Olemme jo useiden vuosien ajan nähneet harjattomien moottoreiden alkavan hallita akkukäyttöisten työkalujen käyttöjä ammattityökaluteollisuudessa. Tämä on hienoa, mutta mikä siinä on niin tärkeää? Onko se todella tärkeää, kunhan voin kiinnittää puuruuvin? Öö, kyllä. Harjallisten ja harjattomien moottoreiden välillä on merkittäviä eroja ja vaikutuksia.
Ennen kuin syvennymme kahden jalan harjamoottoreihin ja harjattomiin moottoreihin, ymmärretään ensin tasavirtamoottoreiden varsinaisen toimintaperiaatteen perusasiat. Moottorien käyttö liittyy magneetteihin. Vastakkaisesti varautuneet magneetit vetävät toisiaan puoleensa. Tasavirtamoottorin perusajatuksena on pitää pyörivän osan (roottorin) vastakkainen sähkövaraus puoleensa edessään olevaa liikkumatonta magneettia (staattoria), jolloin se vetää jatkuvasti eteenpäin. Se on vähän kuin laittaisi Boston Butter Donutsin kepin päälle eteeni juostessani – yritän jatkuvasti napata sen!
Kysymys kuuluu, miten donitsit saadaan liikkeelle. Siihen ei ole helppoa tapaa. Se alkaa kestomagneeteista. Sähkömagneetit muuttavat varaustaan (vaihtavat napaisuutta) pyöriessään, joten aina on olemassa kestomagneetti, jolla on vastakkainen varaus ja joka voi liikkua. Lisäksi sähkömagneettisen kelan kokema samanlainen varaus työntää kelaa poispäin. Harjallisten ja harjattomien moottoreiden kohdalla avainasemassa on se, miten sähkömagneetin napaisuus muuttuu.
Harjamoottorissa on neljä peruskomponenttia: kestomagneetit, ankkurit, kommutointirenkaat ja harjat. Kestomagneetti muodostaa mekanismin ulkopinnan eikä se liiku (staattori). Toinen on positiivisesti varautunut ja toinen negatiivisesti varautunut, mikä luo pysyvän magneettikentän.
Ankkuri on kela tai kelasarja, joka muuttuu sähkömagneetiksi, kun siihen syötetään virtaa. Tämä on myös pyörivä osa (roottori), joka on yleensä valmistettu kuparista, mutta myös alumiinia voidaan käyttää.
Kommutaattorirengas on kiinnitetty ankkurikäämiin kahdessa (2-napaisessa kokoonpanossa), neljässä (4-napaisessa kokoonpanossa) tai useammassa osassa. Ne pyörivät ankkurin mukana. Lopuksi hiiliharjat pysyvät paikoillaan ja siirtävät varauksen kullekin kommutaattorille.
Kun ankkuriin syötetään virta, varattu kela vetäytyy kohti vastakkaisesti varautunutta kestomagneettia. Kun sen yläpuolella oleva kommutaattorirengas myös pyörii, se siirtyy yhden hiiliharjan liitoksesta seuraavaan. Kun se saavuttaa seuraavan harjan, sen napaisuus vaihtuu ja toinen kestomagneetti vetää sitä puoleensa, kun taas samanlainen sähkövaraus hylkii sitä. Konkreettisesti, kun kommutaattori saavuttaa negatiivisen harjan, positiivinen kestomagneetti vetää sitä puoleensa. Kommutaattori saapuu ajoissa muodostaakseen yhteyden positiivisen elektrodin harjaan ja seuraakseen negatiivista kestomagneettia. Harjat ovat pareittain, joten positiivinen kela vetää kohti negatiivista magneettia ja negatiivinen kela vetää kohti positiivista magneettia samanaikaisesti.
Olen kuin olisin Boston Butter Donitsia jahtaava ankkurikela. Olin lähellä, mutta sitten muutin mieleni ja lähdin terveellisempään smoothieen (polariteettini tai haluni muuttui). Loppujen lopuksi donitsit ovat kalori- ja rasvapitoisia. Nyt jahtaan smoothieita, kun taas Boston Cream työntää minua pois. Kun pääsin sinne, tajusin, että donitsit ovat paljon parempia kuin smoothiet. Niin kauan kuin vedän liipaisimesta, joka kerta kun pääsen seuraavaan siveltimeen, muutan mieleni ja samalla jahtaan mieleisiäni esineitä kiihkeässä kehässä. Se on ADHD:n äärimmäinen sovellus. Lisäksi meitä on siellä kaksi, joten toinen meistä jahtaa aina Boston Butter Donitsia ja smoothieta innokkaasti, mutta päättämättömänä.
Harjattomassa moottorissa kommutaattori ja harjat menetetään ja tilalle saadaan elektroninen ohjain. Kestomagneetti toimii nyt roottorina ja pyörii sisällä, kun taas staattori koostuu nyt ulkoisesta kiinteästä sähkömagneettisesta kelasta. Ohjain syöttää virtaa kullekin kelalle kestomagneetin vetämään puoleensa tarvittavan varauksen perusteella.
