ما هو محرك DC بدون فرش وكيف يعمل؟

في المشهد المتطور للمحركات الكهربائية ، برزت محركات DC (BLDC) بدون فرش كخيار بارز بسبب كفاءتها الرائعة والمتانة والأداء. سد الفجوة بين الابتكار والتطبيق ، يعيد المحركات بدون فرش تعريف ما هو ممكن في التكنولوجيا والآلات.

تقدم هذه المقالة استكشافًا ثاقبة في عالم المحركات بدون فرش ، وإلقاء الضوء على مزاياها وتطبيقاتها وكيف تقارنها بالمحركات التقليدية المصممة بالفرشاة.

تعد محركات DC (BLDC) التي لا تحتوي على فرش أكثر شعبية في الوقت الحاضر من محركات التيار المستمر التقليدية لأنها تتمتع بكفاءة أفضل ، ويمكن أن توفر التحكم الدقيق في عزم الدوران وسرعة الدوران ، وتوفر متانة عالية وضوضاء كهربائية منخفضة ، وذلك بفضل عدم وجود فرش.

 

ما هو محرك DC بدون فرش؟

محركات DC عبارة عن محركات كهربائية تعمل بالتيار المباشر. تشمل الميزات القدرة على التدوير بسرعات عالية وعزم دوران مرتفع. يتم استخدامها في مجموعة واسعة من  المواقف ، كونها نوعًا من المحرك الموجود عادة في العديد من التطبيقات المألوفة. يمكن تقسيم محركات DC على نطاق واسع إلى مجموعتين: محركات التيار المستمر ومحركات DC بدون فرش.

يعد محرك DC بدون فرش (محرك BLDC) محركًا عالي الكفاءة وموثوق به أحدث ثورة في التطبيقات الهندسية والصناعية الحديثة. على عكس المحركات التقليدية المصممة بالفرشاة ، تعمل محركات BLDC بدون فرش ، مما يوفر أداءً محسّنًا ، ومتانة ، وتقليل الصيانة. في هذه المقالة ، سوف نستكشف المبادئ الرئيسية والهيكل والأنواع والمزايا والتطبيقات لمحركات DC بدون فرش ، إلى جانب شرح متعمق لكيفية عملها.

المحركات آلات توصيل الطاقة

عندما يواجه المهندسون مهمة تصميم الأجهزة الكهربائية المخصصة للعمليات الميكانيكية ، فإن الاعتبار النقدي هو تحويل الإشارات الكهربائية إلى طاقة مفيدة. هذا هو المكان الذي تلعب فيه المحركات والمحركات ، لأنها مكونات أساسية تحول الطاقة الكهربائية إلى حركة ميكانيكية. على وجه التحديد ، تخدم المحركات وظيفة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.

من بين الأنواع المختلفة من المحركات ، يبرز محرك التيار المباشر (DC) المصقول باعتباره أحد أكثر المحركات الأساسية. في هذا التكوين المحرك ، يتدفق التيار الكهربائي عبر لفائف يتم وضعها داخل مجال مغناطيسي ثابت. ينتج تدفق التيار من خلال هذه الملفات الحقول المغناطيسية ، والتي بدورها تولد قوة تتسبب في تدوير مجموعة الملفات. يحدث هذا الدوران لأن الملفات يتم صيدها بواسطة أعمدة مثل المجال المغناطيسي بينما تنجذب على عكس الأعمدة. للحفاظ على هذه الحركة الدورانية ، لا بد من عكس اتجاه التيار باستمرار. يعد هذا الانعكاس ضروريًا لضمان انقلب أقطاب الملفات ، مما يسمح للملفات بدائمة 'مطاردة ' على عكس أعمدة المجال المغناطيسي الثابت.

تتضمن آلية توفير الطاقة للملفات استخدام الفرش الموصلة الثابتة التي تحافظ على ملامسة ركاب الدوران. إن عمل دوران المتنقل هو الذي يسهل عكس التيار من خلال الملفات ، وهو أمر بالغ الأهمية للحفاظ على العملية المستمرة للمحرك. يشكل مزيج من المتسابق والفرش الميزات المميزة التي تميز محرك DC المصقول عن الأنواع الأخرى من المحركات.

أنواع المحركات الشائعة

تختلف المحركات وفقًا لنوع الطاقة (AC أو DC) وطريقتها لتوليد الدوران. أدناه ، ننظر بإيجاز إلى ميزات واستخدامات كل نوع.

نوع المحرك المشترك
محركات العاصمة	محركات التيار المستمر
	محركات DC بدون فرش (BLDC)
	محركات السائر
محركات AC	محركات التعريفي
	المحركات المتزامنة

أنواع المحركات بدون فرش

أنواع محركات BLDC على أساس عدد المراحل

محركات DC بدون فرش (BLDC) يمكن تصنيفها على نطاق واسع في الأنواع التالية بناءً على تصميمها وتصميم الدوار:

1. محركات الدوار الداخلية BLDC

في محرك BLDC الدوار الداخلي ، يقع الدوار (الذي يحتوي على مغناطيس دائم) في وسط المحرك ، بينما يحيط الجزء الثابت الدوار. هذا هو التصميم الأكثر استخدامًا لمحركات BLDC.

