I flera år har vi sett att borstlösa motorer börjar dominera den sladdlösa verktygsdriften inom den professionella verktygsindustrin. Det här är bra, men vad är grejen? Är det verkligen viktigt så länge jag kan skruva i den där träskruven? Eh, ja. Det finns betydande skillnader och effekter när det gäller borstlösa motorer och borstlösa motorer.
Innan vi fördjupar oss i de två fot långa borstmotorerna och borstlösa motorerna, låt oss först förstå grundläggande kunskaper om själva funktionsprincipen för likströmsmotorer. När det gäller att driva motorer handlar allt om magneter. Motsatt laddade magneter attraherar varandra. Grundidén med en likströmsmotor är att hålla den motsatta elektriska laddningen hos den roterande delen (rotorn) attraherad av den orörliga magneten (statorn) framför den, och därigenom kontinuerligt dra framåt. Det är lite som att sätta en Boston Butter Donut på en pinne framför mig när jag springer – jag fortsätter att försöka gripa tag i den!
Frågan är hur man håller munkarna i rörelse. Det finns inget enkelt sätt att göra det på. Det börjar med en uppsättning permanentmagneter (permanentmagneter). En uppsättning elektromagneter ändrar laddning (omvänd polaritet) när de roterar, så det finns alltid en permanentmagnet med motsatt laddning som kan röra sig. Dessutom kommer den liknande laddningen som den elektromagnetiska spolen upplever när den ändrar laddning att trycka bort spolen. När vi tittar på borstmotorer och borstlösa motorer är det nyckeln till hur elektromagneten ändrar polaritet.
I en borstmotor finns det fyra grundläggande komponenter: permanentmagneter, ankare, kommuteringsringar och borstar. Permanentmagneten utgör mekanismens yttre hölje och rör sig inte (stator). Den ena är positivt laddad och den andra är negativt laddad, vilket skapar ett permanent magnetfält.
Ankaret är en spole eller en serie spolar som blir en elektromagnet när de aktiveras. Detta är också den roterande delen (rotorn), vanligtvis gjord av koppar, men aluminium kan också användas.
Kommutatorringen är fäst vid ankarspolen i två (2-polig konfiguration), fyra (4-polig konfiguration) eller fler komponenter. De roterar med ankaret. Slutligen förblir kolborstarna på plats och överför laddningen till varje kommutator.
När ankaret är aktiverat kommer den laddade spolen att dras mot den motsatt laddade permanentmagneten. När kommutatorringen ovanför också roterar, rör sig den från anslutningen av en kolborste till nästa. När den når nästa borste kommer den att få en polaritetsomkastning och attraheras nu av en annan permanentmagnet samtidigt som den stöts bort av samma typ av elektrisk laddning. Det är påtagligt att när kommutatorn når den negativa borsten attraheras den nu av den positiva permanentmagneten. Kommutatorn anländer i tid för att bilda en anslutning med den positiva elektrodborsten och följa den negativa permanentmagneten. Borstarna är parvis, så den positiva spolen kommer att dra mot den negativa magneten, och den negativa spolen kommer att dra mot den positiva magneten samtidigt.
Det är som en ankarspiral som jagar en Boston Butter Donut. Jag var nära, men ändrade mig sedan och satsade på en hälsosammare smoothie (min polaritet eller lust ändrades). Munkar är ju trots allt rika på kalorier och fett. Nu jagar jag smoothies samtidigt som jag blir bortstött från Boston Cream. När jag kom dit insåg jag att munkar är mycket bättre än smoothies. Så länge jag trycker på avtryckaren, varje gång jag kommer till nästa tandborste, kommer jag att ändra mig och samtidigt jaga de saker jag gillar i en frenetisk cirkel. Det är den ultimata applikationen för ADHD. Dessutom är vi två där, så Boston Butter Donuts och Smoothies jagas alltid entusiastiskt av en av oss, men obeslutsam.
I en borstlös motor förlorar man kommutatorn och borstarna och får en elektronisk styrenhet. Permanentmagneten fungerar nu som en rotor och roterar inuti, medan statorn nu består av en extern, fast elektromagnetisk spole. Styrenheten tillför ström till varje spole baserat på den laddning som krävs för att attrahera permanentmagneten.
Förutom att flytta laddningar elektroniskt kan styrenheten även tillhandahålla liknande laddningar för att motverka permanentmagneter. Eftersom laddningar av samma slag är motsatta varandra, trycker detta på permanentmagneten. Nu rör sig rotorn på grund av drag- och tryckkrafterna.
