Comment fonctionne un moteur sans balais. Pourquoi ses dimensions sont-elles plus petites et le coût plus élevé que les balais homologues?

Les moteurs sans balais sont installés depuis longtemps dans les outils électriques. Ces moteurs électriques présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux moteurs à collecteur (je vais énumérer ci-dessous). Mais il y a un gros inconvénient - le prix élevé. À quoi tout cela est-il lié? Je propose de le découvrir.

Si nous ouvrons les tournevis sans fil de deux types de moteurs électriques, nous verrons immédiatement que le brushless, avec les mêmes caractéristiques (voire mieux), a des dimensions plus petites:

C'est compréhensible, car il n'a pas de balais - des contacts qui transmettent la tension à l'enroulement. Bien qu'il s'agisse toujours du même moteur électrique à aimant permanent, les aimants sont situés sur le rotor (tournent) et les enroulements de la bobine sont fixes:

Il existe plusieurs types de moteurs électriques sans balais: avec un enroulement interne et un rotor interne sur aimants permanents (photos 1 et 2) et avec un enroulement extérieur et un rotor intérieur avec des aimants (photo 3). Ils sont également divisés en synchrones et asynchrones (avec synchronisation des champs magnétiques rotor-stator et en avance sur le champ magnétique sur le stator).

Le moteur électrique commute le champ magnétique (alimentation des bobines). Par le principe de l'attraction des différents pôles d'un aimant. A un certain moment, la bobine souhaitée doit être attirée vers le pôle opposé de l'aimant permanent. Dans le collecteur, la commutation se fait de manière constructive grâce à des contacts glissants. Et s'il n'y a pas de contacts glissants dans un sans balais - comment comprendre à quelle bobine appliquer la tension? Et comment ce changement a-t-il lieu?

Des capteurs à effet Hall sont installés sur les bobines pour contrôler la position du rotor:

Principe de fonctionnement du capteur à effet Hall:

Ils donnent un signal à l'unité de commande (contrôleur) et qui fournit la tension à l'enroulement de stator souhaité. Cela ressemble à ceci lors de la rotation:

Le rotor rattrape le champ magnétique du stator. Exemple de carte de commande moteur:

Comment un moteur électrique sans balais fonctionne et fonctionne dans une langue accessible est décrit dans cette vidéo:

On peut voir qu'ils sont deux fois plus hauts que leurs homologues à brosse.

Il est clair que la partie électronique est difficile à fabriquer et présente un surcoût dans le coût total du moteur électrique pour tout outil. Mais les avantages d'un tel moteur électrique sont une liste importante:

1. Parce que un moteur collecteur de plus de 3000 tr / min réduit sa puissance et son efficacité, le contact dans les balais est rompu et des étincelles apparaissent. Les moteurs sans balais sont exempts de ces inconvénients et ont un rendement stable allant jusqu'à 90% à toutes les vitesses. Ils sont mécaniquement plus durables (la ressource ne dépend que des roulements). Peut avoir des régimes plus élevés.

2. Le moteur sans balais facilite le réglage du couple (électronique). Habituellement, un interrupteur est installé sur les tournevis sans balais, ce qui en est responsable. En raison de l'efficacité accrue, les moteurs électriques sans balais économisent la charge de la batterie de l'outil, certains sont jusqu'à 50% plus économiques que les moteurs à collecteur.

Mais si la partie électronique de la commande du moteur électrique tombe en panne, le coût de la réparation peut être comparable à celui d'un nouvel outil. L'électronique a toujours un risque de casse. Les courts-circuits en cas d'humidité ou l'effet de l'électrostatique sur les capteurs à effet Hall et les microcircuits - personne n'est à l'abri.

Malgré ces risques, ces moteurs sont l'avenir. Parce que leurs caractéristiques sont supérieures à celles des collectionneurs. Peut-être qu'un jour l'industrie commencera à produire des unités de contrôle dans un boîtier à microcircuit avec une protection fiable contre les courts-circuits et l'électricité statique.

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