أخبار

1. محرك تيار مستمر ذو فرش

في المحركات ذات الفرش، يتم ذلك بواسطة مفتاح دوار على عمود المحرك يُسمى المبدل. يتكون من أسطوانة أو قرص دوار مُقسّم إلى عدة أجزاء معدنية موصلة على الدوّار. هذه الأجزاء متصلة بملفات موصلة على الدوّار. يضغط اثنان أو أكثر من الموصلات الثابتة، تُسمى الفرش، والمصنوعة من موصل لين مثل الجرافيت، على المبدل، مما يُحدث اتصالًا كهربائيًا انزلاقيًا مع الأجزاء المتتالية أثناء دوران الدوّار. تُزوّد ​​الفرش الملفات بالتيار الكهربائي بشكل انتقائي. مع دوران الدوّار، يختار المبدل ملفات مختلفة، ويُطبّق التيار الموجه على ملف مُحدد بحيث يبقى المجال المغناطيسي للدوّار غير متوافق مع الجزء الثابت، مما يُولّد عزم دوران في اتجاه واحد.

2. محرك تيار مستمر بدون فرش

في محركات التيار المستمر عديمة الفرش، يستبدل نظام مؤازر إلكتروني نقاط التلامس الميكانيكية للمبدل. يستشعر مستشعر إلكتروني زاوية الدوار ويتحكم في مفاتيح أشباه الموصلات، مثل الترانزستورات، التي تتحكم في التيار المار عبر الملفات، إما بعكس اتجاهه أو، في بعض المحركات، بإيقافه، عند الزاوية الصحيحة لتوليد عزم الدوران في اتجاه واحد بواسطة المغناطيس الكهربائي. يتيح الاستغناء عن نقاط التلامس المنزلقة للمحركات عديمة الفرش تقليل الاحتكاك وإطالة عمرها؛ إذ يقتصر عمرها التشغيلي فقط على عمر محاملها.

تُنتج محركات التيار المستمر ذات الفرش عزم دوران أقصى عند السكون، ويتناقص هذا العزم خطيًا مع ازدياد السرعة. يمكن التغلب على بعض قيود محركات الفرش باستخدام المحركات عديمة الفرش، ومنها الكفاءة العالية ومقاومة التآكل الميكانيكي. إلا أن هذه المزايا تأتي على حساب احتمالية أن تكون إلكترونيات التحكم أقل متانة وأكثر تعقيدًا وأعلى تكلفة.

يحتوي المحرك عديم الفرش النموذجي على مغناطيسات دائمة تدور حول عضو دوار ثابت، مما يزيل المشاكل المرتبطة بتوصيل التيار إلى العضو الدوار المتحرك. ويحل جهاز تحكم إلكتروني محل مجموعة المبدل في محرك التيار المستمر ذي الفرش، والتي تقوم بتبديل طور الملفات باستمرار للحفاظ على دوران المحرك. ويؤدي جهاز التحكم وظيفة توزيع الطاقة الموقوتة نفسها باستخدام دائرة إلكترونية صلبة بدلاً من نظام المبدل.

توفر المحركات عديمة الفرش العديد من المزايا مقارنةً بمحركات التيار المستمر ذات الفرش، بما في ذلك نسبة عزم الدوران إلى الوزن العالية، وزيادة الكفاءة مما ينتج عنه عزم دوران أكبر لكل واط، وزيادة الموثوقية، وتقليل الضوضاء، وإطالة العمر الافتراضي من خلال التخلص من تآكل الفرش والمبدل، والتخلص من الشرر المؤين الناتج عن
يُساهم تصميم المحرك بدون مُبدِّل في تقليل التداخل الكهرومغناطيسي بشكل عام. وبفضل عدم وجود ملفات على الدوّار، لا يتعرض لقوى الطرد المركزي، ولأن الملفات مدعومة بالغلاف، يُمكن تبريدها بالتوصيل الحراري، مما يُغني عن الحاجة إلى تدفق هواء داخل المحرك للتبريد. وهذا بدوره يعني إمكانية إغلاق الأجزاء الداخلية للمحرك بالكامل وحمايتها من الأوساخ أو أي مواد غريبة أخرى.

يمكن تنفيذ عملية تبديل المحركات عديمة الفرش برمجياً باستخدام متحكم دقيق، أو باستخدام دوائر تناظرية أو رقمية. يتيح التبديل الإلكتروني بدلاً من الفرش مرونة وقدرات أكبر غير متوفرة في محركات التيار المستمر ذات الفرش، بما في ذلك تحديد السرعة، والتشغيل بخطوات دقيقة للتحكم في الحركة البطيئة والدقيقة، وعزم دوران ثابت عند التوقف. يمكن تخصيص برنامج التحكم ليناسب المحرك المستخدم في التطبيق، مما يؤدي إلى كفاءة تبديل أعلى.

إن أقصى قدرة يمكن تطبيقها على محرك بدون فرش محدودة بشكل حصري تقريبًا بالحرارة؛ [بحاجة لمصدر] الحرارة الزائدة تضعف المغناطيس وتتلف عزل الملفات.

عند تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، تكون المحركات عديمة الفرش أكثر كفاءة من المحركات ذات الفرش، ويعود ذلك أساسًا إلى عدم وجود فرش، مما يقلل من فقد الطاقة الميكانيكية الناتج عن الاحتكاك. وتكون الكفاءة المحسّنة في أعلى مستوياتها في منطقتي عدم التحميل والحمل المنخفض من منحنى أداء المحرك.

تشمل البيئات والمتطلبات التي يستخدم فيها المصنعون محركات التيار المستمر من النوع عديم الفرش التشغيل بدون صيانة، والسرعات العالية، والتشغيل في الأماكن التي يكون فيها الشرر خطيرًا (مثل البيئات القابلة للاشتعال) أو يمكن أن يؤثر على المعدات الحساسة إلكترونيًا.

يشبه تصميم المحرك عديم الفرش تصميم المحرك الخطوي، لكن ثمة اختلافات جوهرية بينهما نتيجةً لاختلافات في التصميم والتشغيل. فبينما يتوقف المحرك الخطوي عادةً عندما يكون الدوار في وضع زاوي محدد، يُصمم المحرك عديم الفرش عادةً لإنتاج دوران مستمر. وقد يحتوي كلا النوعين على مستشعر لموضع الدوار لتوفير تغذية راجعة داخلية. ويستطيع كل من المحرك الخطوي والمحرك عديم الفرش المصمم جيدًا الحفاظ على عزم دوران محدود عند سرعة دوران صفرية.