תְחוּם
מנועי סרוו ללא מברשות כוללים מגוון רחב של סוגי מנועים, כולל מנועי DC ללא מברשות מגנט קבוע וגם מנועי AC ללא מברשות מגנט קבוע. הם יכולים להיות מתוכננים גם לתנועה סיבובית או ליניארית. ללא קשר לסוגים השונים, כמה דברים משותפים להם: הם משתמשים במגנטים קבועים והם מנועים תלת פאזיים.
בְּנִיָה
מנועי סרוו ללא מברשות מחליפים את הקומוטטור המכני המצוי במנועים מוברשים בקומוטטור אלקטרוני. במנועי סרוו ללא מברשות, המגנט הקבוע הוא זה שפועל בתור הרוטור (רכיב מסתובב) ולא הסלילים המקובעים. סיבוב מנוע הסרוו מושג על ידי שינוי בנפרד של גודל וכיוון הזרם לכל סט סלילים, שינוי כיוון השדות המגנטיים שנוצרים על ידי הסלילים הנייחים. יש בדרך כלל שלוש סטים של סלילים במנוע סרוו ללא מברשות, כל סט סלילים מופעל בנפרד בסדר מסוים שיוצר סדרה של כוחות אלקטרומגנטיים כדי לשמור על הרוטור בתנועה. זה דורש 3 חוטי חשמל כדי לספק זרם לכל סט סלילים. מכיוון שהסלילים קבועים, ניתן ליצור אליהם חיבורים חשמליים ישירים בקלות, ולבטל את הצורך בקומוטטורים מכניים ובמברשות. היעדר מברשות ומקומוטטורים במנוע ללא מברשות הופך את המכשיר הזה לעמיד מאוד שכן המברשות והמקומוטטורים במנועים מוברשים רגישים להתבלות כתוצאה ממגע נע מתמשך.
מכיוון שאין להם קומוטטורים מכניים, מנועי סרוו חסרי מברשת דורשים התקני קומוטציה ומשוב אלקטרוניים כדי לשלוט על מהירות המנוע. התמורה האלקטרונית הגדילה את היעילות, חיסכון גבוה באנרגיה ושליטה טובה יותר בהשוואה לתמורה מכנית. עם זאת, עם היעדר קומוטטורים מכניים רוב מנועי הסרוו חסרי המברשת דורשים התקני משוב כדי לשלוט במדויק על מומנט ומיקום המנוע.
ישנן אפשרויות שונות בכל הנוגע לרמות של משוב והעברה התלויות באילוצים כלכליים ובדיוק מוטורי מועדף. זה מאפשר לצרכנים לבחור את רמות המשוב המועדפות עליהם ואת סוג המעבר האלקטרוני כדי להתאים ליישום שלהם. חיישני הול ומקודדים הם המשוב המועדף עבור מנועי סרוו ללא מברשות, ניתן להשתמש בשני המכשירים בנפרד או במקביל כדי להשתמש בסוג המעבר המועדף. חיישני הול לבדם מסוגלים לבצע הפניה טרפזית בלבד בעוד שמקודדים לבדם מסוגלים לבצע הפניה סינוסואידית בלבד. שימוש בחיישני אולם ובמקודדים יחד מאפשר שימוש בקומוטציה סינוסואידית או טרפזית. תנועה טרפזית היא סטנדרטית במנועי סרוו ללא מברשות מכיוון שהיא מיושמת בקלות והיא מצוינת לאספקת מומנט מרבי. למרות שהטרפז מועדף עבור רוב היישומים, התכונה סינוסואידית עם מנועי סרוו ללא מברשות מועילה ליישומים שבהם הרעש הנשמע והמכני חייב להיות נמוך במיוחד.
משוב ללא חיישן הוא חידוש חדש יותר בטכנולוגיית מנוע סרוו DC ללא מברשות, כאשר מיקום המנוע נקבע מה-emf האחורי של המנוע. משוב ללא חיישן יכול לפעול עם התמורה טרפזית או סינוסואידית, עם זאת, התמורה סינוסואידית מועדפת עבור יישומים רגישים יותר מכיוון שהוא פחות רגיש לאדוות מומנט. מכיוון שמשוב ללא חיישן מחייב את המנוע לפעול על סמך המשוב הפנימי שלו, משוב ללא חיישן הוא היעיל ביותר כאשר העומס של המנוע סטטי. לדוגמא, רחפנים הפכו ליישום נפוץ של משוב ללא חיישן במנועי סרוו DC ללא מברשות מכיוון שהעומס אינו משתנה באופן משמעותי בזמן שהמל"ט בתנועה והיעדר התקני משוב מאפשר לו להיות קל יותר.
