Heb je je ooit afgevraagd waarom borstelloze motoren beter presteren dan borstelmotoren? Borstelloze motoren bieden efficiëntie en duurzaamheid dankzij hun elektronische commutatie, die wrijving en slijtage vermindert. Borstelmotoren daarentegen zijn eenvoudiger en kostenefficiënter, maar hebben te lijden onder onderhoudsproblemen vanwege de wrijving van de borstel. Dit artikel gaat in op de verschillende principes, prestaties en toepassingen van beide motortypen, zodat je hun sterke punten en beperkingen beter begrijpt. Ontdek hoe deze verschillen van invloed zijn op alles van snelheidsregeling tot operationele stabiliteit. Duik in het artikel om te leren welke motor het beste bij uw behoeften past en waarom.
Een borstelloze gelijkstroommotor is een mechatronicaproduct dat bestaat uit een motorhuis en een driver.
In tegenstelling tot synchrone motoren die een startwikkeling op de rotor nodig hebben om te starten onder zware belasting met variabele frequentiesnelheidsregeling, werkt de borstelloze gelijkstroommotor in een zelfregelingsmodus. Hij produceert geen oscillatie en loopt niet uit de pas bij plotselinge veranderingen in de belasting.
De meeste kleine en middelgrote borstelloze gelijkstroommotoren maken gebruik van neodymium-ijzerboormagneten (Nd-Fe-B) met zeldzame aarden vanwege hun hoge magnetische energieniveau.
Hierdoor heeft de zeldzame-aard permanente magneet borstelloze motor een kleinere framemaat dan een driefasen asynchrone motor met dezelfde capaciteit.
Een borstelmotor is een roterende motor die gebruik maakt van een borstel om elektrische energie om te zetten in mechanische energie (als een motor) of mechanische energie in elektrische energie (als een generator). In tegenstelling tot borstelloze motoren wordt een borstel gebruikt om spanning en stroom te introduceren of te onttrekken.
De borstelmotor is de basis van alle motoren en heeft een aantal voordelige eigenschappen, zoals snel starten, tijdig remmen, soepele snelheidsregeling over een groot bereik en een relatief eenvoudig regelcircuit.
De borstelmotor is de eerste type motor waar we mee in aanraking komen en het wordt vaak gebruikt als model om motoren te illustreren in natuurkundelessen op de middelbare school.
De belangrijkste onderdelen van een borstelmotor zijn de stator, de rotor en de borstels.
Een roterend koppel wordt opgewekt door een roterend magnetisch veld, waardoor kinetische energie kan worden afgegeven.
De borstels en commutator staan voortdurend in contact met elkaar en ondervinden wrijving, en ze spelen de belangrijke rollen van geleiding en commutatie tijdens rotatie.
De borstelmotor maakt gebruik van mechanische commutatie, waarbij de magnetische polen stationair blijven terwijl de spoel draait.
Tijdens de werking draaien de spoel en de commutator, terwijl het magneetstaal en de koolborstel stationair blijven. De met de motor meedraaiende commutator en borstel maken het mogelijk om de wisselende richting van de spoelstroom te voltooien.
In een borstelmotor omvat dit proces het rangschikken van de twee stroomingangsklemmen van elke groep spoelen in een ring. De stroomingangsklemmen worden van elkaar gescheiden door isolatiemateriaal en gevormd tot een cilinder die verbonden is met de motoras.
Een kleine kolom gemaakt van twee koolstofelementen (koolborstel) wordt gebruikt om de voeding door te voeren. De koolborstel beweegt onder veerdruk vanuit twee specifieke vaste posities. Een groep spoelen wordt bekrachtigd door de twee punten op de bovenste cilinder van de spoelvoeding in te drukken.
Terwijl de motor draait, worden verschillende spoelen of verschillende polen van dezelfde spoel op verschillende tijdstippen bekrachtigd. Dit creëert een geschikt hoekverschil tussen de N-S pool van het magnetische veld dat door de spoel wordt gegenereerd en de N-S pool van de dichtstbijzijnde stator met permanente magneet. Het magnetische veld trekt elkaar aan en stoot elkaar af, waardoor kracht wordt opgewekt en de motor gaat draaien.
