Harjattomat DC- ja askelmoottorit saattavat saada enemmän huomiota kuin klassinen harjattu tasavirtamoottori, mutta jälkimmäinen voi silti olla parempi valinta joissakin sovelluksissa.

Useimmat suunnittelijat, jotka haluavat valita pienen DC-moottorin – tyypillisesti hevosvoimaa pienemmän tai murto-osan tehoyksikön – tarkastelevat yleensä aluksi vain kahta vaihtoehtoa: harjatonta tasavirtamoottoria (BLDC) tai askelmoottoria.Kumpi valitaan, riippuu sovelluksesta, koska BDLC on yleensä parempi jatkuvaan liikkeeseen, kun taas askelmoottori sopii paremmin paikannukseen, edestakaisin ja pysäytys-/käynnistysliikkeeseen.Jokainen moottorityyppi voi tuottaa tarvittavan suorituskyvyn oikealla säätimellä, joka voi olla IC tai moduuli moottorin koosta ja ominaisuuksista riippuen.Näitä moottoreita voidaan käyttää "älykkäillä" toiminnoilla, jotka on upotettu erityisiin liikkeenohjauspiiriin tai prosessoriin, jossa on sulautettu laiteohjelmisto.

Mutta katso hieman tarkemmin näiden BLDC-moottoreiden myyjien tarjontaa, niin näet, että he tarjoavat lähes aina myös harjattuja DC-moottoreita (BDC), jotka ovat olleet olemassa "ikuisesti".Tällä moottorijärjestelyllä on pitkä ja vakiintunut paikka sähkökäyttöisen käyttövoiman historiassa, sillä se oli ensimmäinen kaikenlainen sähkömoottori.Kymmeniä miljoonia näitä harjattuja moottoreita käytetään joka vuosi vakaviin, ei-triviaalisiin sovelluksiin, kuten autoihin.

Ensimmäiset raa'at versiot harjatuista moottoreista kehitettiin 1800-luvun alussa, mutta jopa pienen hyödyllisen moottorin käyttö oli haastavaa.Niiden tehoa varten tarvittavia generaattoreita ei ollut vielä kehitetty, ja saatavilla olevat akut olivat kapasiteettiltaan rajallisia, suuria ja niitä piti silti "täydentää" jotenkin.Lopulta nämä ongelmat voitettiin.1800-luvun lopulla harjatut tasavirtamoottorit, joiden tehot vaihtelivat kymmeniin ja satoihin hevosvoimiin, asennettiin ja ne olivat yleisessä käytössä;monet ovat edelleen käytössä.

Perusharjattu DC-moottori ei vaadi ”elektroniikkaa” toimiakseen, koska se on itsekommutoiva laite.Toimintaperiaate on yksinkertainen, mikä on yksi sen hyveistä.Harjattu tasavirtamoottori käyttää mekaanista kommutaatiota roottorin magneettikentän (kutsutaan myös ankkuri) napaisuuden vaihtamiseen staattoriin nähden.Sitä vastoin staattorin magneettikenttää kehittävät joko sähkömagneettiset käämit (historiallisesti) tai nykyaikaiset, voimakkaat kestomagneetit (moniin nykyaikaisiin sovelluksiin) (kuva 1).

Vuorovaikutus ja toistuva magneettikentän kääntäminen ankkurissa olevien roottorikäämien ja staattorin kiinteän kentän välillä indusoivat jatkuvan pyörivän liikkeen.Roottorikentän käänteinen kommutointitoiminto suoritetaan fyysisten koskettimien (jota kutsutaan harjoiksi) kautta, jotka koskettavat ja tuovat tehoa ankkurikäämiin.Moottorin pyöriminen ei ainoastaan ​​tarjoa haluttua mekaanista liikettä, vaan myös roottorin kelan napaisuuden vaihtoa, joka tarvitaan houkuttelemaan/hylkimään kiinteän staattorikentän suhteen – taaskaan elektroniikkaa ei tarvita, koska tasavirta syötetään suoraan staattorikäämien käämit (jos sellaisia ​​on) ja harjat.

Perusnopeuden säätö suoritetaan säätämällä syötettyä jännitettä, mutta tämä viittaa yhteen harjatun moottorin puutteesta: pienempi jännite laskee nopeutta (mikä oli tarkoitus) ja vähentää dramaattisesti vääntömomenttia, mikä on yleensä ei-toivottu seuraus.Harjatun moottorin käyttö, joka saa virtansa suoraan tasavirtakiskoista, on yleensä hyväksyttävää vain rajoitetuissa tai ei-kriittisissä sovelluksissa, kuten pienten lelujen ja animoitujen näyttöjen käytössä, varsinkin jos nopeudensäätöä tarvitaan.

Sitä vastoin harjattomassa moottorissa on joukko sähkömagneettisia keloja (napoja), jotka on kiinnitetty paikoilleen kotelon sisäosan ympärille, ja erittäin lujat kestomagneetit on kiinnitetty pyörivään akseliin (roottoriin) (kuva 2).Koska ohjauselektroniikka (elektroninen kommutointi – EC) syöttää napoja peräkkäin, roottoria ympäröivä magneettikenttä pyörii ja vetää/hylkii siten roottoria kiinteillä magneeteilla, jonka on pakko seurata kenttää.

BLDC-moottorin napoja käyttävä virta voi olla neliöaalto, mutta se on tehotonta ja aiheuttaa tärinää, joten useimmissa malleissa käytetään ramppaavaa aaltomuotoa, jonka muoto on räätälöity haluttuun sähkötehokkuuden ja liikkeen tarkkuuden yhdistelmään.Lisäksi ohjain voi hienosäätää energisoivan aaltomuodon nopeiden mutta tasaisten käynnistysten ja pysäytysten saamiseksi ilman ylitystä ja terävää vastetta mekaanisiin kuormitustransienteihin.Saatavilla on erilaisia ​​ohjausprofiileja ja liikeratoja, jotka sopivat moottorin asennon ja nopeuden sovelluksen tarpeisiin.

Editoi Lisa