الميزات الرئيسية: 

• تصميم مضغوط مع سرعة دوران عالية.

• تبديد حرارة أفضل بسبب الثابت الخارجي الثابت.

• عزم الدوران العالي وكثافة الطاقة.

التطبيقات:

• الآلات الصناعية.

• الروبوتات.

• مكونات السيارات مثل أنظمة توجيه الطاقة الكهربائية.

2. محركات الدوار الخارجي BLDC

في دوار خارجي محركات DC بدون فرش (BLDC) ، الدوار يحيط بجد. يتم وضع المغناطيس الدائم على الجزء الداخلي من الدوار ، بينما يتم وضع الجزء الثابت في قلب المحرك.

الميزات الرئيسية:

• انخفاض سرعة الدوران وعزم الدوران العالي.

• أفضل كفاءة في السرعات المنخفضة.

• حجم مضغوط مع انخفاض الاهتزاز والضوضاء.

التطبيقات:

• عشاق السقف.

• الدراجات الكهربائية.

• الأجهزة الصغيرة مثل مراوح التبريد.

أنواع محركات BLDC على أساس عدد المراحل

محركات DC بدون فرش (BLDC) يتم تصنيفها أيضًا على أساس عدد المراحل في تكوين اللف:

1. محركات BLDC أحادية الطور

تعد محركات BLDC ذات الطور الواحد بسيطًا في التصميم وعادة ما تستخدم في التطبيقات منخفضة الطاقة.

الميزات الرئيسية: 

• من السهل التحكم والصيانة.

• انخفاض تكلفة التصنيع.

• مناسبة لمتطلبات إخراج الطاقة المحدودة.

التطبيقات:

• الأجهزة المنزلية الصغيرة.

• مراوح تبريد لأجهزة الكمبيوتر.

2. محركات BLDC ثلاثية الطور

ثلاث مراحل محركات DC بدون فرش (BLDC) هي النوع الأكثر شيوعًا ، حيث تقدم أداءً فائقًا وكفاءة ومخرجات طاقة.

الميزات الرئيسية:

• ناتج الطاقة العالي والكفاءة.

• العملية السلسة مع الحد الأدنى من الضوضاء والاهتزاز.

• يستخدم على نطاق واسع في التطبيقات عالية الأداء.

التطبيقات:

• المركبات الكهربائية.

• معدات الأتمتة الصناعية.

• الطائرات بدون طيار والطائرات بدون طيار.

3. مستشعر مقابل مستشعرات BLDC Motors

تصنيف آخر محركات DC بدون فرش (BLDC) يعتمد على طريقة التحكم في التخفيف:

1. محركات BLDC المستندة إلى المستشعر

تستخدم محركات BLDC المستندة إلى المستشعر مستشعرات الموضع ، مثل مستشعرات Hall-Effect ، لتحديد موضع الدوار. توفر هذه المستشعرات ملاحظات في الوقت الفعلي لضمان تخفيف دقيق وفعال.

الميزات الرئيسية:

• دقة عالية في السرعة والتحكم في الموضع.

• عملية موثوقة في ظل ظروف تحميل مختلفة.

• مناسبة للتطبيقات التي تتطلب دقة عالية.

التطبيقات:

• الأجهزة الطبية.

• أنظمة المؤازرة في الروبوتات.

• آلات CNC.

2. محركات BLDC بدون استشعار

مستشعر محركات DC بدون فرش (BLDC) يلغي الحاجة إلى أجهزة الاستشعار الفيزيائية باستخدام قوة الظهر الكهروموتية (EMF) للكشف عن موضع الدوار. هذا يقلل من التكلفة ويعزز المتانة.

الميزات الرئيسية:

• انخفاض الصيانة بسبب عدم وجود أجهزة الاستشعار.

• انخفاض الحجم والوزن.

• فعالة من حيث التكلفة للتطبيقات البسيطة.

التطبيقات:

• المشجعين والمضخات.

• إلكترونيات المستهلك.

• أجهزة صغيرة الآلية.

أنواع محركات BLDC بناءً على عدد الأعمدة

يختلف عدد الأعمدة في محرك BLDC ، وهناك العديد من التكوينات الشائعة بناءً على هذه الخاصية. وتشمل هذه المحركات ثنائية القطب ، والأربعة القطب ، وستة القطب ، وثمانية أعمدة ، ولكل منها مزايا مميزة اعتمادًا على التطبيق.

1.

قطبان محرك DC بدون فرش (BLDC) يحتوي على زوج واحد من الأعمدة المغناطيسية (شمالًا وواحدًا جنوبًا) على الدوار. تشتهر هذه المحركات بتشغيلها عالي السرعة ، لأن لديها عدد أقل من الأعمدة للتدوير في وقت معين.

