Щеточные vs бесщеточные двигатели постоянного тока: ключевые различия

Покупая электровелосипед или электромобиль, вы сталкиваетесь с двумя типами двигателей: щеточный и бесщеточный. Какой лучше? По каким критериям выбирать?

Разберем различия — поможет при выборе.

Различия в принципе работы

Конструкция

Щеточные: статоры, роторы, щетки.

Бесщеточные: мехатронное изделие — двигатель и драйвер (контроллер).

Коммутация

Щеточные — механическая: магнитный полюс неподвижен, катушка вращается.

Бесщеточные — электронная: катушка неподвижна, магнитный полюс вращается.

Различия в регулировке скорости

Оба регулируют напряжение для контроля скорости.

Электронная коммутация бесщеточных позволяет цифровой контроль. Щеточные коммутируются угольными щетками, управление традиционными аналоговыми схемами (тиристоры) — проще.

Процесс регулировки щеточного двигателя

Меняют напряжение питания. Выпрямитель и щетки преобразуют его, изменяя силу магнитного поля электродов — меняется скорость. Это регулировка изменением напряжения.

Процесс регулировки бесщеточного двигателя

Напряжение питания постоянно. Меняют управляющий сигнал ESC (электронный контроллер скорости) и частоту переключения мощных MOS-транзисторов. Это регулировка изменением частоты.

Различия в производительности

Щеточные двигатели

Преимущества:

• Большой пусковой момент — плавное переключение, вибрация почти не чувствуется
• Простая конструкция — легко производить, управлять, обслуживать

Недостатки:

• Угольные щетки быстро изнашиваются — частая замена, короткий ресурс
• Большой рабочий ток легко размагничивает магнитную сталь — сокращает ресурс двигателя

Бесщеточные двигатели

Преимущества:

• Нет щеток — нет искр, минимизированы помехи для радиоуправления
• Нет щеток — меньше трения, двигатель не изнашивается

Недостатки:

• Управление частотой — легкая вибрация при пуске/торможении
• Контроллер сложнее, чем у щеточного
• Требуется герметичность. Попадание воды в датчики Холла и электролист — повреждение

У обоих типов свои плюсы и минусы. Нужен дешевый и не страшно менять щетки — берите щеточный. Нужен долгий ресурс и не хотите менять щетки — бесщеточный за более высокую цену. Выбирайте под свои задачи.

Интересно? Пишите или комментируйте!

Примечание: Изображения из открытых источников. Правообладатели — пишите, удалим.