Viimeisen vuosikymmenen aikana harjattomat tasavirtamoottorit (bldcs) ovat yhä useammin korvanneet harjattuja tasavirtamoottoreita, erityisesti sovelluksissa, joissa vaaditaan suuria nopeuksia (yli 12 000 rpm) ja pitkää käyttöikää.
Mutta BLDC-moottoreilla ei ole kaikkia etuja: BLDC-moottorit tarjoavat yksinkertaisen ohjauksen ja ilman hammastusta, kun taas BLDC-moottoreiden monimutkainen rakenne tarkoittaa korkeampia kustannuksia – perinteiset BLDC-moottorit ovat uritettuja eli kelat on kierretty staattorin ympärillä oleviin koloihin. .
Tuloksena kehitettiin uraton BLDC-moottori, jolla on 4 suurta etua verrattuna perinteisiin urattomiin BLDC-moottoreihin.
Urattomissa BLDC-moottoreissa käytetään uratonta rakennetta. Kelat kelataan erillisellä ulkoisella toiminnolla ja työnnetään sitten suoraan ilmarakoon moottorin asennuksen aikana.
Uritetuissa BLDC-moottoreissa staattorin hampaiden läsnäolo estää moottorin kokonaiskoon minimoimisen. Lisäksi moottorin koon pienentyessä käämitysprosessi muuttuu yhä vaikeammaksi. Sitä vastoin urattomissa harjattomissa tasavirtamoottoreissa on käämit, jotka on vinossa tai aksiaalisesti kiinnitetty sylinterimäiseen staattorisydämeen, mikä helpottaa koon pienentämistä.
Urattomalla rakenteella on myös kustannusetuja, koska se vähentää monimutkaisuutta ja staattorin ydin on helpompi valmistaa.
Vaikka molemmat mallit voivat toimia paljon suuremmilla nopeuksilla kuin harjatut DC-moottorit, urattomilla ja urattomilla malleilla on erilaiset ominaisuudet suurilla nopeuksilla. Mekaanisen vakauden saavuttamiseksi suurilla nopeuksilla (40 000 - 60 000 rpm) urattomissa roottoreissa on yleensä kaksinapainen kestomagneettirakenne. Lisäksi suuresta ilmaraosta johtuen moottorin käydessä suurella nopeudella staattorin sydämen häviö on rajoitettu hyväksyttävälle alueelle. Tämä tarkoittaa, että uraton BLDC-moottori hyötyy urattomasta staattorirakenteesta, jossa on suhteellisen pienet ydinhäviöt ja siten korkea tehotiheys.
Itse asiassa urattoman BLDC-moottorin suunnittelun alkuaikoina sen tehotiheys oli pienempi kuin vastaavan uramoottorin. Korkeaenergisten kestomagneettien ja niiden vaihtoehtoisten magnetointilaitteiden tulo on kuitenkin kaventanut suorituskykyeroa. Uritetut BLDC-moottorit eivät pysty käyttämään korkean energian magneetteja, koska niiden paksummat hampaat tarvitaan lisäämään moottorin magneettista kuormitusta, mikä vähentää uran pinta-alaa ja siten moottorin sähköistä kuormitusta.
Uritetut BLDC-moottorit voivat tarjota suuremman vääntömomentin kuin urattomat mallit, koska uritetut mallit kestävät korkeampia lämpötiloja, mikä mahdollistaa suuremman vääntömomentin tuoton. Kuitenkin johtuen magneettipiirin kyllästymisestä ylikuormituskäytön aikana, moottorin vääntömomentti pienenee, ja urattomassa mallissa hampaattomalla ei ole magneettista kyllästystä, mikä tarjoaa paremman ylikuormituksen.
Vaikka urattomilla BLDC-moottoreilla on monia etuja verrattuna tavallisiin BLDC-moottoreihin, käytännön sovelluksissa urattomat BLDC-moottorit eivät aina ole paras valinta. Esimerkiksi urattomat BLDC-moottorit tarjoavat alhaisen induktanssin, mikä on haaste liikkeen ohjaukselle. Jos pulssinleveysmodulaatiota (pwm) käytetään, pienempi induktanssi johtaa suurempiin moottorihäviöihin. Pienen induktanssin ongelman lievittämiseen voidaan käyttää ohjaimia, joilla on korkeammat kytkentätaajuudet (80 - 100 khz) tai sarjakompensoitu induktanssi.
Itse asiassa erilaiset BLDC-moottoritekniikat sopivat erilaisiin sovelluksiin. Uritetut BLDC-moottorit sopivat sovelluksiin, kuten sähköajoneuvoihin tai kodinkoneisiin, jotka vaativat paljon napoja, eikä lopullinen koko ole ongelma. Ne ovat suositeltavia myös ankarissa ympäristöissä, koska uritetut käämit on helpompi suojata ja staattorin hampaat pitävät mekaanisesti kiinni. Ja sovelluksiin, jotka vaativat suurta nopeutta ja pientä kokoa, kuten lääketieteellisissä laitteissa tai kannettavissa teollisuustyökaluissa, urattomat BLDC-moottorit ovat parempi valinta, sillä ne tarjoavat parhaan ratkaisun.
