Motor fără perii

Element principal: motor DC .

Un motor al unui player pentru dischetă de 3½ inci. Bobinele, dispuse radial, sunt formate dintr-un fir de cupru acoperit cu izolație albastră, în timp ce rotorul echilibrat (dreapta sus) a fost îndepărtat și dat peste cap. Inelul gri din interiorul rotorului este un magnet permanent.

Motorul fără perii („fără perii”) este un motor electric cu curent continuu (BLDCM, Motor cu curent continuu fără perii) având un rotor cu magnet permanent. Spre deosebire de un motor cu perii, acesta nu are nevoie de contacte electrice glisante (perii) pe arborele rotorului pentru a funcționa.

Comutarea curentului care circulă în înfășurările statorului și, prin urmare, variația orientării câmpului magnetic generat de acestea, are loc electronic. Acest lucru are ca rezultat o rezistență mecanică mai mică, elimină posibilitatea formării scânteilor pe măsură ce viteza de rotație crește și reduce considerabil nevoia de întreținere periodică.

Un motor foarte similar este motorul pas cu pas , care diferă de motorul fără perii prin faptul că înfășurările statorului nu sunt toate alimentate în același timp, ci într-un mod ciclic, astfel încât câmpurile magnetice generate de acestea determină o rotație a rotorului obținând o poziționarea precisă a aceluiași.
Un alt motor similar, în construcție, dar nu în funcțiune, este motorul sincron , care este alimentat de curent alternativ și trebuie condus la viteza sincronă sau accelerat prin intermediul unui invertor.

Descriere

Curbele caracteristice ale unui motor fără perii de foarte mică putere

Într-un motor cu perii, contactul mecanic al periilor cu colectorul rotativ pe axa rotorului închide circuitul electric între sursa de alimentare și înfășurările de pe rotor inversând periodic direcția de circulație a curentului în rotațiile înfășurărilor rotorului. , realizând astfel inversiunea forțelor electrodinamice care acționează asupra bobinelor în sine.

Într-un motor fără perii, rotorul nu are înfășurare și este în schimb echipat cu magneți permanenți, în timp ce câmpul magnetic generat de înfășurările de pe stator este variabil. Deoarece motorul funcționează în curent continuu, pentru a realiza rotația câmpului magnetic generat în stator, un circuit electronic, compus dintr-un banc de tranzistoare de putere controlat de un microcontroler care controlează comutarea curentului, comandă inversarea curentului și, prin urmare, rotația câmpului magnetic. Deoarece controlerul trebuie să cunoască poziția rotorului față de stator pentru a determina orientarea care trebuie dată câmpului magnetic, acesta este de obicei conectat la un senzor de efect Hall , cum ar fi Pick-up-ul sau la un dispozitiv mai precis rezolvarea arborelui gol.

Eficiența acestor mașini este în medie mai mare decât motoarele asincrone cu curent continuu, iar eficiența poate ajunge la 0,98. ^[1]

Aplicații

Curbele caracteristice ale motorului butucului roții fără perii, după cum se poate vedea, caracteristicile sunt diferite în funcție de tipul de lucru, indiferent dacă este prelungit și constant în timp sau tipul impulsiv

Există aplicații navale ale acestor motoare cu tehnologii supraconductoare care au puteri de ordinul MW . În ultimul timp, acestea sunt utilizate pe scară largă în domeniul industrial și utilizate în mașini automate care necesită mișcări precise și rapide cu dimensiuni decisiv limitate și o mare versatilitate, oferite și de echipamente de control programabile foarte sofisticate care oferă controlul complet și diagnosticarea motorului.

Acest tip de motor este utilizat în Formula E ^[2] .

Recent, datorită impulsului comercial legat de cererea de produse cu eficiență energetică ridicată din sectorul civil, acestea au fost introduse pe piața de aer condiționat și refrigerare , unde pot obține beneficii mari în ceea ce privește consumul în favoarea utilizatorilor mari (pentru exemplu: distribuția mare organizată care le poate instala pe ventilatoarele care funcționează pe schimbătoarele dulapurilor frigorifice; birouri mari, care le pot instala în ventiloconvectoarele utilizate în sistemele de climatizare distribuite).

Odată cu scăderea costurilor sistemelor electronice de comandă, produse de economiile de scară, a devenit semnificativă comoditatea mai mare și, prin urmare, extinderea utilizării motoarelor fără perii pentru conducerea bicicletelor, motocicletelor și vehiculelor cu tracțiune electrică.

Beneficii

Primul avantaj semnificativ se referă la durata de viață așteptată a motorului, deoarece periile sunt „punctul slab” al unui motor electric. Absența periilor elimină, de asemenea, principala sursă de zgomot electromagnetic prezent în motoarele electrice de curent continuu.

Amprenta este limitată în raport cu puterea și mai presus de toate în raport cu cuplul pe care aceste motoare sunt capabile să-l furnizeze. Din punct de vedere al eficienței, motoarele fără perii funcționează întotdeauna în condiții de performanță optime. Neavând să genereze câmpul magnetic al rotorului, acestea au o eficiență mai mare. Absența scânteilor este esențială atunci când motorul funcționează în medii saturate cu compuși organici volatili, cum ar fi combustibili .

La acest tip de motoare magneții permanenți sunt poziționați pe rotor și sunt realizați cu materiale speciale care permit să aibă o inerție a rotorului foarte redusă, ceea ce permite să aibă un control extrem de precis atât în viteză, cât și în accelerație.

Dezavantaje

Principalul dezavantaj al acestui tip de motoare constă în costul mai mare. Spre deosebire de motoarele cu perii, de fapt, controlul este efectuat electronic de către un controler , un dispozitiv electronic furnizat de producătorul motorului sau de terți, prin urmare, costul sistemului de control trebuie adăugat la costul motorului. Pentru motoarele cu perii, „controlul” este realizat de un potențiometru sau un reostat (sisteme ineficiente, dar extrem de economice) pentru reglarea vitezei. Rezistorul variabil, fie că este potențiometru sau reostat, vă permite să variați intensitatea curentului absorbit de motoare. Acest sistem de control poate fi utilizat și pentru mai multe motoare similare în paralel, în timp ce fiecare motor fără perii trebuie să fie controlat de propriul dispozitiv „ controler ”.