Bezszczotkowe silniki prądu stałego a silniki krokowe

Bezszczotkowy silnik prądu stałego jest silnikiem o wysokiej wydajności, jego największą zaletą jest to, że ma zewnętrzne właściwości silnika prądu stałego, ale bez tradycyjnych komutatorów stykowych i szczotek. Wykorzystuje wirnik z magnesami trwałymi bez strat wzbudzenia. Uzwojenia twornika wytwarzające ciepło są zamontowane na stojanie na zewnątrz, dzięki czemu rozpraszanie ciepła jest łatwe. Dlatego bezszczotkowy silnik prądu stałego ma zalety braku iskier komutacyjnych, zakłóceń radiowych, długiej żywotności, niezawodnej pracy i łatwej konserwacji itp.

Silnik krokowy to urządzenie sterujące w pętli otwartej, które przekształca sygnały impulsów elektrycznych na przemieszczenia kątowe lub liniowe. W warunkach bez przeciążenia prędkość silnika i pozycja zatrzymania zależą tylko od częstotliwości i liczby impulsów sygnału impulsowego, niezależnie od zmian obciążenia.

Silniki krokowe można również sklasyfikować jako bezszczotkowe silniki prądu stałego, ponieważ silniki krokowe nie mają komutacyjnych szczotek węglowych. Silnik krokowy to termin specyficzny, podczas gdy bezszczotkowy silnik prądu stałego to termin ogólny. Silnik krokowy może być silnikiem reluktancyjnym lub silnikiem synchronicznym z magnesami trwałymi. Stepping to metoda sterowania w otwartej pętli, a silnikiem można sterować na inne sposoby.

Podobieństwa między silnikami krokowymi a bezszczotkowymi silnikami prądu stałego

Silniki krokowe i bezszczotkowe silniki prądu stałego mają pewne podobieństwa. Oba są napędzane prądem stałym. Obydwa wymuszają obrót wirnika, zasilając cewki. Sterują obrotem do przodu i do tyłu poprzez zmianę kolejności faz wzbudzenia w obwodzie napędowym. Obie wymagają elektronicznej komutacji i jazdy do pracy. Oba działają poprzez oddziaływanie magnesów trwałych na wirnik i pola magnetycznego wytwarzanego przez uzwojenie stojana w celu wytworzenia roboczego momentu obrotowego. Silnik ma wysoki moment obrotowy przy niskich prędkościach, a moment obrotowy maleje wraz ze wzrostem prędkości.

Różnice w strukturze i konstrukcji między nimi

Jeśli chodzi o różnice w elementach konstrukcyjnych silnika, bezszczotkowe silniki prądu stałego składają się z wirników z magnesami trwałymi, wielobiegunowych stojanów uzwojeń, czujników położenia i mechanicznych części nośnych, takich jak wały wirnika, tuleje i pierścienie dociskowe. Silniki krokowe zazwyczaj składają się z przednich i tylnych zaślepek końcowych, łożysk, wału środkowego, rdzenia wirnika, rdzenia stojana, elementów stojana, podkładek falistych, śrub i innych elementów.

Jeśli chodzi o różnice w strukturze silnika, bezszczotkowe silniki prądu stałego mogą być zarówno rozbiegowe, jak i rozbiegowe, ale silniki krokowe mogą być tylko rozbiegowe. Magnesy bezszczotkowych silników prądu stałego są stosowane w większych ilościach, zwykle z magnesami ferrytowymi o niższej gęstości magnetycznej, podczas gdy silniki krokowe z magnesami trwałymi na ogół wykorzystują magnesy ferrytowe, a hybrydowe silniki krokowe wykorzystują magnesy neodymowe o większej gęstości magnetycznej. Wał wirnika bezszczotkowego silnika prądu stałego może być wykonany ze zwykłej stali, podczas gdy wał wirnika silnika krokowego musi być wykonany ze stali nierdzewnej lub miedzi, materiału, który nie przepuszcza magnetyzmu. Aby uzyskać wyższy moment obrotowy, szczelina między wirnikiem a stojanem silnika krokowego musi być bardzo mała, zwykle około 0,5 mm, podczas gdy szczelina między wirnikiem a stojanem silnika bezszczotkowego nie musi być tak ścisła, więc silnik krokowy wymaga dużej dokładności obróbki, ponieważ dokładność obróbki bezpośrednio wpływa na poziom drgań i hałasu silnika krokowego.

