Bezkomutátorové DC a krokové motory mohou získat více pozornosti než klasický kartáčovaný DC motor, ale ten druhý může být v některých aplikacích stále lepší volbou.

Většina konstruktérů, kteří chtějí zvolit malý stejnosměrný motor – obvykle jednotku s menším nebo menším výkonem – obvykle zpočátku zvažují pouze dvě možnosti: bezkomutátorový stejnosměrný (BLDC) motor nebo krokový motor.Který z nich vybrat, závisí na aplikaci, protože BDLC je obecně lepší pro nepřetržitý pohyb, zatímco krokový motor se lépe hodí pro polohování, couvání a zastavování/spouštění.Každý typ motoru může poskytnout potřebný výkon se správným ovladačem, kterým může být integrovaný obvod nebo modul v závislosti na velikosti a specifikacích motoru.Tyto motory mohou být poháněny „smarty“ zabudovanými do vyhrazených integrovaných obvodů pro řízení pohybu nebo procesorem s vestavěným firmwarem.

Ale podívejte se trochu blíže na nabídku prodejců těchto BLDC motorů a uvidíte, že téměř vždy nabízejí také kartáčované stejnosměrné (BDC) motory, které existují „věčně“.Toto uspořádání motoru má dlouhé a zavedené místo v historii elektricky poháněné hnací síly, protože šlo o první konstrukci elektromotoru jakéhokoli druhu.Desítky milionů těchto kartáčovaných motorů se každý rok používají pro vážné, netriviální aplikace, jako jsou automobily.

První hrubé verze kartáčovaných motorů byly navrženy na počátku 19. století, ale napájet i malý užitečný motor byl náročný.Generátory potřebné k jejich napájení ještě nebyly vyvinuty a dostupné baterie měly omezenou kapacitu, velké rozměry a musely být stále nějak „doplňovány“.Nakonec se tyto problémy podařilo překonat.Koncem 19. století byly instalovány a běžně se používaly kartáčované stejnosměrné motory v rozsahu desítek a stovek koňských sil;mnohé se používají dodnes.

Základní kartáčovaný stejnosměrný motor nepotřebuje ke svému fungování žádnou „elektroniku“, protože se jedná o samokomutační zařízení.Princip fungování je jednoduchý, což je jedna z jeho předností.Kartáčovaný stejnosměrný motor používá mechanickou komutaci ke změně polarity magnetického pole rotoru (také nazývaného kotva) oproti statoru.Naproti tomu magnetické pole statoru je vyvíjeno buď elektromagnetickými cívkami (historicky) nebo moderními, výkonnými permanentními magnety (pro mnoho současných implementací) (obrázek 1).

Vzájemné působení a opakované převracení magnetického pole mezi cívkami rotoru na kotvě a pevným polem statoru vyvolává kontinuální rotační pohyb.Komutační akce, která obrací rotorové pole, se provádí prostřednictvím fyzických kontaktů (nazývaných kartáče), které se dotýkají a přivádějí energii do cívek kotvy.Otáčení motoru zajišťuje nejen požadovaný mechanický pohyb, ale také přepínání polarity cívky rotoru potřebné k vyvolání přitahování/odpuzování s ohledem na pevné pole statoru – opět není potřeba žádná elektronika, protože stejnosměrné napájení je přivedeno přímo na vinutí statorové cívky (pokud existuje) a kartáče.

Základní regulace otáček se provádí úpravou přiváděného napětí, ale to ukazuje na jeden z nedostatků kartáčovaného motoru: nižší napětí snižuje otáčky (což byl záměr) a dramaticky snižuje točivý moment, což je obvykle nežádoucí důsledek.Použití kartáčovaného motoru napájeného přímo ze stejnosměrných kolejnic je obecně přijatelné pouze v omezených nebo nekritických aplikacích, jako je ovládání malých hraček a animovaných displejů, zejména pokud je potřeba regulace rychlosti.

Naproti tomu bezkomutátorový motor má pole elektromagnetických cívek (pólů) upevněných na místě kolem vnitřku pouzdra a k rotujícímu hřídeli (rotoru) jsou připevněny vysokopevnostní permanentní magnety (obrázek 2).Jak jsou póly buzeny postupně řídicí elektronikou (elektronická komutace – EC), magnetické pole obklopující rotor se otáčí a tak přitahuje/odpuzuje rotor s jeho pevnými magnety, který je nucen pole následovat.

Proud pohánějící póly motoru BLDC může být obdélníkový, ale to je neefektivní a vyvolává vibrace, takže většina návrhů používá tvar vlny s tvarem přizpůsobeným požadované kombinaci elektrické účinnosti a přesnosti pohybu.Kromě toho může ovladač jemně vyladit tvar vlny pro rychlé, ale plynulé rozběhy a zastavení bez překmitu a ostré odezvy na přechodné mechanické zatížení.K dispozici jsou různé řídicí profily a trajektorie, které odpovídají poloze a rychlosti motoru potřebám aplikace.

Editovala Lisa