الميزات الرئيسية:

• السرعة العالية: يمكن للمحركات ثنائية القطب تحقيق سرعات دوران أعلى ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب دوران سريع.

• عزم الدوران السفلي: نظرًا لأن لديهم عدد أقل من الأعمدة ، يكون ناتج عزم الدوران أقل عمومًا مقارنة بالمحركات ذات الأعمدة.

• كفاءة في RPMs عالية: هذه المحركات مناسبة تمامًا للتطبيقات التي تكون فيها السرعة أكثر أهمية من عزم الدوران.

التطبيقات:

• المشجعين والمحاربين: شائع الاستخدام في مراوح التبريد حيث تكون السرعة العالية ضرورية.

• المضخات والضواغط: تستخدم في التطبيقات التي تتطلب دوران سريع ومستمر.

• السيارات الكهربائية الصغيرة (EVs): لتطبيقات مثل الدراجات البخارية والدراجات النارية حيث يكون الأداء عالي السرعة أمرًا بالغ الأهمية.

2.

أربعة قطب يحتوي محرك BLDC  على زوجين من الأعمدة المغناطيسية. توفر هذه المحركات أداءً متوازنًا بين السرعة والعزم ، مما يوفر سرعات معتدلة ومستوى جيد من عزم الدوران.

الميزات الرئيسية:

• السرعة المتوازنة وعزم الدوران: يوفر محرك من أربعة ألقاب توازنًا جيدًا مع كل من السرعة والعزم ، مما يجعله متعدد الاستخدامات لمجموعة واسعة من التطبيقات.

• RPM المعتدل: يعمل المحرك بسرعات معتدلة مقارنةً بمحركات ثنائية القطب ، مما يوفر المزيد من الاستقرار عند انخفاض عدد الدورات في الدقيقة.

• زيادة ناتج عزم الدوران: تكون المحركات ذات الربع القطب أكثر قدرة على التعامل مع أحمال عزم الدوران أعلى من نظيراتها ثنائية القطب.

التطبيقات:

• السيارات الكهربائية والدراجات الكهربائية: تستخدم في EVs التي تتطلب توازنًا من السرعة والعزم للتشغيل الفعال.

• الأجهزة المنزلية: غالبًا ما توجد في أدوات الطاقة والغسالات والمنظفات الفراغية.

• المعدات الصناعية: مناسبة للناقلات وغيرها من الآلات التي تتطلب قوة متسقة.

3.

ستة قطب يحتوي محرك BLDC على ثلاثة أزواج من الأعمدة المغناطيسية. توفر هذه المحركات سرعات أقل ولكن عزم دوران أعلى ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي يكون فيها عزم الدوران أكثر أهمية من السرعة.

الميزات الرئيسية:

• ناتج عزم الدوران الأعلى: تؤدي الزيادة في الأعمدة إلى ارتفاع عزم دوران لكل وحدة من التيار ، مما يجعل هذه المحركات أكثر كفاءة في توصيل القوة.

• السرعة المنخفضة: تعمل هذه المحركات بسرعات أقل مقارنةً بمحركات ثنائية أو أربع أعمدة ، وهي مناسبة للتطبيقات التي تحتاج إلى حركة يتم التحكم فيها.

• الكفاءة في انخفاض عدد الدورات في الدقيقة: يمكن للمحرك تقديم عزم دوران أعلى بسرعات دوران منخفضة ، مما يحسن كفاءة النظام بشكل عام.

التطبيقات:

• الروبوتات: تستخدم في الأسلحة أو الأنظمة الآلية التي تحتاج إلى عزم دوران عالي بسرعات منخفضة للدقة.

• الكراسي المتحركة الكهربائية وأدوات التنقل: تعتبر محركات BLDC التي تحتوي على ستة أعمدة مثالية للتطبيقات ذات السرعة المنخفضة والعالية.

• الآلات الصناعية: مناسبة لأنظمة الآلات الثقيلة والناقل التي تتطلب عزم الدوران العالي بسرعات أقل.

4.

ثمانية قطب يحتوي محرك BLDC على أربعة أزواج من الأعمدة المغناطيسية ومصممة للتطبيقات التي تتطلب عزم دوران كبير بسرعات أقل. عادةً ما يتم استخدام هذه المحركات عندما تكون هناك حاجة إلى أقصى عزم دوران دون الحاجة إلى سرعات عالية جدًا.

الميزات الرئيسية:

• أقصى عزم الدوران: مع ثمانية أعمدة ، فإن هذه المحركات قادرة على تقديم عزم الدوران العالي بسرعات منخفضة إلى متوسطة.

• التشغيل منخفض السرعة: تم تصميم هذه المحركات عادةً للعمل بكفاءة بسرعات منخفضة ، وهو مثالي للتطبيقات التي يكون فيها التحكم في السرعة أمرًا بالغ الأهمية.

