العناصر التي سنناقشها في هذا الفصل هي:
السرعة والدقة/السلاسة/العمر الافتراضي وقابلية الصيانة/توليد الغبار/الكفاءة/الحرارة/الاهتزاز والضوضاء/تدابير مكافحة العادم/بيئة الاستخدام
1. ثبات الدوران والدقة
عندما يتم تشغيل المحرك بسرعة ثابتة، فإنه سيحافظ على سرعة موحدة وفقًا للقصور الذاتي عند السرعة العالية، ولكنها ستختلف وفقًا للشكل الأساسي للمحرك عند السرعة المنخفضة.
في المحركات عديمة الفرش ذات الشقوق، ينبض التجاذب بين الأسنان ذات الشقوق ومغناطيس الدوار عند السرعات المنخفضة. أما في محركنا عديم الفرش، فنظرًا لثبات المسافة بين قلب الجزء الثابت والمغناطيس في محيطه (أي أن المقاومة المغناطيسية ثابتة في محيطه)، فمن غير المرجح أن يُنتج تموجات حتى عند الجهد المنخفض.
2. العمر الافتراضي وقابلية الصيانة وتوليد الغبار
أهم العوامل عند مقارنة المحركات ذات الفرشاة وغير الفرشاة هي العمر الافتراضي، وسهولة الصيانة، وتوليد الغبار. لأن الفرشاة والمبدل يتلامسان أثناء دوران محرك الفرشاة، فإن جزء التلامس سيتآكل حتمًا بسبب الاحتكاك.
نتيجةً لذلك، يجب استبدال المحرك بالكامل، ويُصبح الغبار الناتج عن تآكله مشكلة. وكما يوحي الاسم، لا تحتوي المحركات عديمة الفرش على فرش، لذا فهي تتمتع بعمر افتراضي أطول، وسهولة صيانة، وتُنتج غبارًا أقل من المحركات ذات الفرش.
3. الاهتزاز والضوضاء
تُصدر المحركات ذات الفرشاة اهتزازًا وضوضاءً نتيجةً للاحتكاك بين الفرشاة والمُبدِّل، بينما لا تُصدر المحركات عديمة الفرشاة ذلك. تُصدر المحركات عديمة الفرشاة ذات الشقوق اهتزازًا وضوضاءً نتيجةً لعزم دوران الشقوق، بينما لا تُصدر المحركات ذات الشقوق ومحركات الكأس المجوفة ذلك.
تُسمى الحالة التي ينحرف فيها محور دوران الدوار عن مركز الثقل "عدم التوازن". عند دوران الدوار غير المتوازن، يتولد اهتزاز وضوضاء، ويزدادان بزيادة سرعة المحرك.
4. الكفاءة وتوليد الحرارة
تُمثل نسبة الطاقة الميكانيكية الخارجة إلى الطاقة الكهربائية الداخلة كفاءة المحرك. معظم الخسائر التي لا تتحول إلى طاقة ميكانيكية تتحول إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى تسخين المحرك. تشمل خسائر المحرك ما يلي:
(1) فقدان النحاس (فقدان الطاقة بسبب مقاومة اللف)
(2). فقدان الحديد (فقدان الهستيريسيس في قلب الجزء الثابت، فقدان التيار الدوامي)
(3) الخسارة الميكانيكية (الخسارة الناجمة عن مقاومة الاحتكاك للمحامل والفرش، والخسارة الناجمة عن مقاومة الهواء: خسارة مقاومة الرياح)
يمكن تقليل فاقد النحاس بزيادة سُمك السلك المطلي بالمينا لتقليل مقاومة اللف. ومع ذلك، إذا زاد سُمك السلك المطلي بالمينا، فسيكون من الصعب تركيب اللفات في المحرك. لذلك، من الضروري تصميم هيكل لف مناسب للمحرك من خلال زيادة معامل دورة العمل (نسبة الموصل إلى مساحة المقطع العرضي لللف).
كلما زاد تردد المجال المغناطيسي الدوار، زاد فقدان الحديد، مما يعني أن الآلة الكهربائية ذات سرعة الدوران العالية ستُولّد حرارة عالية بسبب فقدان الحديد. في حالة فقدان الحديد، يمكن تقليل فقدان التيار الدوامي عن طريق ترقيق صفيحة الفولاذ الرقائقية.
فيما يتعلق بالخسائر الميكانيكية، تعاني المحركات ذات الفرشاة دائمًا من خسائر ميكانيكية نتيجةً لمقاومة الاحتكاك بين الفرشاة والمُبدِّل، بينما لا تعاني المحركات عديمة الفرشاة من ذلك. أما بالنسبة للمحامل، فإن معامل احتكاك المحامل الكروية أقل منه في المحامل العادية، مما يُحسّن كفاءة المحرك. تستخدم محركاتنا محامل كروية.
المشكلة مع التسخين هي أنه حتى لو لم يكن للتطبيق حد على الحرارة نفسها، فإن الحرارة التي يولدها المحرك ستقلل من أدائه.
عندما يسخن الملف، تزداد المقاومة (الممانعة) ويصعب مرور التيار، مما يؤدي إلى انخفاض عزم الدوران. علاوة على ذلك، عندما يسخن المحرك، تنخفض القوة المغناطيسية للمغناطيس بفعل إزالة المغناطيسية الحرارية. لذلك، لا يمكن تجاهل توليد الحرارة.
نظرًا لأن مغناطيسات الساماريوم والكوبالت لها إزالة مغناطيسية حرارية أصغر من مغناطيسات النيوديميوم بسبب الحرارة، يتم اختيار مغناطيسات الساماريوم والكوبالت في التطبيقات حيث تكون درجة حرارة المحرك أعلى.
وقت النشر: ٢١ يوليو ٢٠٢٣