De koolborstel glijdt over de spoelconnector, net als een borstel over een objectoppervlak, vandaar de term koolborstel. Het glijden veroorzaakt echter wrijving en verlies, waardoor de koolborstel regelmatig moet worden vervangen.
Bovendien veroorzaakt het afwisselend aan- en uitschakelen van de koolborstel en de spoelconnector elektrische vonken, een elektromagnetische onderbreking en interferentie met elektronische apparatuur.
Bij een borstelloze motor wordt de commutatie uitgevoerd door het regelcircuit in de regelaar. Meestal gaat het hierbij om een Hall-sensor en regelaar, hoewel ook geavanceerdere technologie zoals een magnetische encoder kan worden gebruikt.
De borstelloze motor maakt gebruik van elektronische commutatie, waarbij de spoel stationair blijft terwijl de magnetische pool roteert.
Om de positie van de magnetische pool van de permanente magneet te detecteren, gebruikt de borstelloze motor een set elektronische apparatuur die het hall-element bevat.
Op basis van deze detectie schakelt het elektronische circuit tijdig de stroomrichting in de spoel om ervoor te zorgen dat de motor magnetische kracht in de juiste richting genereert om hem aan te drijven.
Het nadeel van de borstelmotor wordt geëlimineerd in de borstelloze motor.
Deze circuits staan bekend als motorbesturingen.
De besturing van de borstelloze motor kan ook verschillende functies uitvoeren die een borstelmotor niet kan uitvoeren, zoals de schakelhoek van het vermogen aanpassen, remmen, omkeren, vergrendelen en de stroomtoevoer naar de motor stoppen door gebruik te maken van het remsignaal. Het elektronische alarmslot van accuauto's maakt optimaal gebruik van deze functies.
Een borstelloze gelijkstroommotor, die bestaat uit een motorhuis en een driver, is een standaard mechatronicaproduct.
Omdat de borstelloze gelijkstroommotor in een zelfsturende modus werkt, heeft hij geen startwikkeling op de rotor nodig, zoals de synchrone motor die start onder een zware belasting met snelheidsregeling met variabele frequentie. Hij produceert ook geen oscillatie of raakt uit de pas bij een plotselinge verandering in de belasting.
Al in de 19e eeuw, toen de motor voor het eerst werd ontwikkeld, was de praktische motor borstelloos. Dit verwijst naar de AC eekhoornkooi asynchrone motor, die op grote schaal werd gebruikt na de generatie van wisselstroom.
De asynchrone motor heeft echter veel onoverkomelijke gebreken, die de ontwikkeling van de motortechnologie belemmerden. Met name de borstelloze gelijkstroommotor was lange tijd niet commercieel verkrijgbaar. Pas in de afgelopen jaren, met de snelle vooruitgang van de elektronische technologie, kwam deze beschikbaar voor commercieel gebruik.
Toch behoort de borstelloze gelijkstroommotor nog steeds tot de categorie van de wisselstroommotoren.
Kort na de uitvinding van de borstelloze motor werd de DC borstelloze motor ontwikkeld. De DC borstelloze motor is populair vanwege het eenvoudige mechanisme, de gemakkelijke productie en verwerking, het gemakkelijke onderhoud en de eenvoudige bediening.
De DC-motor heeft ook eigenschappen zoals een snelle respons, een groot startkoppel en de mogelijkheid om een nominaal koppel te leveren van nul tot de nominale snelheid. Daarom werd hij meteen na zijn introductie op grote schaal gebruikt.
De DC-borstelmotor heeft verschillende voordelen, waaronder een snelle startreactie, een aanzienlijk startkoppel, een stabiele snelheidsverandering, minimale trillingen van nul tot maximumsnelheid en de mogelijkheid om zwaardere belastingen aan te drijven tijdens het starten.
Anderzijds heeft de borstelloze motor enkele nadelen zoals een hoge startweerstand (inductieve reactantie), wat resulteert in een lage vermogensfactor en een relatief klein startkoppel. Hij produceert ook een zoemend geluid tijdens het starten en sterke trillingen, en hij kan alleen kleinere belastingen aandrijven tijdens het starten.