• أكثر كفاءة تحت الحمل: تعمل المحركات ذات ثمانية أعمدة في ظل ظروف الحمل الثقيلة ، مما يوفر كفاءة أفضل في استخدام الطاقة للتطبيقات الصعبة.

التطبيقات:

• التطبيقات عالية Torque: تستخدم في تطبيقات مثل الروبوتات ، وآلات CNC ، ومحركات الأقراص الصناعية حيث تكون هناك حاجة إلى كميات كبيرة من عزم الدوران.

• القطارات الكهربائية والمركبات الكبيرة: مناسبة للقطارات الكهربائية أو السيارات الكهربائية الكبيرة التي تتطلب عزم الدوران العالي للدفع.

• مولدات الطاقة: غالبًا ما تستخدم في المولدات أو أنظمة الطاقة الاحتياطية حيث هناك حاجة إلى عزم دوران مستقر ومتسق. 

   

ما هو الفرق بين المحركات بدون فرش وفرشاة

الاختلافات الرئيسية بين المحركات بدون فرش وفرشاة

1. البناء والتصميم

• المحركات المصقولة: احصل على تصميم أبسط ، مع فرش وركوب يتبديل التيار ميكانيكيًا إلى الدوار.

• المحركات بدون فرش : استخدم وحدة تحكم إلكترونية لتنقل المحرك ، مما يلغي الحاجة إلى الفرش.

2. الصيانة

• المحركات المصقولة: تتطلب صيانة منتظمة بسبب البلى على الفرش والركاب. يمكن أن تتحلل الفرش بمرور الوقت ، مما يقلل من أداء المحرك ويحتاج في النهاية إلى استبدال.

• المحركات بدون فرش : تتطلب الحد الأدنى من الصيانة ، حيث لا توجد فرش لارتداءها. أنها تميل إلى أن يكون لها عمر أطول وتعمل مع موثوقية أكبر.

3. الكفاءة والأداء

• المحركات المصقولة: احصل على كفاءة أقل بسبب الاحتكاك الناجم عن فرك الفرش ضد المتسابق. ينتج عن هذا الاحتكاك فقدان الطاقة وتوليد الحرارة وعمر أقصر.

• المحركات بدون فرش : توفر كفاءة أعلى لأنه لا يوجد احتكاك من الفرش ، مما يؤدي إلى فقدان طاقة أقل ، وكفاءة أكبر ، وتقليل توليد الحرارة. المحركات بدون فرش قادرة أيضا على سرعات أعلى والتشغيل أكثر سلاسة.

4. عزم الدوران والتحكم في السرعة

• المحركات المصقولة: توفير عزم دوران جيد بسرعات أقل ، مما يجعلها مثالية للتطبيقات التي تتطلب عزم دوران مرتفع.

• المحركات بدون فرش : توفير عزم دوران أكثر سلاسة وأكثر تحكمًا في مجموعة واسعة من السرعات. يتفوقون في التطبيقات التي تكون فيها السرعة الدقيقة والتحكم في الموضع ضرورية.

5. التكلفة

• المحركات المصممة: هي أقل تكلفة للتصنيع بسبب تصميمها الأكثر بساطة. نتيجة لذلك ، يتم استخدامها على نطاق واسع في التطبيقات الحساسة للتكلفة.

• المحركات بدون فرش: تكون أكثر تكلفة بسبب الحاجة إلى وحدات التحكم الإلكترونية والبناء الأكثر تعقيدًا ، لكن الصيانة المنخفضة وعمر أطول قد تبرر التكلفة العالية في بعض التطبيقات.

6. المتانة وعمر

• المحركات المصقولة: احصل على عمر محدود بسبب التآكل على الفرش ، والتي يمكن أن تتحلل بمرور الوقت وتقليل أداء المحرك.

• المحركات بدون فرش: أتمنى لك عمر أطول بكثير لأنها لا تحتوي على فرش تلبس. يجعل تصميمها الخالي من الصيانة مثاليًا للتطبيقات طويلة الأجل ذات الأداء العالي.

جدول الاختلافات بين المحركات المصقولة وبدون فرشاة

ميزة	محرك مصقول	محركات بدون فرش
تخفيف	ميكانيكي ، باستخدام الفرش وركوب	إلكترونية ، بدون فرش
عمر	أقصر بسبب ارتداء الفرشاة	لفترة أطول ، حيث لا توجد فرش لارتدائها
السرعة والتسارع	متوسطة ، محدودة بالعوامل الميكانيكية	عالية ، لا تقتصر على الفرش أو المتزايد
كفاءة	أقل ، بسبب الاحتكاك وفقدان الطاقة في الفرش	أعلى ، بسبب التخفيف الإلكتروني
ضوضاء	أعلى ، بسبب اتصال الفرشاة	أقل ، بسبب عدم وجود اتصال ميكانيكي
الضوضاء الكهربائية	أكثر ، بسبب الانحناء في الفرش	أقل ، حيث لا توجد فرش
صيانة	يتطلب المزيد ، بسبب ارتداء الفرشاة	أقل ، بشكل رئيسي على المحامل
عزم الدوران	جيد ، ولكن يمكن أن يكون غير متسق	أفضل وأكثر اتساقًا
الوزن والحجم	عمومًا أكبر لإخراج طاقة معين	مضغوط وأخف وزنا من أجل القوة المكافئة
يكلف	التكلفة الأولية المنخفضة	أعلى ، بسبب الإلكترونيات المعقدة