הִיסטוֹרִיָה
מנועי DC ללא מברשות הגיעו בתחילת המהפכה הדיגיטלית בשנות ה-60 כאשר עברנו מטכנולוגיה אלקטרונית מכנית ואנלוגית לאלקטרוניקה דיגיטלית. מנועי DC מוברש הוכיחו שהם לא מספיקים לעמוד בדרישות יישום אינטנסיביות יותר מאז המברשות והקומוטטורים התבלו כל כך מהר, כך שמנוע DC ללא מברשות נולד. הזמינות של מוליכים למחצה של הספק במצב מוצק כגון MOSFETs הפכה את מנוע ה-DC ללא מברשות לאפשרי כמכונת ה-DC הראשונה עם העברת מצב מוצק. החיסרון של מנועי DC חסרי מברשת מוקדמים היה שהם לא יכלו לייצר הרבה כוח. כאשר חומרים מגנטים קבועים חזקים יותר הפכו זמינים בשנות ה-80 מנועים ללא מברשות היו מסוגלים לייצר כוח רב או אפילו יותר מאשר עמיתיהם המוברשים.
חידושים עתידיים
המנועים חסרי המברשת של היום מתגברים על רבות מהמגבלות של מנועים מוברשים שכן יש להם הספק תפוקה גבוה יותר, גודל קטן יותר, יעילות טובה יותר, יותר עמידות ורעש חשמלי נמוך מאוד. יתרונות אלה כוללים גם חסרונות, מכיוון שמנועים חסרי מברשת דורשים התקני משוב ובקר הנעה מנוע למעבר אלקטרוני, הם נוטים להיות יקרים יותר מנועים מוברשים. עם זאת, התקדמויות חדשות בטכנולוגיית מנועי DC ללא מברשות אפשרו כונני מנועים ללא חיישן אשר יהפכו את המנועים הללו למחירים נוחים יותר. בטכנולוגיית בקרה ללא חיישנים, מיקום הרוטור נקבע על ידי חישת ה-EMF האחורי (כוח אלקטרו-מוטיבי) מאחד ממתחי המסוף של המנוע, ומבטל את הצורך בחיישני הול ומקודדים. שליטה ללא חיישן תאפשר גם למנועי DC חסרי מברשת להיות קטנים יותר, אמינים יותר ועמידים יותר בגלל הירידה במספר הרכיבים.
חידוש נוסף שיהפוך לנפוץ בקרוב בעיצוב מנועי DC ללא מברשות הוא השילוב של מנועי DC ללא מברשות ואלקטרוניקה הנעה בחבילה אחת כדי ליצור מערכת פשוטה יותר. ככל שהיעילות של רכיבים אלקטרוניים גדלה, הספק האלקטרוניקה הולכת וקטנה, מה שמעניק לכוננים משולבים של מנוע DC חסר מברשות תפקיד מפתח בחידושים טכנולוגיים
שימושים/יישומים
בגלל היעילות ואריכות החיים שלהם, מנועי סרוו DC חסרי מברשת נמצאים בשימוש נרחב במכשירים הפועלים ברציפות כגון מכשירי חשמל ביתיים ואלקטרוניקה צריכה אחרת. עבור יישומים תעשייתיים, מנועי DC ללא מברשות הם בחירה פופולרית במנועים ליניאריים, מנועי סרוו, מנועים להנעת אקסטרודר, ומנועי הזנה עבור מכונת CNC בגלל יכולות בקרת התנועה האמינות והמדויקות שלהם. מנועי סרוו DC ללא מברשות הפכו גם למנוע המועדף עבור מל"טים מכיוון שהם מספקים כוח רב תוך שמירה על גודל ומשקל נמוך. צפוי שהיישומים של מנועי סרוו DC ללא מברשות רק ימשיכו להתרחב בעתיד. ככל שהמנועים הללו יהיו נוחים יותר, סביר להניח שהם יחליפו לחלוטין את מנועי הסרוו DC מוברש.
יתרונות
- צפיפות הספק גבוהה
- פיזור חום מצוין
- פחות תחזוקה מאשר מנועים מוברשים ותוחלת חיים ארוכה יותר
- תמורה אלקטרונית מאפשרת שליטה מדויקת יותר וחיסכון מוגבר בחשמל
- רעש תפעולי ומכני מופחת בהשוואה למנועי DC מוברשים
- קטן וקל יותר ממנועי DC מוברש
ADVANCED יכולות בקרות התנועה
- רוב כונני הסרוו מהמדפים פועלים עם מנועים ללא מברשות וכוללים מגוון רחב של אפשרויות משוב וביצועים
- קשה יותר להגדיר מנועים ללא מברשות, אבל כונני סרוו דיגיטליים מפשטים מאוד את התהליך עם תכונות כמו AutoCommutation