De borstelmotor wordt geregeld door de spanning, wat zorgt voor stabiel starten, remmen en een constante snelheid.
Aan de andere kant worden borstelloze motoren meestal aangestuurd door digitale frequentieconversie. Dit proces omvat het omzetten van wisselstroom naar gelijkstroom, dan terug naar wisselstroom en het gebruik van frequentiewijzigingen om de snelheid te regelen.
Als gevolg hiervan kunnen borstelloze motoren onstabiele prestaties en aanzienlijke trillingen vertonen tijdens het starten en remmen. Ze worden pas stabiel als ze op een constante snelheid draaien.
Een DC borstelloze motor wordt meestal gecombineerd met een reductor en decoder om het uitgangsvermogen van de motor te verhogen en de besturingsnauwkeurigheid te verbeteren.
Met een regelnauwkeurigheid die 0,01 mm kan bereiken, kan de motor de bewegende delen op bijna elke gewenste positie stoppen.
DC-motoren sturen alle precisiebewerkingsmachines aan.
De borstelloze motor is echter niet stabiel tijdens het starten en remmen en de bewegende delen stoppen telkens op een andere positie.
Om de gewenste positie te bereiken, moet een positioneerpen of stopper worden gebruikt.
De DC borstelmotor wordt veel gebruikt vanwege de eenvoudige structuur, lage productiekosten, het grote aantal fabrikanten en de volwassen technologie. Hij wordt vaak gebruikt in fabrieken, verwerkingsmachines, precisie-instrumenten en andere toepassingen.
Bij motorstoringen volstaat het om gewoon de koolborstel te vervangen. Elke koolborstel kost slechts een paar yuan, waardoor het een betaalbare oplossing is.
Aan de andere kant is de technologie voor borstelloze motoren nog onvolwassen, is de prijs hoog en het aantal toepassingen beperkt. Ze zijn het meest geschikt voor apparatuur met een constante snelheid, zoals airconditioners en koelkasten met variabele frequentie. Als de borstelloze motor beschadigd is, kan hij alleen worden vervangen.
De borstelloze motor maakt borstels overbodig, wat resulteert in een belangrijke verandering: er ontstaan geen elektrische vonken tijdens de werking. Dit heeft een directe invloed op het verminderen van de interferentie die wordt veroorzaakt door elektrische vonken op radioapparatuur met afstandsbediening.
Een borstelloze motor werkt zonder borstels, wat resulteert in aanzienlijk minder wrijving, een soepelere werking en veel lagere geluidsniveaus. Deze voordelen dragen in grote mate bij aan de operationele stabiliteit van het model.
Aangezien een borstelloze motor zonder borstels werkt, is de belangrijkste bron van slijtage het lager. Mechanisch gezien zijn borstelloze motoren bijna onderhoudsvrij. Indien nodig volstaat een eenvoudige stofverwijdering.
De aansturing van de twee motoren gebeurt via spanningsregeling. Borstelloze gelijkstroommotoren maken gebruik van elektronische commutatie en kunnen worden gerealiseerd met digitale regeling, terwijl traditionele analoge schakelingen zoals thyristors kunnen worden gebruikt voor commutatie via koolborstels in borstelgelijkstroommotoren, waardoor het relatief eenvoudig is.
1. De snelheidsregeling van een borstelmotor bestaat uit het aanpassen van de voedingsspanning van de motor. De aangepaste spanning en stroom worden via de commutator en borstel omgezet om de sterkte van het magnetische veld dat door de elektrode wordt gegenereerd te veranderen, waardoor de snelheid verandert. Dit proces staat bekend als snelheidsregeling met variabele spanning.
2. De snelheidsregeling van een borstelloze motor daarentegen houdt in dat de spanning van de motorvoeding ongewijzigd blijft terwijl het besturingssignaal van de elektrische regeling wordt gewijzigd. De schakelsnelheid van de MOS-transistor met hoog vermogen wordt gewijzigd door een microprocessor om de snelheid te wijzigen. Dit proces wordt snelheidsregeling met variabele frequentie genoemd.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO