Вниманию покупателей! Мы в отпуске с 18 марта по 22 апреля.
+7 (727) 3281692
Отличие щеточного мотор-колеса от бесщеточного.
Контакты
Компания "VELOMIR"
Наличие документов
Знак Наличие документов означает, что компания загрузила свидетельство о государственной регистрации для подтверждения своего юридического статуса компании или индивидуального предпринимателя.
+7727328-16-92
+7701765-17-25
КазахстанАлматы12 микрорайон,16Б. Мотосалон "МоТоТехника+". Въезд с ул. Абая, напротив "Famile" парка.
Карта

Отличие щеточного мотор-колеса от бесщеточного.

Отличие щеточного мотор-колеса от бесщеточного.

Отличие щеточного мотор-колеса от бесщеточного.

Попробуем разобраться в различиях щеточных и бесщеточных электродвигателей, чтобы суметь должным образом оценить преимущества, собственно, бесщеточных мотор-колес.

Бесколлекторный электродвигатель постоянного тока – наиболее распространенная разновидность двигательного механизма в электровелосипедах. Мотор-колесо такого типа позволяет переоборудовать практически любой городской велосипед на электрический, практически не нарушая его функционального предназначения, но значительно расширяя его возможности.

Подобного рода двигатели нашли широкое применение также и среди скутеров, мотоциклов, автомобилей, произвев настоящую революцию в области электротранспортной индустрии и вывев её на кардинально новый уровень возможностей. Надежность, высокий кпд, небольшая стоимость, отличная удельная мощность – малая часть преимуществ электродвигателей данного типа.

Основная задача коллекторно-щеточного механизма состоит в подаче напряжения от аккумуляторов на обмотки электродвигателя. Главным же недостатком коллекторного механизма является его быстрый износ, более того – уровень этого износа в значительной степени определяется мощностью электромотора. Разрушению элементов щеточного мотор-колеса способствуют: повышенная температура эксплуатации, электроэрозионные процессы, загрязнение продуктами износа щеток.

Коллекторно-щеточный узел является одной из причин снижения кпд электромотора, посредством потребления значительного количества энергии. С целью повышения уровня эффективности работы мотор-колеса было решено передать функцию управления его работой контроллеру. В самом же электрическом моторе поменяли местами обмотки и постоянные магниты. Помимо этого в статор встроили три датчика положения ротора (датчика холла). Специальный электронный контроллер, воспринимая цифровую информацию от магнитных датчиков холла, обеспечил выполнение поставленных задач, подавая тяговое напряжение на обмотки статора, и тем самым формируя магнитное поле в двигателе путем переключения его обмоток с регулируемой частотой. От частоты этих переключений прямо зависит скорость вращения мотор-колеса. Обращаем ваше внимание на то, что контроллеры для щеточных и бесщеточных моторов являются несколько разными устройства, и по этой причине не могут быть взаимозаменяемыми, поскольку выполняют они несколько разных функций. 

Использование в мотор-колесах сильных постоянных магнитов из сплавов редкоземельных металлов позволило отказаться от щеточного механизма и повысить таким образом кпд двигателя до рекордных 95%. Магниты из редкоземельных элементов сделали возможным получение высокого уровня магнитной индукции и уменьшение размеров ротора.

 

В целом, принцип работы бесколлекторного электродвигателя основывается на коммутировании управляющим электронным контроллером обмоток статора так, чтобы вектор магнитного роля статора всегда оставался перпендикулярным вектору магнитного поля ротора. Управление током, проходящим через обмотки статора, и, следовательно, вектором его магнитного поля, со стороны контроллера производится при помощи широтно-импульсной модуляции (шип): информация о положении ротора обрабатывается "микропроцессором", который и вырабатывает управляющие шип-сигналы. Обычно мотор-колеса данного типа имеют трехфазную обмотку. Самым распространенным способом подачи напряжения является поступления питания на две из них благодаря работе датчиков холла.

Коллекторный электродвигатель – двигатель, в котором датчиком положения ротора и переключателем тока в обмотках выступает щеточно-коллекторный узел. В коллекторных двигателях используются стационарные металлические контакты (щетки) для передачи электрической энергии на катушки обмоток ротора. Как известно, вращение магнитного поля – это основа работы электрического мотора. В отличии от бесколлекторных двигателей, в которых магнитное поле изменяется импульсно, в коллекторных двигателях оно меняется механически при помощи якоря и щеток, скользящих по коллектору. При этом наблюдается циклическое изменении тока, протекающего через область электромагнитных колец, с обратного на прямой и наоборот. Изменение направление магнитного поля происходит каждый раз при смене направления тока.

Основными достоинствами коллекторных электродвигателей является простота их изготовления, эксплуатации и ремонта. В двигателях этого типа контроль за скоростью вращения может производится при помощи простейшего переменного резистора. Конструктивно двигатель без датчиков холла конечно проще, чем с ними, но данная система имеет целый ряд недостатков. Электрические моторы такого плана плохо стартуют, не развивают с места высокого показателя вращающего момента, имеют низкий показатель кпд, требуют регулярного обслуживания из-за постоянного трения и износа щеток, к тому же, система определения положения ротора без датчиков функционирует довольно ненадежно.

В коллекторном двигателе контроллер используется лишь для регулировки напряжения, в бесколлекторном же его предназначением является как регулировка напряжения, так и переключение фаз (тут на помощь ему приходят уже известные нам датчики холла). Бесщеточные мотор-колеса несколько отличаются от щеточных своим конструктивным исполнением, к тому же, эти двигатели значительно более надежны и долговечны по той простой причине, что в них нет щеточного-контактного узла, нет трансмиссии, подверженным быстрому износу и загрязнению.

Достоинства бесщеточных мотор-колес:

- отсутствие узлов требующих частого техобслуживания и быстро поддающихся износу: нет щеточного узла, который постоянно трется и создает искры;

- высокие показатели кпд (выше 90%);

- широкий диапазон изменения частоты вращения;

- большая перегрузочная способность по моменту;

- быстродействие и динамика;

- высокая надежность и большой срок службы за счёт отсутствия коллекторно-щеточного механизма;

- малый уровень нагрева мотора при работе в режимах перегрузок.

Недостатки бесщеточных мотор-колес:

- более высокая стоимость по сравнению с щеточными, обусловленная использованием дорогостоящих редкоземельных магнитов и более совершенной конструкцией ротора;

- значительно более сложная система управляющего работой электромотора механизма.

Недостатки щёточных электродвигателей:

- быстрый износ щеток и коммутатора;

- необходимость проведения периодического технического обслуживания: чистки щеток и коммутатора;

- низкий показатель вращающего момента с места;

- снижение кпд моторов, уменьшение срока службы аккумуляторных батарей, замедление работы электродвигателей по причине трения щеток;

- меньший показатель соотношения мощности к весу моторов.

Выводы:

Бесщеточные мотор-колеса можно рассматривать как обратную версию щеточных электродвигателей, однако данный тип двигателя является более совершенным: в нем нет щеток, нет коллекторов. Бесколлекторные моторы более мощны, надежны, эффективны, со значительно более высокими показателями коэффициента полезного действия.

Работа бесщеточного электрического мотор-колеса основывается на вращении магнитного поля при помощи электронного контроллера. При вращении магнитное поле притягивается либо же отталкивает постоянные магниты. Электрический двигатель приводится в движении воздействием поступающего от аккумуляторных батарей тока, но при его вращении также генерируется ток и обратное электромагнитное поле. Максимальная скорость вращения мотор-колеса в значительной степени определяется напряжением и создаваемым обратным электромагнитным полем. Увеличение скорости движения магнитов происходит путем простого увеличения силы магнитного поля. При увеличении продолжительности подаваемых импульсов (широтно-импульсная модуляция) магнитное поле становится в значительной степени сильнее. Ротор вращается быстрее по причине роста показателя вращательного момента. Исходя из этого, можно утверждать, что единственное, что физически может испортится в этом типе двигателя – это магнит (что очень маловероятно) и датчики холла. В общем-то, бесколлекторное мотор-колесо практически вечно!

vkontakte facebook twitter

http://www.electra.com.ua/tekh-kharakteristiki/349-otlichie-shchetochnogo-motor-kolesa-ot-besshchetochnogo.html