Różnice w charakterystykach między nimi

• 1. Silniki krokowe mają stosunkowo duży moment obrotowy, szczególnie przy niskich prędkościach. Bezszczotkowe silniki prądu stałego mają duży moment rozruchowy, który jest proporcjonalny do prądu twornika, który jest stosunkowo duży przy średnich i wysokich prędkościach.
• 
  
• 2. Prędkość obrotowa silników krokowych jest proporcjonalna do wejściowej częstotliwości impulsów. Silniki krokowe mają wysoki moment obrotowy w niskim zakresie prędkości i zmniejszony moment obrotowy w zakresie wysokich prędkości, co powoduje utratę kroku. Silniki krokowe są rodzajem silników o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym, a prędkość większości zastosowań mieści się w zakresie 600 ~ 1500 obr./min. Prędkość obrotowa bezszczotkowych silników prądu stałego wzrasta proporcjonalnie do napięcia dostarczanego do twornika, natomiast prędkość spada wraz ze wzrostem momentu obciążenia. Silniki bezszczotkowe mogą wytwarzać stabilny moment obrotowy od niskiego do wysokiego zakresu prędkości. Maksymalna prędkość bezszczotkowych silników prądu stałego może osiągnąć kilka tysięcy do kilkudziesięciu tysięcy obrotów na minutę.
• 
  
• 3. Prędkość obrotowa i położenie silników krokowych są kontrolowane przez impulsy sterujące w pętli otwartej, które nie wymagają obwodu sprzężenia zwrotnego, ale mają problemy z przekroczeniem kroku. Bezszczotkowe silniki prądu stałego wymagają sterowania prędkością w celu uzyskania stałej prędkości obrotowej, poprzez sprzężenie zwrotne z czujników prędkości w celu sterowania prędkością. Ponieważ moment obrotowy jest proporcjonalny do prądu, łatwo jest kontrolować moment obrotowy bezszczotkowych silników prądu stałego.
• 
  
• 4. Żywotność silników krokowych zależy od trwałości łożyska, która może sięgać dziesiątek tysięcy godzin. Żywotność bezszczotkowych silników prądu stałego zależy również od żywotności łożyska, ale może sięgać dziesiątek tysięcy do setek tysięcy godzin.
• 
  
• 5. Silniki krokowe są w większości dostępne w rozmiarach montażowych zgodnych ze standardami branżowymi, które są łatwiejsze do zdobycia i mają więcej odmian. Jednak bezszczotkowe silniki prądu stałego są w większości dostosowane do konkretnych zastosowań w branży i zasadniczo nie mają standardowych rozmiarów przemysłowych.
• 
  
• 6. Silniki krokowe mają więcej hałasu i wibracji w porównaniu z bezszczotkowymi silnikami prądu stałego, szczególnie przy niskich prędkościach.
• 
  
• 7. Silniki krokowe są tańsze niż bezszczotkowe silniki prądu stałego, ponieważ zwykle nie wymagają czujnika sprzężenia zwrotnego. Ale silniki bezszczotkowe potrzebują czujnika położenia.
• 
  

Podsumowanie i sugestie

Wybierając silniki, takie jak silniki krokowe i bezszczotkowe silniki prądu stałego, jako punkt odniesienia można wykorzystać porównanie charakterystyk i osiągów tych dwóch typów silników. Jednak ta sama kategoria silników obejmuje różne specyfikacje, więc porównanie w tym artykule ma jedynie charakter poglądowy. Ostateczna decyzja musi być potwierdzona szczegółowymi informacjami w specyfikacji technicznej każdego silnika.