I det här fallet rör sig permanentmagneterna, så nu är de min löppartner och jag. Vi ändrar inte längre idén om vad vi vill ha. Istället visste vi att jag ville ha Boston Butter Donuts, och min partner ville ha smoothies.
Elektroniska styrenheter låter våra respektive frukostnjutningar flyttas framför oss, och vi har strävat efter samma saker hela tiden. Styrenheten lägger också saker vi inte vill ha bakom sig för att ge oss en knuff.
Borstdrivna likströmsmotorer är relativt enkla och billiga att tillverka delar i (även om koppar inte har blivit billigare). Eftersom en borstlös motor kräver en elektronisk kommunikator börjar man faktiskt bygga en dator i ett sladdlöst verktyg. Detta är anledningen till att kostnaden för borstlösa motorer ökar.
Av designskäl har borstlösa motorer många fördelar jämfört med borstmotorer. De flesta av dem är relaterade till förlusten av borstar och kommutatorer. Eftersom borsten behöver vara i kontakt med kommutatorn för att överföra laddningen orsakar det också friktion. Friktion minskar den uppnåeliga hastigheten och genererar samtidigt värme. Det är som att cykla med lätta bromsar. Om dina ben använder samma kraft kommer din hastighet att sakta ner. Omvänt, om du vill bibehålla hastigheten, behöver du få mer energi från dina ben. Du kommer också att värma upp fälgarna på grund av friktionsvärme. Detta innebär att borstlösa motorer, jämfört med borstmotorer, körs vid en lägre temperatur. Detta ger dem högre effektivitet, så de omvandlar mer elektrisk energi till elektrisk energi.
Kolborstar slits också ut med tiden. Det är detta som orsakar gnistor inuti vissa verktyg. För att hålla verktyget igång måste borsten bytas ut då och då. Borstlösa motorer kräver inte denna typ av underhåll.
Även om borstlösa motorer kräver elektroniska styrenheter är rotor/stator-kombinationen mer kompakt. Detta leder till möjligheter till lägre vikt och mer kompakt storlek. Det är därför vi ser många verktyg som Makita XDT16 slagskruvdragare med ultrakompakt design och kraftfull kraft.
Det verkar finnas ett missförstånd kring borstlösa motorer och vridmoment. Designen av en borstlös eller borstlös motor anger egentligen inte vridmomentets storlek. Till exempel var det faktiska vridmomentet på den första Milwaukee M18-slagborrmaskinen med bränsleförbrukning mindre än den tidigare modellen med borstar.
Till slut insåg dock tillverkaren några mycket viktiga saker. Elektroniken som används i borstlösa motorer kan ge mer kraft till dessa motorer när det behövs.
Eftersom borstlösa motorer nu använder avancerad elektronisk styrning kan de känna av när de börjar retardera under belastning. Så länge batteriet och motorn är inom temperaturspecifikationsområdet kan den borstlösa motorns elektronik begära och ta emot mer ström från batteripaketet. Detta gör att verktyg som borstlösa borrar och sågar kan hålla högre hastigheter under belastning. Detta gör dem snabbare. Det är vanligtvis mycket snabbare. Några exempel på detta inkluderar Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage och DeWalt Perform and Protect.
Dessa tekniker integrerar sömlöst verktygets motorer, batterier och elektronik i ett sammanhängande system för att uppnå optimal prestanda och körtid.
Kommutering – ändra laddningens polaritet – starta den borstlösa motorn och håll den roterande. Därefter måste du styra hastighet och vridmoment. Hastigheten kan styras genom att ändra spänningen på BLDC-motorns stator. Genom att modulera spänningen vid en högre frekvens kan du styra motorhastigheten i högre grad.
För att kontrollera vridmomentet, när motorns momentbelastning stiger över en viss nivå, kan man minska statorspänningen. Detta medför naturligtvis viktiga krav: motorövervakning och sensorer.
Halleffektsensorer är ett billigt sätt att detektera rotorns position. De kan också detektera hastigheten genom att ta hänsyn till tiden och frekvensen för tidssensorns omkoppling.
Redaktörens anmärkning: Kolla in vår artikel om Vad är en sensorlös borstlös motor för att lära dig hur avancerad BLDC-motorteknik förändrar elverktyg.
Kombinationen av dessa fördelar har ytterligare en effekt – en längre livslängd. Även om garantin för borstmotorer och borstlösa motorer (och verktyg) inom märket vanligtvis är densamma, kan du förvänta dig en längre livslängd för de borstlösa modellerna. Detta kan vanligtvis vara flera år utöver garantiperioden.
