موتور براشلس چیست؟ عملکرد | کاربرد | مزایا و معایب
آیا می‌دانید موتور براشلس چیست؟
موتور براشلس در صنایع مختلف کاربرد بسیاری دارد ولی این نوع الکتروموتور چیست و چه تفاوتی با الکتروموتور عادی دارد. پس در ادامه این مطلب با ما همراه باشید. به طور کلی موتورهای براشلس الکتریکی (BLDC)، یا همان موتورهای بدون براش، از یک سیستم پیچیده الکترونیکی بهره می‌برند تا بدون استفاده از براش (جاروبک) کار کنند. در موتورهای DC معمولی، براش‌ها برای انتقال جریان الکتریکی به بخش‌های مختلف موتور به‌کار می‌روند و این باعث سایش می شود.
به این موتورها، موتور بدون ذغال هم گفته می‌شود، چرا که از ذغال در ساختارش استفاده نشده است. در این نوع از موتورهای الکتریکی، آهنرباهایی وجود دارد که قدرت خود را از جریان الکتریکی مستقیم دریافت می کنند و باعث می شوند روتور داخل استاتور بچرخد. به زبان ساده تر سیم پیچی در این موتورها ثابت است و چرخش موتورها به وسیله آهنربا انجام می‌شود، در واقع این آهنرباها هستند که میدان مغناطیسی را به‌وجود می‌آورند تا انرژی الکتریکی به مکانیکی تبدیل شود. از سوی دیگر به جای استفاده از براش ها و کموتاتور( جابجاگر ) از یک کنترل کننده موتور مرحله به مرحله استفاده می کند. این کنترل کننده چرخشی را به‌وجود می‌آورد که در نتیجه آن انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود.
این فناوری باعث مزایایی مانند راندمان بالا، عمر طولانی، کاهش نویز و لرزش، و نیاز به نگهداری کمتر می‌شود. امروزه در اکثر وسایل موتوری از موتور براشلس استفاده می‌شود که دارای راندمان و گشتاور بالا است، همینطور عملکرد بهتری از نظر کارایی و کم صدایی دارند. این موتورها دارای انواع مختلفی هستند و دارای ساختمان متفاوتی نسبت به موتور براش هستند، از جمله مهم‌ترین این تفاوت‌ها می‌توان به سرعت عملیاتی آن اشاره کرد، بنابراین بیشتر در ماشین های صنعتی و ابزارآلات برقی با دورهای بالا استفاده می‌شوند.
کاربرد موتور براشلس
موتور براشلس با توجه به اینکه برای کنترل نیرو و خاصیت کنترل پذیری مناسب است و همچنین به دلیل راندمان بالا، این وسیله تبدیل یه یک وسیله پر مصرف شده و از این موتور استفاده فراوانی می شود. امروزه انواع موتور براشلس به عنوان موتور اصلی در بسیاری از وسایل کنترل از راه دور مانند کوادکوپتر ، هلیکوپتر کنترلی ، ماشین کنترلی و قایق کنترلی و در کل در صنعت هوا و فضا بکار می‌روند. همچنین در سیستم هایی که دارای باتری کوچک هستند از موتور های براشلس استفاده می‌شود تا فشار کمتری به باتری وارد شده و در نتیجه طول عمر آن افزایش یابد .
لوازم برقی‌های کوچک مخصوص خانه و آشپزخانه معمولا در تعداد بالا تولید می‌شوند، به همین دلیل تولیدکنندگان سعی می‌کنند در هزینه‌ها صرفه جویی کنند. بنابراین موتور براشلس با قیمت کمتر به موتورهای براش ترجیح داده می‌شود، تا قیمت نهایی لوازم برقی کوچک کاهش پیدا کرده و در عین حال کیفیت محصولات حفظ شود.
وزن کم و قدرت بالای موتور براشلس از جمله ویژگی‌هایی است که آن را به گزینه ای ایده آل برای تولید ابزار های دستی مثل اره برقی می‌کند. از آنجایی که در این نوع وسایل قطعات کوچک بسیاری وجود دارد و هر کدام به نوبه خود باعث افزایش وزن دستگاه شده اند، استفاده از سبک ترین و در عین حال پر قدرت ترین موتور های موجود بسیار حائز اهمیت است .
این نوع موتورها در دستگاه های دیگری نیز مورد استفاده قرار می گیرند که از میان آن ها می توان به هارد درایو، پنکه، دستگاه قهوه ساز، سشوار، مخلوط کن و دستگاه های پخش کننده CD و DVD اشاره کرد .
انواع موتور براشلس
موتور براشلس در مدل‌ها و انواع مختلفی ساخته می‌شود که متناسب با نوع مقاومت، بهره وری، گشتاور، استفاده از تعداد پره‌ها، نحوه چرخش و سرعت، از آنها در وسیله‌های مختلف الکتریکی استفاده می شود و از لحاظ ظاهری و سیم پیچی با یکدیگر متفاوت هستند. در واقع دو نوع موتور براشلس Inrunner ،Outrunner وجود دارد که در یکی از آنها، آهن ربا نقش روتور و در دیگری نقش استاتور را دارد، که هر کدام از اینها جزء ساختمان موتور براشلس هستند. نوع کارکرد هر کدام از این دو مدل موتور متفاوت است و اینکه هر کدام مناسب با یک وسیله و کاریری ساخته شده است.
اجزای اصلی موتور براشلس
مهم ترین اجزای اصلی این موتور عبارتند از:
- استاتور: بخش ثابت و بدون حرکت موتور است که آرمیچر درون آن قرار می‌گیرد.
- سیم‌پیچ‌ها: سیم پیچ‌ها باعث به‌وجود آمدن میدان مغناطیسی می‌شوند.
- اتصالات: انرژی مورد نیاز را از طریق کنترلر به سیم‌پیچ‌ها می‌رسانند.
- یاتاقان‌ها: باعث می‌شوند که اصطکاک به حداقل و یا صفر برسد که در نتیجه باعث بالا رفتن گشتاور می‌شود.
- آهنرباها: آهنربا میدان مغناطیسی را برای جذب و دفع سیم پیچ‌ها مهیا می‌کند.
- محور: پس از تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی، محور‌ها انرژی مکانیکی برای کارکرد موتور را انتقال می‌دهند.
مزایای و معایب موتور براشلس
مزایا
استفاده نکردن از جاروبک در ساخت موتور های براشلس باعث این شده است که این موتورها دارای ویژگی‌های زیادی باشند، و همین امر در استفاده فراوان از موتور براشلس موثر بوده است. مهم‌ترین مزایای موتور براشلس عبارتند از:
- بهره وری بالا
- ماندگاری طولانی
- گشتاور بالا
- بهبود عملکرد و کارایی موتور
- صدای کمتر
- تولید حداقل گرما
- جلوگیری از سایش قطعات دستگاه بدلیل عدم وجود تماس مکانیکی و بهبود فرایند انتقال انرژی و بهره‌وری الکتریکی
- افزایش طول عمر بدلیل اینکه عدم وجود براش ها باعث می‌شود میزان اصطکاک و فرایند تولید حرارت کاهش می‌یابد.
- سرعت بالا
معایب
زمانی که یک موتور با قابلیت‌های ویژه ساخته و تولید می شود دارای مزایای زیادی هم هست. اما در کنار این ویژگی‌ها دارای برخی معایب نیز می باشد که موتورهای براشلس هم از این قاعده مستثنی نیستند. اما نکته‌ای که باید به آن اشاره داشت این است که این معایب در مقابل تمام ویژگی های این نوع موتورها ناچیز است. در ادامه به چند مورد از این معایب اشاره می کنیم.
- هزینه اولیه بالا
- نیاز به قطعه مکمل مانند درایو و…
درایو موتور براشلس
درایو براشلس‌ها در واقع مداری الکترونیکی است که سرعت موتور را کنترل و تنظیم می‌کند، که علاوه بر کنترل کردن این قابلیت را دارد که جهت چرخش و حرکت موتور را نیز معکوس کند. از جمله کارهایی که درایو انجام می دهد انجام ترمز مکانیکی است.
مشخصات فنی موتور براشلس
موتور براشلس دارای مشخصات فنی است که در کل در کارکرد آن تاثیر می‌گذارد و عبارتند از:
- استاتور: بخش ثابت و بدون حرکت موتور است که آرمیچر درون آن قرار می گیرد. استاتور شامل دو قسمت طول و قطر است که مشخصات فنی آن مربوط به درون آن، و قرارگیری آرمیچر است و در قسمت طول ارتفاع آهن ربا مشخص می‌شود.