مزايا BLDC Motors

المتانة: بدون التآكل المادي على الفرش والركاب ، توفر المحركات بدون فرش عمر أطول بكثير. يترجم هذا التخفيض في احتياجات الصيانة إلى تكاليف منخفضة الأجل أقل ووقت أقل للإصلاح.

الكفاءة: تحتفظ المحركات بدون فرش بفعالية فائقة مقارنة بنظرائها المصقول. ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى القضاء على احتكاك وقطرات الجهد النموذجي في المحركات المصقولة ، مما يقلل بدوره من توليد الحرارة وفقدان الطاقة.

الضوضاء والموثوقية: إن تشغيل المحركات بدون فرش أكثر هدوءًا ، بسبب عدم وجود احتكاك في الفرشاة. هذه الميزة ، إلى جانب موثوقيتها ، تجعلها مناسبة للبيئات الحساسة للضوضاء مثل المعدات الطبية أو التطبيقات السكنية.

الأداء: توفر محركات BLDC سرعة أفضل مقابل خصائص عزم الدوران ، ونطاقات السرعة الأعلى ، والتحكم الأكثر دقة على مجموعة واسعة من السرعات. إن قدرتهم على العمل بسرعات أعلى دون المساس بكفاءة أو متانة تجعلها مثالية للتطبيقات الصعبة.

عيوب محركات بدون فرش

التعقيد: يضيف متطلبات وحدة تحكم السرعة الإلكترونية (ESC) التعقيد إلى تصميم وتشغيل المحركات بدون فرش. يستلزم ذلك مستوى معينًا من المعرفة الفنية للتركيب واستكشاف الأخطاء وإصلاحها ، والتي قد لا تكون مطلوبة للمحركات الأكثر بساطة.

التكلفة: يمكن أن تكون التكلفة الأولية للمحركات بدون فرش أعلى من المحركات المصقولة بسبب تعقيد تصميمها والحاجة إلى وحدة تحكم إلكترونية. ومع ذلك ، غالبًا ما يتم تعويض هذا من خلال عمرهم الأطول وتكاليف الصيانة المخفضة.

هل المحركات بدون فرش مقاومة للماء؟

عند اختيار محرك للتطبيقات في الهواء الطلق أو المعرضة للماء ، ينشأ أحد الأسئلة المهمة: هل المحركات بدون فرش مقاومة للماء؟ تعتمد الإجابة على هذا السؤال على تصميم المحرك والتطبيق المقصود. على الرغم من أن المحركات بدون فرش (محركات BLDC) ليست مقاومة للماء بطبيعتها ، إلا أنه يمكن تصميم أو تعديل العديد منها لتحمل التعرض للماء. في هذه المقالة ، سوف نستكشف إمكانيات العزل المائي للمحركات بدون فرش ، والعوامل التي تؤثر على مقاومة الماء ، وكيف يمكن تكييفها للبيئات الرطبة أو المغمورة.

كيف يعمل محرك DC بدون فرش؟

يمكن تقسيم تشغيل محرك BLDC إلى ثلاث خطوات رئيسية:

1. إنشاء مجال مغناطيسي في الجزء الثابت

عندما يمر تيار كهربائي عبر لفات الثابت ، فإنه يولد مجالًا مغناطيسيًا. تعمل وحدة التحكم الإلكترونية على تنشيط اللفات في تسلسل معين ، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا حول الجزء الثابت.

2. التفاعل بين الثابت والمغناطيسي الدوار

يتفاعل المجال المغناطيسي الدوار في الجزء الثابت مع المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم في الدوار. يولد هذا التفاعل قوة تسبب الدوار في الدوران. يتوافق الدوار باستمرار مع المجال المغناطيسي المتغير ، مع الحفاظ على الدوران السلس.

3. تخفيف مستمر

على عكس المحركات المصقولة ، والتي تعتمد على الفرش المادية للتخفيف ، تستخدم محركات BLDC التخفيف الإلكتروني. تقوم وحدة تحكم السرعة الإلكترونية بتبديل التيار بين اللفات الثابتة بناءً على موضع الدوار. هذا يضمن أن الدوار يستمر في الدوران بكفاءة وفي الاتجاه المطلوب.

بناء أ محركات بدون فرش

1. الدوار

الدوار هو الجزء المتحرك من المحرك ويحتوي على مغناطيس دائم مرتبة في نمط معين. يمكن وضع المغناطيس على السطح الخارجي (تكوين الدوار الخارجي) أو داخل قلب الدوار (تكوين الدوار الداخلي).