Kommer ni ihåg när jag sa att elektroniska styrenheter i huvudsak bygger datorer i era verktyg? Borstlösa motorer är också genombrottet för smarta verktyg som ska påverka branschen. Utan borstlösa motorers beroende av elektronisk kommunikation skulle Milwaukees enknappsteknik inte fungera.
På klockan utforskar Kenny djupt de praktiska begränsningarna hos olika verktyg och jämför skillnaderna. Efter jobbet är hans tro och kärlek till sin familj hans högsta prioritet. Vanligtvis är du i köket, cyklar (han är en triathlonutövare) eller tar med folk ut på en dags fiske i Tampa Bay.
Det råder fortfarande brist på kvalificerade arbetare i USA som helhet. Vissa kallar det "kompetensgapet". Även om det kan verka "på modet" att ta en fyraårig universitetsexamen, visar de senaste undersökningsresultaten från Bureau of Labor Statistics att kvalificerade branscher som svetsare och elektriker återigen rankas [...]
Redan 2010 skrev vi om bättre batterier med grafen-nanoteknik. Detta är ett samarbete mellan energidepartementet och Vorbeck Materials. Forskare använder grafen för att ladda litiumjonbatterier på minuter istället för timmar. Det var ett tag sedan. Även om grafen ännu inte har implementerats är vi tillbaka med några av de senaste litiumjonbatterierna […]
Att hänga en tung tavla på en gipsvägg är inte särskilt svårt. Men du vill se till att du gör det ordentligt. Annars kommer du att köpa en ny ram! Att bara skruva fast skruven i väggen räcker inte. Du måste veta hur man inte förlitar sig på [...]
Det är inte ovanligt att vilja lägga 120V elkablar under jord. Du kanske vill driva ditt skjul, din verkstad eller ditt garage. En annan vanlig användning är att driva lyktstolpar eller elektriska dörrmotorer. I båda fallen bör du förstå vissa krav på underjordisk kabeldragning för att uppfylla [...]
Tack för förklaringen. Det här är något jag har undrat över länge, med tanke på att de flesta är för borstlösa motorer (åtminstone används det som ett argument för dyrare elverktyg och drönare).
Jag vill veta: Känner regulatorn också av hastigheten? Måste det inte göras för att synkronisera? Har den Hall-element som känner av (roterar) magneter?
Alla borstlösa motorer är inte bättre än alla borstmotorer. Jag vill se hur batteritiden för Gen 5X står sig i jämförelse med föregångaren X4 under måttlig till tung belastning. I vilket fall som helst är borstar nästan aldrig en livslängdsbegränsande faktor. Den ursprungliga motorhastigheten för sladdlösa verktyg är cirka 20 000 till 25 000. Och tack vare den smorda planetväxeln är reduktionen cirka 12:1 på hög växel och cirka 48:1 på låg växel. Utlösningsmekanismen och motorrotorlagren som stöder rotorn på 25 000 varv/min i den dammiga luftströmmen är vanligtvis svaga punkter.
Som Amazon-partner kan vi få intäkter när du klickar på en Amazon-länk. Tack för att du hjälper oss att göra det vi gillar att göra.
Pro Tool Reviews är en framgångsrik onlinepublikation som har erbjudit verktygsrecensioner och branschnyheter sedan 2008. I dagens värld av internetnyheter och onlineinnehåll ser vi att fler och fler yrkesverksamma undersöker de flesta större elverktyg de köper online. Detta väckte vårt intresse.
Det finns en viktig sak att notera om Pro Tool Reviews: Vi handlar om professionella verktygsanvändare och affärsmän!
Den här webbplatsen använder cookies för att ge dig bästa möjliga användarupplevelse. Cookie-information lagras i din webbläsare och utför vissa funktioner, som att känna igen dig när du återvänder till vår webbplats och hjälpa vårt team att förstå de delar av webbplatsen som du tycker är mest intressanta och användbara. Läs gärna vår fullständiga integritetspolicy.
Absolut nödvändiga cookies bör alltid vara aktiverade så att vi kan spara dina inställningar för cookies.
Om du inaktiverar den här cookien kan vi inte spara dina inställningar. Det betyder att du måste aktivera eller inaktivera cookies igen varje gång du besöker den här webbplatsen.
Gleam.io – Detta gör det möjligt för oss att tillhandahålla gåvor som samlar in anonym användarinformation, såsom antalet webbplatsbesökare. Om inte personlig information lämnas frivilligt i syfte att manuellt ange gåvor kommer ingen personlig information att samlas in.
Publiceringstid: 31 augusti 2021