- ابعاد موتور: ابعاد موتور براشلس شامل قطر خارجی و طول پوسته است.
- وزن: وزن موتور از جمله مشخصات فنی است که با توجه به نوع آن دارای طراحی‌های متفاوت است.
- جریان ایده آل: به مقدار جریانی که موتور در ولتاژ و شرایط بی باری مصرف می‌کند جریان ایده آل موتور گفته می‌شود.
گشتاور موتور براشلس
گشتاور موتور براشلس با توجه به نوع موتور آنها متفاوت است. برای مثال در موتور بدون جاروبک از نوع Inrunne گشتاور پایین است و در موتور از نوع Outrunner گشتاور بالا است. در گشتاور پایین دور و راندمان بالاست اما در گشتاور بالا دور و راندمان پایین است. در کل این موتورها نسبت به موتورهای براش از گشتاور بالاتری برخوردار هستند.
چرا موتور براشلس سه سیم دارد؟
موتور براشلس یر خلاف موتور های براش دارای سه سیم هستند که سیم وسط در این موتور فیدبک نام دارد. اینکه چرا موتور براشلس سه سیم دارد جوابش این است که این سیم وسط موجب می‌شود تا با تغییر جای دو سیم دیگر چرخش موتور بدون جاروبک برعکس شود.
مقایسه موتور براشلس و معمولی (براش)
مقایسه موتور های معمولی(براش) و براشلس نشان می دهد که عملکرد داخلی این دو موتور تقریبا یکسان است. زمانی که انرژی الکتریکی وارد سیم پیچ های داخلی موتور می‌شود، یک میدان مغناطیسی به وجود می‌آید که آهنربای دائمی را جذب یا دفع می‌کند. سپس نیروی تولید شده بر اثر دفع یا جذب آهنربای دائمی به محور اصلی موتور منتقل شده، و آن را به چرخش در می‌آورد تا در نهایت موتور کار خود را آغاز کند. در ادامه نیز جریان الکتریکی وارد سیم پیچ می‌شود، تا همزمان با چرخش محور اصلی فرایند جذب و دفع ناشی از میدان مغناطیسی موقت تکرار شود و روتور به طور مداوم به چرخش خود ادامه دهد .
موتور براشلس نسبت به موتور براش از طراحی و ساختار مدرن‌تری برخوردار است، و علی رغم وزن سبک و ابعاد کوچک در مقایسه با موتور براش بازده بیشتری دارد و قابل اطمینان تر است. عملکرد داخلی هر دو یکسان و شبیه به هم است، اما براشلس در تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی در مقایسه با موتور براش دارای بهره وری بیشتری است. موتور بدون جاروبک سرعت عملیاتی بالاتری دارد و نیاز به کموتاتور (کلکتور) نیز ندارند.
سیم پیچی در موتور براشلس بر روی استاتور است اما در موتور معمولی یا براش روی روتور سیم پیچی می‌شود. سیم پیچی روی استاتور ثابت است و آهن ربا موجب چرخش و دوران می‌شود. از دیگر تفاوت‌های میان موتور معمولی و موتور بدون جاروبک، این نکته است که در موتور براش لس هیچ اصطکاکی به وجود نمی‌آید، و همین موضوع باعث می‌شود حرارتی نیز در موتور به وجود نیاید و در نتیجه باعث بالا رفتن بهره‌وری موتور می‌شود.
اما در انتخاب اینکه موتور براشلس بهتر است یا براش، باید به موارد مهم و کاربردی توجه کرد تا اینکه بهترین موتور از لحاظ بهره‌وری و گشتاور را انتخاب کنیم. همانطور که گفتیم موتور های براشلس جاروبک ندارند و ساختار سیم پیچی آنها به نسبت موتور براش بهتر است. در موتور بدون جاروبک جریان و چرخش توسط آهن ربا به وجود می‌آید، و همین موضوع باعث می‌شود تا این موتورها در تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی از بهره‌وری و سرعت بالاتری برخوردار باشند، و همچنین گشتاور در این موتورها نیز بیشتر است. از دیگر مزیت ها می توان به سرعت مناسب و کنترل آسان اشاره کرد که در کل موجب شده تا موتور براشلس به نسبت براش بهتر باشد.
