Bezkefkové jednosmerné a krokové motory môžu získať viac pozornosti ako klasický kartáčovaný jednosmerný motor, ale ten môže byť v niektorých aplikáciách stále lepšou voľbou.

Väčšina dizajnérov, ktorí si chcú vybrať malý jednosmerný motor – zvyčajne menšiu alebo menšiu jednotku s výkonom – zvyčajne najprv hľadá iba dve možnosti: bezkomutátorový jednosmerný motor (BLDC) alebo krokový motor.Ktorý z nich si vybrať, závisí od aplikácie, pretože BDLC je vo všeobecnosti lepšie pre nepretržitý pohyb, zatiaľ čo krokový motor je vhodnejší na polohovanie, tam a späť a stop/štart.Každý typ motora môže poskytnúť potrebný výkon so správnym ovládačom, ktorým môže byť integrovaný obvod alebo modul v závislosti od veľkosti a špecifikácií motora.Tieto motory môžu byť poháňané „smarts“ zabudovanými vo vyhradených integrovaných obvodoch na riadenie pohybu alebo procesorom so zabudovaným firmvérom.

Ale pozrite sa trochu bližšie na ponuky predajcov týchto BLDC motorov a uvidíte, že takmer vždy ponúkajú aj brúsené jednosmerné (BDC) motory, ktoré sú tu „navždy“.Toto usporiadanie motora má dlhé a zavedené miesto v histórii elektricky poháňanej hnacej sily, pretože to bola prvá konštrukcia elektromotora akéhokoľvek druhu.Desiatky miliónov týchto kefovaných motorov sa každoročne používajú na seriózne, netriviálne aplikácie, ako sú autá.

Prvé hrubé verzie brúsených motorov boli navrhnuté na začiatku 19. storočia, ale napájanie aj malého užitočného motora bolo náročné.Generátory potrebné na ich napájanie ešte neboli vyvinuté a dostupné batérie mali obmedzenú kapacitu, veľké rozmery a museli sa stále nejako „dopĺňať“.Nakoniec sa tieto problémy podarilo prekonať.Koncom 19. storočia boli nainštalované a bežne používané motory s jednosmerným prúdom v rozsahu desiatok a stoviek koní;mnohé sa používajú dodnes.

Základný kartáčovaný jednosmerný motor nevyžaduje na fungovanie žiadnu „elektroniku“, keďže ide o samokomutačné zariadenie.Princíp fungovania je jednoduchý, čo je jedna z jeho predností.Kefovaný jednosmerný motor využíva mechanickú komutáciu na prepínanie polarity magnetického poľa rotora (nazývaného aj kotva) oproti statoru.Na rozdiel od toho je magnetické pole statora vyvinuté buď elektromagnetickými cievkami (historicky) alebo modernými, výkonnými permanentnými magnetmi (pre mnohé súčasné implementácie) (obrázok 1).

Interakcia a opakujúce sa obrátenie magnetického poľa medzi cievkami rotora na kotve a pevným poľom statora vyvoláva kontinuálny rotačný pohyb.Komutačná činnosť, ktorá obráti rotorové pole, sa vykonáva prostredníctvom fyzických kontaktov (nazývaných kefy), ktoré sa dotýkajú a privádzajú energiu do cievok kotvy.Otáčanie motora zabezpečuje nielen požadovaný mechanický pohyb, ale aj prepínanie polarity cievky rotora potrebné na vyvolanie priťahovania/odpudzovania vzhľadom na pevné pole statora – opäť nie je potrebná žiadna elektronika, pretože jednosmerné napájanie sa privádza priamo do vinutia statorovej cievky (ak existujú) a kefy.

Základná regulácia otáčok sa dosahuje úpravou aplikovaného napätia, čo však poukazuje na jeden z nedostatkov brúseného motora: nižšie napätie znižuje rýchlosť (čo bol zámer) a dramaticky znižuje krútiaci moment, čo je zvyčajne nežiaduci dôsledok.Použitie brúseného motora napájaného priamo z jednosmerných koľajníc je vo všeobecnosti prijateľné iba v obmedzených alebo nekritických aplikáciách, ako je ovládanie malých hračiek a animovaných displejov, najmä ak je potrebná regulácia rýchlosti.

Naproti tomu bezkomutátorový motor má pole elektromagnetických cievok (pólov) upevnených na mieste okolo vnútrajška krytu a vysokopevné permanentné magnety sú pripevnené k otočnému hriadeľu (rotoru) (obrázok 2).Keď sú póly postupne napájané riadiacou elektronikou (elektronická komutácia – EC), magnetické pole obklopujúce rotor rotuje a tak priťahuje/odpudzuje rotor s jeho pevnými magnetmi, ktorý je nútený pole sledovať.

Prúd poháňajúci póly motora BLDC môže byť pravouhlý, ale to je neefektívne a vyvoláva vibrácie, takže väčšina návrhov používa tvar vlny s tvarom prispôsobeným požadovanej kombinácii elektrickej účinnosti a presnosti pohybu.Okrem toho môže ovládač jemne doladiť tvar vlny pre rýchle, ale plynulé spustenie a zastavenie bez prekmitu a ostrej odozvy na prechodné mechanické zaťaženie.K dispozícii sú rôzne riadiace profily a trajektórie, ktoré zodpovedajú polohe a rýchlosti motora potrebám aplikácie.

Upravila Lisa