على مدار العقد الماضي ، حلت محركات التيار المستمر بدون فرش (bldcs) بشكل متزايد محل محركات التيار المستمر المصقولة ، خاصة في التطبيقات التي تتطلب سرعات عالية (أعلى من 12000 دورة في الدقيقة) وعمرا طويلا.
لكن محركات BLDC لا تتمتع بجميع المزايا: توفر محركات BLDC تحكما بسيطا ولا يوجد ترس ، في حين أن الهيكل المعقد لمحركات BLDC يعني ارتفاع التكاليف - محركات BLDC التقليدية هي تصميمات مشقوقة ، أي أن الملفات ملفوفة في الفتحات حول الجزء الثابت.
نتيجة لذلك ، تم تطوير محرك BLDC بتصميم بدون فتحات ، والذي يتمتع ب 4 مزايا رئيسية على محركات BLDC التقليدية ذات الشقوق.
تستخدم محركات BLDC بدون فتحات تصميما بدون فتحة. يتم لف الملفات في عملية خارجية منفصلة ثم يتم إدخالها مباشرة في فجوة الهواء أثناء تجميع المحرك.
في محركات BLDC المشقوقة ، يمنع وجود أسنان الجزء الثابت الحجم الكلي للمحرك من التصغير. بالإضافة إلى ذلك ، مع تقلص حجم المحرك ، تصبح عملية اللف صعبة بشكل متزايد. في المقابل ، تحتوي محركات التيار المستمر بدون فرش بدون فتحات على لفات مائلة أو مثبتة محوريا على قلب الجزء الثابت الأسطواني ، مما يجعل تقليل الحجم أسهل.
يتميز التصميم بدون فتحات أيضا بمزايا التكلفة لأنه يقلل من التعقيد ويسهل تصنيع قلب الجزء الثابت.
في حين أن كلا التصميمين يمكن أن يعملان بسرعات أعلى بكثير من محركات التيار المستمر المصقولة ، فإن التصميمات المشقوقة والخالية من الفتحات لها خصائص مختلفة عند السرعات العالية. للحصول على الاستقرار الميكانيكي بسرعات عالية (من 40000 إلى 60000 دورة في الدقيقة) ، عادة ما يكون للدوارات بدون فتحات تصميم مغناطيسي دائم ثنائي القطب. بالإضافة إلى ذلك ، نظرا لوجود فجوة هوائية كبيرة ، عندما يعمل المحرك بسرعة عالية ، يقتصر فقدان قلب الجزء الثابت على نطاق مقبول. هذا يعني أن محرك BLDC بدون فتحة يستفيد من هيكل الجزء الثابت بدون فتحات مع خسائر أساسية منخفضة نسبيا وبالتالي كثافة طاقة عالية.
في الواقع ، في الأيام الأولى لتصميم محرك BLDC بدون فتحات ، كانت كثافة طاقته أقل من كثافة المحرك المشقوق المكافئ. ومع ذلك ، فإن ظهور مغناطيسات دائمة عالية الطاقة وأجهزة المغنطة البديلة الخاصة بها قد ضيق فجوة الأداء. محركات BLDC المشقوقة أقل قدرة على استخدام مغناطيس عالي الطاقة بسبب الأسنان السميكة المطلوبة لزيادة الحمل المغناطيسي على المحرك ، مما يؤدي إلى تقليل مساحة الفتحة وبالتالي الحمل الكهربائي على المحرك.
يمكن أن توفر محركات BLDC المشقوقة عزم دوران أعلى من التصميمات بدون فتحات لأن التصميمات المشقوقة يمكنها التعامل مع درجات حرارة أعلى ، مما يسمح بإنتاج المزيد من عزم الدوران. ومع ذلك ، نظرا لتشبع الدائرة المغناطيسية أثناء التشغيل الزائد ، يتم تقليل عزم دوران المحرك ، ولا يوجد تشبع مغناطيسي بدون أسنان في التصميم بدون فتحة ، مما يوفر حمولة زائدة أفضل.
على الرغم من أن محركات BLDC بدون فتحات لها العديد من المزايا مقارنة ب bldcs القياسية ، إلا أنه في التطبيقات العملية ، فإن محركات BLDC بدون فتحات ليست دائما الخيار الأفضل. على سبيل المثال ، توفر محركات BLDC بدون فتحات محاثة منخفضة ، مما يشكل تحديا للتحكم في الحركة. إذا تم استخدام التحكم في تعديل عرض النبضة (pwm) ، فإن انخفاض الحث يؤدي إلى خسائر أعلى في المحرك. يمكن استخدام عناصر التحكم ذات ترددات التبديل الأعلى (80 إلى 100 كيلو هرتز) أو الحث المعوض المتسلسل للتخفيف من مشكلة الحث المنخفض.
في الواقع ، تقنيات محركات BLDC المختلفة مناسبة للتطبيقات المختلفة. محركات BLDC المشقوقة مناسبة لتطبيقات مثل السيارات الكهربائية أو الأجهزة المنزلية التي تتطلب عددا كبيرا من الأعمدة ، والحجم النهائي ليس مشكلة. كما أنها مفضلة في البيئات القاسية ، حيث أن ملفات التصميم المشقوقة أسهل في الحماية وتمسك بها ميكانيكيا بواسطة أسنان الجزء الثابت. وبالنسبة للتطبيقات التي تتطلب سرعة عالية وصغر الحجم ، كما هو الحال في المعدات الطبية أو الأدوات الصناعية المحمولة ، تعد محركات BLDC بدون فتحات خيارا أفضل ، حيث تقدم الحل الأفضل.