به طور خلاصه ، تفاوت اصلی بین موتور براشلس و موتور براش این است که به جای آهنربا های ثابت و براش‌ها، یک موتور براشلس دارای سیم پیچ های ثابت و یک آهنربای چرخان است. مزیت اصلی چنین ساختاری این است که در موتور براشلس هیچ نوع اصطکاکی وجود ندارد، و در نتیجه آن حرارت کاهش یافته و بهره وری کلی موتور بیشتر می‌شود. اما علی رغم فرایند تولید آسان و قیمت ارزان، موتور براش معایبی دارد که باعث می شود پس از موتور براشلس در جایگاه پایین تری قرار گیرد. در ادامه به تعدادی از نقاط ضعف موتور براش اشاره می‌کنیم:
- با توجه به براش های موجود سرعت موتور براش محدود شده است .
- براش های داخل موتور پس از مدتی به دلیل اصطکاک کارایی خود را از دست داده و لازم است هر چند وقت یکبار تعویض شوند.
- تماس مکانیکی براش ها با یکدیگر، و اصطکاک ناشی از آن باعث هدر رفتن انرژی و تولید حرارت می‌شود، که بهره وری موتور و طول عمر آن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد.
- استفاده از براش ها در واقع تعداد قطب هایی که آرمیچر می تواند داشته باشد را محدود می‌کند.
- موتور براش به سختی خنک می‌شود، چرا که آهنربای الکتریکی در مرکز موتور واقع شده است.
قویترین موتور براشلس
جواب دادن به این سوال که قویترین موتور براشلس کدام است و چه ویژگی‌هایی دارد، به عوامل مهم و تاثیرگذاری بستگی دارد که از مهم‌ترین آنها باید به طول بدنه اشاره کنیم. در نظر داشته باشید هر چقدر طول بدنه در این موتورها بزرگتر باشد، قدرت بیشتری دارد و اینکه گشتاور نامی ایجاد شده باید بیشترین حد خود و در بالاترین سطح باشد. از نکات مهم دیگر اینکه توان موتور هرچقدر بیشتر باشد نیرو و قدرت بیشتری در اختیار کاربر و دستگاه می‌گذارد. نوع موتور نیز عامل مهمی در قوی بودن موتور براشلس است که با توجه به بررسی های صورت گرفته، می‌توان گفت که برای قوی تر شدن موتور براسلش باید نوع موتور از نوع DC باشد.در واقع الکتروموتورهای DC انواع مختلفی دارند که در ادامه از آنها نام می‌بریم:
- موتور DC براش: در این نوع موتور، در کموتاتور تکه هایی از جنس کربن وجود دارد که به آن ها براش یا جاروبک گفته می‌شود. از ویژگی های این نوع موتورها می‌توان به قیمت پایین، ابعاد کوچک و کنترل آسان اشاره کرد. همچنین این نوع موتورها رایج‌ترین نوع هستند.
- موتور DC براشلس: این نوع از موتورها به دلیل حذف جاروبک، از طول عمر بیشتری نسبت به موتور DC براش برخوردار هستند و از قیمت بالاتری هم برخوردار هستند. در این نوع موتورها قسمت ثابت موتور، هسته موتور است و این پوسته است که می‌چرخد.
- موتور DC سرو: نوع خاصی از موتور DC براش است که از فیدبک موقعیت در شفت روتور برخوردار است، در نتیجه میتواند عمل کنترل موقعیت را به دقت انجام دهد.
سخن پایانی:
همانطور که در مطالب بالا توضیح دادیم، موتور براشلس از جمله موتورهایی است که بخاطر عدم وجود جاروبک یا براش، و دارا بودن مزایای زیاد در وسایل و لوازم الکتریکی مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد، و با تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی بیشترین تاثیر را در کارکرد دارد. در سال های اخیر موتور های براشلس به دلیل راندمان بالا، گشتاور سریع، ماندگاری طولانی و سرعت عملیاتی بالا جایگزین موتور های براش معمولی شده‌اند و نرخ استفاده از آنها در صنایع گوناگون از جمله صنعت هوا و فضا، ماشین های کنترلی و خیلی موارد دیگر همچنان رو به رشد است. و در کل این موتورها نسبت به سایر انواع موتور مزایای صرفه جویی در مصرف انرژی دارند.
در ادامه شما عزیزان می توانید نظرات و پیشنهادات خود را از طریق واتساپ با ما به اشتراک بگذارید:
[njwa_button id=”54460″]