมิวเทเตอร์เชิงกล เซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์จะตรวจจับมุมของโรเตอร์และควบคุมสวิตช์เซมิคอนดักเตอร์ เช่น ทรานซิสเตอร์ ซึ่งจะสลับกระแสไฟฟ้าผ่านขดลวด โดยอาจกลับทิศทางของกระแส หรือในบางมอเตอร์อาจปิดกระแสไปเลย เมื่อถึงมุมที่ถูกต้องเพื่อให้แม่เหล็กไฟฟ้าสร้างแรงบิดในทิศทางเดียว การกำจัดหน้าสัมผัสแบบเลื่อนทำให้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีแรงเสียดทานน้อยลงและมีอายุการใช้งานยาวนานขึ้น อายุการใช้งานของมอเตอร์เหล่านี้ถูกจำกัดด้วยอายุการใช้งานของตลับลูกปืนเท่านั้น

มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านจะสร้างแรงบิดสูงสุดเมื่อหยุดนิ่ง และจะลดลงอย่างเป็นเส้นตรงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ข้อจำกัดบางประการของมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านสามารถแก้ไขได้ด้วยมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน เช่น ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและความเสี่ยงต่อการสึกหรอทางกลน้อยลง ข้อดีเหล่านี้มาพร้อมกับข้อเสียคือ อาจมีความทนทานน้อยกว่า ซับซ้อนกว่า และมีราคาแพงกว่าในส่วนของอุปกรณ์ควบคุมอิเล็กทรอนิกส์

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านทั่วไปมีแม่เหล็กถาวรที่หมุนรอบแกนหมุนคงที่ ซึ่งช่วยขจัดปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการต่อกระแสไฟฟ้าเข้ากับแกนหมุนที่เคลื่อนที่ ส่วนมอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านนั้น จะใช้ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์แทนชุดคอมมิวเทเตอร์ ซึ่งทำหน้าที่สลับเฟสไปยังขดลวดอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มอเตอร์หมุน ตัวควบคุมนี้ทำหน้าที่กระจายพลังงานตามเวลาที่กำหนดในลักษณะเดียวกัน โดยใช้วงจรโซลิดสเตทแทนระบบคอมมิวเทเตอร์

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีข้อดีหลายประการเหนือกว่ามอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน ได้แก่ อัตราส่วนแรงบิดต่อน้ำหนักสูงกว่า ประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นทำให้ได้แรงบิดต่อวัตต์มากขึ้น ความน่าเชื่อถือสูงขึ้น ลดเสียงรบกวน อายุการใช้งานยาวนานขึ้นเนื่องจากขจัดปัญหาการสึกหรอของแปรงถ่านและคอมมิวเทเตอร์ และขจัดประกายไฟที่ก่อให้เกิดไอออน
คอมมิวเทเตอร์ และการลดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (EMI) โดยรวม เนื่องจากไม่มีขดลวดบนโรเตอร์ จึงไม่ได้รับแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง และเนื่องจากขดลวดได้รับการรองรับโดยตัวเรือน จึงสามารถระบายความร้อนด้วยการนำความร้อนได้ โดยไม่จำเป็นต้องมีกระแสลมภายในมอเตอร์เพื่อระบายความร้อน ซึ่งหมายความว่าชิ้นส่วนภายในของมอเตอร์สามารถปิดสนิทและได้รับการปกป้องจากสิ่งสกปรกหรือสิ่งแปลกปลอมอื่นๆ ได้

การสลับกระแสของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามารถทำได้โดยใช้ซอฟต์แวร์ผ่านไมโครคอนโทรลเลอร์ หรืออาจใช้วงจรอนาล็อกหรือดิจิทัลก็ได้ การสลับกระแสด้วยอิเล็กทรอนิกส์แทนแปรงถ่านช่วยให้มีความยืดหยุ่นและคุณสมบัติมากกว่ามอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่าน รวมถึงการจำกัดความเร็ว การทำงานแบบไมโครสเต็ปสำหรับการควบคุมการเคลื่อนที่ช้าและละเอียด และแรงบิดคงที่เมื่อหยุดนิ่ง ซอฟต์แวร์ควบคุมสามารถปรับแต่งให้เหมาะสมกับมอเตอร์ที่ใช้ในงานนั้นๆ ได้ ทำให้ประสิทธิภาพการสลับกระแสสูงขึ้น

กำลังสูงสุดที่สามารถใช้กับมอเตอร์ไร้แปรงถ่านนั้นถูกจำกัดเกือบทั้งหมดด้วยความร้อน [ต้องการแหล่งอ้างอิง] ความร้อนที่มากเกินไปจะทำให้แม่เหล็กอ่อนลงและจะทำให้ฉนวนของขดลวดเสียหาย

เมื่อแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล มอเตอร์ไร้แปรงถ่านจะมีประสิทธิภาพมากกว่ามอเตอร์มีแปรงถ่านเป็นหลัก เนื่องจากไม่มีแปรงถ่าน ซึ่งช่วยลดการสูญเสียพลังงานกลเนื่องจากแรงเสียดทาน ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นนี้จะสูงสุดในบริเวณที่ไม่มีโหลดและโหลดต่ำของกราฟประสิทธิภาพของมอเตอร์

สภาพแวดล้อมและข้อกำหนดที่ผู้ผลิตใช้มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน ได้แก่ การทำงานที่ไม่ต้องบำรุงรักษา ความเร็วสูง และการทำงานในสถานที่ที่การเกิดประกายไฟเป็นอันตราย (เช่น สภาพแวดล้อมที่อาจเกิดการระเบิดได้) หรืออาจส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ไวต่อประกายไฟ

โครงสร้างของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านคล้ายกับมอเตอร์สเต็ปเปอร์ แต่ทั้งสองชนิดมีความแตกต่างที่สำคัญเนื่องจากวิธีการใช้งานและการทำงานที่แตกต่างกัน ในขณะที่มอเตอร์สเต็ปเปอร์มักจะหยุดเมื่อโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งเชิงมุมที่กำหนดไว้ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมักถูกออกแบบมาเพื่อให้หมุนอย่างต่อเนื่อง มอเตอร์ทั้งสองประเภทอาจมีเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์สำหรับการป้อนกลับภายใน ทั้งมอเตอร์สเต็ปเปอร์และมอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถรักษาแรงบิดที่จำกัดไว้ที่ความเร็วรอบศูนย์ได้