2. الجزء الثابت

الجزء الثابت هو الجزء الثابت من المحرك ، الذي يتكون من لفائف النحاس المضمنة في قلب مغلفة. يتم تنشيط اللفات بالتتابع لإنشاء مجال مغناطيسي دوار.

3. تحكم المحرك

وحدة التحكم هي عنصر حاسم في محرك BLDC. إنه يدير التخفيف الإلكتروني ، مما يضمن التدفق الحالي الدقيق والفعال إلى لفائف الجزء الثابت بناءً على ردود الفعل من موضع الدوار.

4. مستشعرات الموقف

تستخدم معظم محركات BLDC أجهزة استشعار أو آثار للقاعة لتحديد موضع الدوار. التصميمات غير المستشعر ، التي تعتمد على قوة الثروة الكهربائية الخلفية (EMF) للحصول على ردود الفعل في الموضع ، متوفرة أيضًا.

لماذا تتحول محركات BLDC؟

إن دوران محرك بدون فرش هو نتيجة للتفاعلات المغناطيسية بين الجزء الثابت والدوار. إليك كيف يحدث ذلك:

التفاعل بين الحقول المغناطيسية: 

المبدأ الأساسي الذي يقود محرك DC بدون فرش هو التفاعل بين المجال المغناطيسي الناتج عن ملفات الجزء الثابت والمجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم في الدوار. عندما يتدفق التيار من خلال لفات الثابت ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي يجذب أو يصد المغناطيس على الدوار.

تخفيف إلكتروني:

في حين أن الفرش تغير اتجاه التيار من خلال التلامس المادي مع ركاب الدوران ، فإن المحركات بدون فرش تستخدم وحدة تحكم إلكترونية لتبديل التيار في لفات الجزء الثابت. يغير هذا التخفيف الإلكتروني اتجاه المجال المغناطيسي حول الجزء الثابت ، مما تسبب في تحول الدوار أثناء توافقه مع المجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه حديثًا.

الدوران المتحكم فيه:

يتم التحكم بدقة في دوران الدوار لمحرك DC بدون فرش من خلال تسلسل وتوقيت تنشيط ملف الثابت. من خلال ضبط الملفات التي يتم تنشيطها وإلى متى ، يمكن للوحدة الإلكترونية التحكم بدقة في سرعة واتجاه المحرك. بالمقارنة مع المحركات المصقولة ، تعمل محركات DC بدون فرش بشكل أكثر كفاءة ولديها تحكم أكبر في السرعة والعزم.

التغلب على مشاكلك مع محركات DC بدون فرش

لا يوفر BESFOC محركات DC بدون فرش فقط ، ولكن أيضًا منتجات النظام التي تشمل أنظمة القيادة والتحكم وكذلك التصميم الميكانيكي. يقدم BESFOC الدعم الكامل من النماذج الأولية إلى الإنتاج التجاري وخدمة ما بعد البيع. يمكن لـ BESFOC توفير حلول مصممة خصيصًا لتلبية المتطلبات الوظيفية والأداء لمختلف الصناعات والتطبيقات ومنتجات العملاء بالإضافة إلى ترتيبات الإنتاج المحددة.

يدعم BESFOC فقط هؤلاء العملاء الذين يعرفون بالفعل متطلباتهم أو مواصفاتهم ، ولكن أيضًا أولئك الذين يواجهون مشاكل في وقت مبكر من عملية التطوير. هل لديك الأسئلة التالية؟

اختيار المحرك:

• ليس لديك مواصفات مفصلة أو رسومات تصميم حتى الآن ، ولكن هل تحتاج إلى مشورة بشأن المحركات؟ 

• ألا يكون لديك أي شخص في الشركة مع الخبرة في المحركات ولا يمكنك تحديد نوع المحرك الذي سيعمل بشكل أفضل لمنتجك الجديد؟

• ليس لديك مواصفات مفصلة أو رسومات تصميم حتى الآن ، ولكن هل تحتاج إلى مشورة بشأن المحركات؟

• ألا يكون لديك أي شخص في الشركة مع الخبرة في المحركات ولا يمكنك تحديد نوع المحرك الذي سيعمل بشكل أفضل لمنتجك الجديد؟

تطوير الحركية والمكون المرتبط:

• هل تريد تركيز مواردك على التكنولوجيا الأساسية ، وأنظمة القيادة الخارجي وتطوير المحركات؟ 

• هل تريد توفير الوقت والجهد لإعادة تصميم المكونات الميكانيكية الموجودة عند استبدال محركك؟

•  هل تريد تركيز مواردك على التكنولوجيا الأساسية ، وأنظمة القيادة الخارجي وتطوير المحركات؟

• هل تريد توفير الوقت والجهد لإعادة تصميم المكونات الميكانيكية الموجودة عند استبدال محركك؟

متطلبات فريدة:

