على مدار العقد الماضي ، استبدلت محركات التيار المستمر عديمة الفرشاة (bldcs) محركات التيار المستمر المصقولة بشكل متزايد ، خاصة في التطبيقات التي تتطلب سرعات عالية (أعلى من 12000 دورة في الدقيقة) وعمر طويل.
لكن محركات BLDC لا تتمتع بجميع المزايا: توفر محركات BLDC تحكمًا بسيطًا ولا يوجد تسنين ، في حين أن الهيكل المعقد لمحركات BLDC يعني تكاليف أعلى - محركات BLDC التقليدية عبارة عن تصميمات مشقوقة ، أي يتم لف الملفات في الفتحات حول الجزء الثابت .
نتيجة لذلك ، تم تطوير محرك BLDC بتصميم بدون فتحات ، والذي يتمتع بـ 4 مزايا رئيسية مقارنة بمحركات BLDC التقليدية ذات الفتحات.
تستخدم محركات BLDC بدون فتحات تصميمًا بدون فتحات. يتم لف الملفات في عملية خارجية منفصلة ثم يتم إدخالها مباشرة في فجوة الهواء أثناء تجميع المحرك.
في محركات BLDC المشقوقة ، يمنع وجود أسنان الجزء الثابت من تصغير الحجم الكلي للمحرك. بالإضافة إلى ذلك ، مع تقلص حجم المحرك ، تصبح عملية اللف أكثر صعوبة. في المقابل ، تحتوي محركات التيار المستمر التي لا تحتوي على فتحات على ملفات مائلة أو مثبتة محوريًا على قلب الجزء الثابت الأسطواني ، مما يجعل تقليل الحجم أسهل.
يتميز التصميم الخالي من الفتحات أيضًا بمزايا التكلفة لأنه يقلل من التعقيد ويسهل تصنيع قلب الجزء الثابت.
في حين أن كلا التصميمين يمكن أن يعملوا بسرعات أعلى بكثير من محركات التيار المستمر المصقولة ، فإن التصميمات ذات الفتحات والفتحات لها خصائص مختلفة عند السرعات العالية. للحصول على ثبات ميكانيكي بسرعات عالية (من 40.000 إلى 60.000 دورة في الدقيقة) ، عادةً ما يكون للدوارات بدون فتحات تصميم مغناطيسي دائم ثنائي القطب. بالإضافة إلى ذلك ، نظرًا لوجود فجوة هوائية كبيرة ، عندما يعمل المحرك بسرعة عالية ، فإن فقدان الجزء الثابت يكون محدودًا بمدى مقبول. هذا يعني أن محرك BLDC بدون فتحات يستفيد من هيكل الجزء الثابت بدون فتحات مع خسائر أساسية منخفضة نسبيًا وبالتالي كثافة طاقة عالية.
في الواقع ، في الأيام الأولى لتصميم محرك BLDC بدون فتحات ، كانت كثافة طاقته أقل من كثافة المحرك المكافئ المشقوق. ومع ذلك ، أدى ظهور المغناطيس الدائم عالي الطاقة وأجهزة المغناطيس البديلة إلى تضييق فجوة الأداء. تعد محركات BLDC المشقوقة أقل قدرة على استخدام مغناطيس عالي الطاقة بسبب الأسنان السميكة المطلوبة لزيادة الحمل المغناطيسي على المحرك ، مما يؤدي إلى تقليل مساحة الفتحة وبالتالي الحمل الكهربائي على المحرك.
يمكن أن توفر محركات BLDC المشقوقة عزم دوران أعلى من التصميمات الخالية من الفتحات لأن التصميمات المشقوقة يمكنها التعامل مع درجات حرارة أعلى ، مما يسمح بإنتاج المزيد من عزم الدوران. ومع ذلك ، نظرًا لتشبع الدائرة المغناطيسية أثناء عملية التحميل الزائد ، يتم تقليل عزم دوران المحرك ، ولا يوجد تشبع مغناطيسي في التصميم الخالي من الشقوق ، وبالتالي توفير حمولة زائدة أفضل.
على الرغم من أن محركات BLDC التي لا تحتوي على فتحات لها العديد من المزايا مقارنة بالبلكونات القياسية ، إلا أنه في التطبيقات العملية ، لا تكون محركات BLDC الخالية من الفتحات هي الخيار الأفضل دائمًا. على سبيل المثال ، توفر محركات BLDC بدون فتحات محاثة منخفضة ، مما يشكل تحديًا للتحكم في الحركة. إذا تم استخدام التحكم في تعديل عرض النبضة (pwm) ، ينتج عن المحاثة المنخفضة خسائر أعلى للمحرك. يمكن استخدام عناصر التحكم ذات ترددات التحويل الأعلى (80 إلى 100 كيلو هرتز) أو الحث المعوض التسلسلي للتخفيف من مشكلة الحث المنخفض.
في الواقع ، تعد تقنيات محركات BLDC المختلفة مناسبة لتطبيقات مختلفة. تعد محركات BLDC ذات الفتحات مناسبة لتطبيقات مثل السيارات الكهربائية أو الأجهزة المنزلية التي تتطلب عددًا كبيرًا من الأعمدة ، والحجم النهائي ليس مشكلة. كما أنها مفضلة أيضًا في البيئات القاسية ، حيث يسهل حماية ملفات التصميم المشقوقة ويتم تثبيتها ميكانيكيًا بواسطة أسنان الجزء الثابت. وبالنسبة للتطبيقات التي تتطلب سرعة عالية وصغيرة الحجم ، كما هو الحال في المعدات الطبية أو الأدوات الصناعية المحمولة ، فإن محركات BLDC بدون فتحات هي الخيار الأفضل ، حيث تقدم أفضل الحلول.
