أخبار

1. محرك تيار مستمر ذو فرش

في المحركات ذات الفرش، يتم ذلك باستخدام مفتاح دوار على عمود المحرك يُسمى المُبدِّل. يتكون هذا المُبدِّل من أسطوانة دوارة أو قرص مُقسَّم إلى عدة أجزاء معدنية متصلة بالدوار. تتصل هذه الأجزاء بلفائف الموصل على الدوار. يضغط اثنان أو أكثر من الأجزاء الثابتة، تُسمى الفرش، والمصنوعة من موصل ناعم مثل الجرافيت، على المُبدِّل، مما يُؤدي إلى تلامس كهربائي انزلاقي مع الأجزاء المتتالية أثناء دوران الدوار. تُزوِّد الفرش الملفات بالتيار الكهربائي بشكل انتقائي. أثناء دوران الدوار، يختار المُبدِّل لفات مختلفة، ويُطبَّق التيار الاتجاهي على ملف مُحدد بحيث يظل المجال المغناطيسي للدوار غير مُحاذي للجزء الثابت، مُولِّدًا عزم دوران في اتجاه واحد.

2. محرك تيار مستمر بدون فرشاة

في محركات التيار المستمر عديمة الفرش، يحل نظام سيرفو إلكتروني محل نقاط تلامس المبدل الميكانيكي. يستشعر مستشعر إلكتروني زاوية الدوار ويتحكم في مفاتيح أشباه الموصلات، مثل الترانزستورات، التي تُحوّل التيار عبر اللفات، إما بعكس اتجاه التيار، أو - في بعض المحركات - بإيقافه، بالزاوية الصحيحة، مما يُولّد عزم دوران في اتجاه واحد. يُتيح إزالة نقطة التلامس المنزلقة للمحركات عديمة الفرش احتكاكًا أقل وعمرًا أطول؛ إذ يقتصر عمرها التشغيلي فقط على عمر محاملها.

تُولّد محركات التيار المستمر ذات الفرش أقصى عزم دوران عند الثبات، ويتناقص خطيًا مع زيادة السرعة. يمكن للمحركات عديمة الفرش التغلب على بعض قيود المحركات ذات الفرش؛ وتشمل هذه القيود كفاءة أعلى وقابلية أقل للتآكل الميكانيكي. تأتي هذه المزايا على حساب إلكترونيات تحكم أقل متانة وأكثر تعقيدًا وتكلفة.

يحتوي المحرك عديم الفرش النموذجي على مغناطيسات دائمة تدور حول محور ثابت، مما يُجنّب مشاكل توصيل التيار إلى المحور المتحرك. يحل جهاز تحكم إلكتروني محل مجموعة المُبدّل في محرك التيار المستمر ذي الفرش، والذي يُحوّل الطور باستمرار إلى اللفات للحفاظ على دوران المحرك. يُجري جهاز التحكم توزيعًا مُؤقتًا للطاقة بشكل مُماثل باستخدام دائرة الحالة الصلبة بدلًا من نظام المُبدّل.

تقدم المحركات عديمة الفرشاة العديد من المزايا مقارنة بمحركات التيار المستمر ذات الفرشاة، بما في ذلك نسبة عزم الدوران إلى الوزن العالية، وزيادة الكفاءة التي تنتج المزيد من عزم الدوران لكل واط، وزيادة الموثوقية، وتقليل الضوضاء، وعمر أطول من خلال القضاء على تآكل الفرشاة والمبدل، والقضاء على الشرر المؤين من
مُبدِّل، وتقليلٌ عامٌّ للتداخل الكهرومغناطيسي (EMI). بفضل عدم وجود لفات على الدوار، لا تتعرض هذه اللفات لقوى الطرد المركزي، ولأنّها مدعومة بالغلاف، يُمكن تبريدها بالتوصيل، دون الحاجة إلى تدفق هواء داخل المحرك للتبريد. وهذا بدوره يعني إمكانية إحاطة الأجزاء الداخلية للمحرك بالكامل وحمايتها من الأوساخ أو أي أجسام غريبة أخرى.

يمكن تنفيذ تبديل المحركات عديمة الفرش باستخدام برنامج باستخدام متحكم دقيق، أو باستخدام دوائر تناظرية أو رقمية. يتيح التبديل باستخدام الإلكترونيات بدلاً من الفرش مرونةً وقدراتٍ أكبر غير متوفرة في محركات التيار المستمر ذات الفرش، بما في ذلك تحديد السرعة، وتشغيل الخطوات الدقيقة للتحكم في الحركة البطيئة والدقيقة، وعزم تثبيت عند الثبات. يمكن تخصيص برنامج التحكم ليناسب المحرك المُستخدم في التطبيق، مما يؤدي إلى كفاءة تبديل أعلى.

إن الحد الأقصى للطاقة التي يمكن تطبيقها على محرك بدون فرشاة يقتصر تقريبًا على الحرارة؛[بحاجة لمصدر] فالحرارة الزائدة تضعف المغناطيس وتؤدي إلى تلف عزل اللفات.

عند تحويل الكهرباء إلى طاقة ميكانيكية، تكون المحركات عديمة الفرش أكثر كفاءة من المحركات ذات الفرش، ويعود ذلك أساسًا إلى غياب الفرش، مما يقلل من فقدان الطاقة الميكانيكية بسبب الاحتكاك. وتبلغ الكفاءة ذروتها في منطقتي عدم التحميل والحمل المنخفض من منحنى أداء المحرك.

تتضمن البيئات والمتطلبات التي يستخدم فيها المصنعون محركات التيار المستمر من النوع عديم الفرشاة التشغيل الخالي من الصيانة، والسرعات العالية، والتشغيل حيث يكون الشرر خطيرًا (أي البيئات المتفجرة) أو يمكن أن يؤثر على المعدات الحساسة إلكترونيًا.

يشبه تصميم المحرك الخالي من الفرش المحرك الخطوي، إلا أن هناك اختلافات جوهرية بينهما نتيجةً لاختلاف طريقة التنفيذ والتشغيل. فبينما تتوقف محركات السائر عادةً مع وجود الدوار في وضع زاوية محدد، فإن المحرك الخالي من الفرش مصمم عادةً لإنتاج دوران مستمر. وقد يحتوي كلا النوعين من المحركات على مستشعر موضع الدوار للتغذية الراجعة الداخلية. ويمكن لكلٍّ من المحرك الخطوي والمحرك الخالي من الفرش ذي التصميم الجيد الحفاظ على عزم دوران محدود عند صفر دورة في الدقيقة.