• هل تحتاج إلى محرك مخصص لمنتجك ، ولكن تم رفضه من البائع المعتاد؟ • لا يمكنك العثور على محرك يمنحك التحكم الذي تحتاجه ، وعلى وشك التخلي عن الأمل؟

تطبيقات المحركات بدون فرش

محركات بدون فرش ، أو لقد أحدثت محركات DC BLDC ، التي أحدثت ثورة في الطريقة التي تعمل بها الصناعات والمنتجات اليومية. يوفر تصميمهم الفريد ، الذي يزيل الفرش ، كفاءة لا مثيل لها ، ومتانة ، ودقة ، مما يجعلها لا غنى عنها عبر العديد من القطاعات. في هذه المقالة ، نتعرض للتطبيقات المتنوعة والمتوسعة باستمرار للمحركات بدون فرش ، وعرضت تعدد استخداماتها وموثوقيتها في التكنولوجيا الحديثة.

1. السيارات الكهربائية (EVs)

أحد أبرز تطبيقات المحركات بدون فرش في صناعة المركبات الكهربائية (EV) ، حيث لا غنى عن كفاءتها وتصميمها الخفيف وناتج عزم الدوران. تستخدم محركات BLDC على نطاق واسع في:

• السيارات الكهربائية: تشغيل مجموعة القيادة ، مما يوفر تسارعًا سلسًا وكفاءة عالية.

• الدراجات الكهربائية والدراجات البخارية: مضغوطة وخفيفة الوزن ، تضمن هذه المحركات عمر البطارية الطويل والأداء الأمثل.

• الحافلات والشاحنات الكهربائية: قدرتها على التعامل مع الأحمال العالية والعمل بهدوء تجعلها مثالية للنقل العام والثقيل.

 

2. تطبيقات الفضاء

يتم اعتماد المحركات بدون فرش على نطاق واسع في قطاع الطيران ، حيث تكون الموثوقية والدقة والتصميم الخفيف أمرًا بالغ الأهمية. تتضمن التطبيقات الرئيسية:

• الطائرات بدون طيار وطائرات بدون طيار: توفر محركات BLDC نسبة الطاقة إلى الوزن اللازمة لأوقات الطيران الممتدة وقابلية المناورة في الطائرات بدون طيار.

• الأقمار الصناعية والمركبة الفضائية: يتم استخدام المحركات بدون فرش في المحركات الصغيرة لإجراء تعديلات دقيقة في أنظمة المركبة الفضائية.

• أنظمة الطائرات: من التحكم في اللوحات الجناح إلى أنظمة التهوية التشغيلية ، تساهم المحركات بدون فرش في عمليات الطائرات الفعالة.

3. الروبوتات

يعتمد الروبوتات اعتمادًا كبيرًا على المحركات بدون فرش من أجل السيطرة الدقيقة وعزم الدوران العالي والموثوقية. تتضمن التطبيقات الشائعة في هذا المجال:

• الروبوتات الصناعية: في خطوط التجميع ومرافق التصنيع ، تتيح محركات BLDC حركات ذراع روبوتية دقيقة وسلسة.

• الروبوتات البشرية: تعتبر المحركات المدمجة والفعالة بدون فرش ضرورية لإنشاء حركة تشبه الإنسان في الروبوتات.

• المركبات المستقلة: غالبًا ما تستخدم أنظمة التنقل والتشغيل في السيارات والروبوتات ذاتية القيادة محركات BLDC للدقة والاتساق.

4. إلكترونيات المستهلك

تعد المحركات بدون فرش مكونًا رئيسيًا في العديد من الأجهزة الإلكترونية للمستهلكين ، وذلك بفضل تصميمها المدمج ، وكفاءة الطاقة ، والتشغيل الصامت. تشمل الأمثلة:

• المشجعين والمحاربين: يتم استخدام محركات BLDC في أنظمة التبريد لأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الألعاب بسبب انخفاض ضوضاءها وكفاءتها العالية.

• أدوات الطاقة اللاسلكية: تعتمد التدريبات والمناشير والأدوات اللاسلكية الأخرى على محركات BLDC لتصميمها الخفيف وعمر البطارية الطويل.

• عمال النظافة الفراغي: تستخدم الفراغات الحديثة محركات بدون فرش من أجل الشفط القوي والتشغيل الأكثر هدوءًا.

• أجهزة العناية الشخصية: تستخدم مجففات الشعر ، والسلطات الكهربائية ، وفرشاة الأسنان محركات BLDC من أجل الأداء السلس والفعال.

5. المعدات الصناعية

في الإعدادات الصناعية ، يتم تقدير المحركات بدون فرش من أجل متانتها وانخفاض الصيانة والقدرة على العمل في ظل ظروف صعبة. تشمل التطبيقات:

• آلات CNC: تضمن محركات BLDC عالية السرعة عمليات القطع والحفر والطحن الدقيقة.

• الناقلات والمصاعد: توصيل عزم الدوران الفعال يجعلها مثالية للمهام الشاقة في مصانع التصنيع.

• الضواغط والمضخات: يتم استخدام محركات BLDC في أنظمة HVAC الصناعية ومضخات المياه وضواغط الهواء من أجل موثوقيتها وكفاءة الطاقة.

 

6. المعدات الطبية

تبنى المجال الطبي المحركات بدون فرش لتشغيلها الهادئ ، والتحكم الدقيق ، والتصميم الصحي. تشمل بعض التطبيقات الرئيسية:

• الأدوات الجراحية: تستخدم في الأنظمة الجراحية الآلية لدقة وموثوقيتها.

• أجهزة التنفس الصناعية: تضمن المحركات بدون فرش التحكم في تدفق الهواء الهادئ والموثوق في الأجهزة التنفسية.

• ماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي وأجهزة التصوير: العملية الصامتة وخالية من الاهتزاز تجعل محركات BLDC مثالية للمعدات الطبية الحساسة.

• معدات المختبر: تعتمد أجهزة مثل الطرد المركزي والمضخات والأنظمة الآلية على محركات BLDC للتشغيل الفعال والدقيق.

7. أنظمة الطاقة المتجددة

لقد جلبت الدفع من أجل حلول الطاقة المستدامة محركات بدون فرش إلى المقدمة في أنظمة الطاقة المتجددة. إنهم يلعبون دورًا حاسمًا في:

• توربينات الرياح: يتم استخدام محركات BLDC في عناصر التحكم في التوربينات لتحسين إنتاج الطاقة.

• أنظمة تتبع الطاقة الشمسية: تضمن هذه المحركات أن تتماشى الألواح الشمسية مع أشعة الشمس لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة.

• أنظمة الطاقة الكهرومائية: يتم استخدام محركات BLDC في المضخات والمشغلات لتوليد الطاقة وتوزيعها.

8. الأجهزة المنزلية

تتميز العديد من الأجهزة المنزلية الحديثة الآن المحركات بدون فرش بسبب كفاءة الطاقة ، والتشغيل الصامت ، وعمر طويل. تشمل الأمثلة:

• الغسالات: محركات BLDC تتيح تشغيل هادئ وفعال مع التحكم الدقيق للسرعة.

• الثلاجات: الضواغط ذات المحركات بدون فرش تكون أكثر كفاءة في الطاقة ودائمة.

• غسالات الصحون: عملية هادئة وفعالة تجعلها مثالية للمطابخ الحديثة.

• مكيفات الهواء والسخانات: محركات BLDC تعمل على تشغيل المشجعين والضواغط من أجل توفير الطاقة المثلى.

9. التطبيقات البحرية

في الصناعة البحرية ، أصبحت المحركات غير المقاومة للماء الفرش العنصرية العنصر الأساسي لتشغيل الأنظمة البحرية الكهربائية. تشمل التطبيقات:

• أنظمة دفع القوارب: يتم استخدام محركات BLDC في القوارب الكهربائية للتشغيل الهادئ والفعال.

• الطائرات بدون طيار تحت الماء (ROVS): تعمل المحركات التي تعمل بالفرشاة عن بُعد المركبات التي يتم تشغيلها عن بُعد لاستكشاف وفحص تحت الماء.

• مضخات BILGE وأنظمة الملاحة: موثوقيتها في البيئات القاسية والمعرضة للماء تجعلها مفضلة في الأنظمة البحرية.

10. أنظمة HVAC

تعتمد أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) على المحركات بدون فرش من أجل كفاءتها وموثوقيتها وتقليل الضوضاء. يتم استخدامها في:

• المشجعين والمنفذات: ضمان تدفق الهواء الأمثل في أنظمة HVAC السكنية والتجارية.

• الضواغط: توفير تشغيل موفرة للطاقة في وحدات تكييف الهواء وأنظمة التبريد.

11. أنظمة الأتمتة

في الأتمتة ، تلعب المحركات بدون فرش دورًا مهمًا في تحسين الكفاءة والدقة. تشمل التطبيقات:

• المركبات الموجهة الآلية (AGVS): تستخدم في مستودعات نقل البضائع.

• المنازل الذكية: BLDC Motors Power Power Motors الأوتوماتيكية والستائر وأنظمة الأبواب.

• الطابعات ثلاثية الأبعاد: توفير تحكم دقيق لنتائج الطباعة عالية الجودة.

12. معدات الرياضة واللياقة البدنية

تستخدم الصناعات اللياقة والرياضة أيضًا محركات بدون فرش في مختلف المعدات الحديثة. تشمل الأمثلة:

• المطاحن ودراجات التمرين: تضمن محركات BLDC عملية سلسة وهادئة لتجربة مستخدم أفضل.

• عربات الجولف: تستخدم في العربات التي تعمل بالطاقة الكهربائية لتحسين الكفاءة والصيانة المنخفضة.

• ألواح التزلج الكهربائية والألواح: تعمل محركات BLDC المدمجة والعالية على هذه الأجهزة الترفيهية.