Varausten elektronisen siirtämisen lisäksi ohjain voi myös syöttää vastaavia varauksia kestomagneettien vastustamiseen. Koska samanlaiset varaukset ovat vastakkaisia toisiinsa nähden, tämä työntää kestomagneettia. Nyt roottori liikkuu veto- ja työntövoimien ansiosta.
Tässä tapauksessa kestomagneetit liikkuvat, joten ne ovat nyt juoksukumppanini ja minä. Emme enää muuta käsitystämme siitä, mitä haluamme. Sen sijaan tiesimme, että minä halusin Boston Butter Donutsia ja kumppanini halusi smoothieita.
Elektroniset säätimet antavat aamiaisnautintojemme liikkua edessämme, ja olemme tavoitelleet samoja asioita koko ajan. Säädin myös siirtää asioita, joita emme halua, taakse tarjotakseen sysäyksen.
Harjalliset tasavirtamoottorit ovat suhteellisen yksinkertaisia ja halpoja valmistaa osia (vaikka kupari ei olekaan halventunut). Koska harjaton moottori vaatii elektronisen kommunikaattorin, olet itse asiassa aloittamassa tietokoneen rakentamisen akkutyökaluun. Tämä on syy harjattomien moottoreiden hinnan nousuun.
Suunnittelusyistä harjattomilla moottoreilla on monia etuja harjallisiin moottoreihin verrattuna. Useimmat niistä liittyvät harjojen ja kommutaattoreiden menetykseen. Koska harjan on oltava kosketuksissa kommutaattoriin varauksen siirtämiseksi, se aiheuttaa myös kitkaa. Kitka vähentää saavutettavaa nopeutta ja samalla tuottaa lämpöä. Se on kuin polkupyörällä ajamista kevyillä jarruilla. Jos jalkasi käyttävät samaa voimaa, nopeutesi hidastuu. Kääntäen, jos haluat ylläpitää nopeutta, sinun on saatava enemmän energiaa jaloistasi. Myös vanteet kuumenevat kitkalämmön vuoksi. Tämä tarkoittaa, että harjallisiin moottoreihin verrattuna harjattomat moottorit käyvät alhaisemmassa lämpötilassa. Tämä antaa niille korkeamman hyötysuhteen, joten ne muuntavat enemmän sähköenergiaa sähköenergiaksi.
Myös hiiliharjat kuluvat ajan myötä. Tämä aiheuttaa kipinöitä joidenkin työkalujen sisällä. Jotta työkalu pysyisi toiminnassa, harja on vaihdettava aika ajoin. Harjattomat moottorit eivät vaadi tällaista huoltoa.
Vaikka harjattomat moottorit vaativat elektronisia ohjaimia, roottori/staattori-yhdistelmä on kompaktimpi. Tämä mahdollistaa kevyemmän ja kompaktimman koon. Siksi näemme monia työkaluja, kuten Makita XDT16 -iskuruuvinväännintä, joissa on erittäin kompakti muotoilu ja tehokas teho.
Harjattomista moottoreista ja vääntömomentista näyttää olevan väärinkäsityksiä. Harjallisen tai harjattoman moottorin rakenne itsessään ei oikeastaan kerro vääntömomentin suuruutta. Esimerkiksi ensimmäisen Milwaukee M18 -polttoainekäyttöisen poravasaran todellinen vääntömomentti oli pienempi kuin edellisen harjallisen mallin.
Lopulta valmistaja kuitenkin tajusi joitakin erittäin tärkeitä asioita. Harjattomissa moottoreissa käytetty elektroniikka voi tarjota näille moottoreille tarvittaessa enemmän tehoa.
Koska harjattomat moottorit käyttävät nykyään kehittynyttä elektronista ohjausta, ne pystyvät aistimaan, milloin ne alkavat hidastua kuormituksen alaisena. Niin kauan kuin akku ja moottori ovat määritellyllä lämpötila-alueella, harjattoman moottorin elektroniikka voi pyytää ja vastaanottaa enemmän virtaa akusta. Tämä mahdollistaa työkalujen, kuten harjattomien porakoneiden ja sahojen, ylläpitämisen suuremmilla nopeuksilla kuormituksen alaisena. Tämä tekee niistä nopeampia. Yleensä se on paljon nopeampaa. Joitakin esimerkkejä tästä ovat Milwaukee RedLink Plus, Makita LXT Advantage ja DeWalt Perform and Protect.
Nämä teknologiat integroivat saumattomasti työkalun moottorit, akut ja elektroniikan yhtenäiseksi järjestelmäksi optimaalisen suorituskyvyn ja käyttöajan saavuttamiseksi.
Kommutointi – latauksen napaisuuden muuttaminen – käynnistä harjaton moottori ja pidä se pyörimässä. Seuraavaksi sinun on säädettävä nopeutta ja vääntömomenttia. Nopeutta voidaan säätää muuttamalla BLDC-moottorin staattorin jännitettä. Jännitteen modulointi korkeammalla taajuudella mahdollistaa moottorin nopeuden suuremman säädön.
Vääntömomentin hallitsemiseksi staattorijännitettä voidaan pienentää, kun moottorin vääntömomenttikuorma nousee tietyn tason yläpuolelle. Tämä tuo mukanaan keskeisiä vaatimuksia: moottorin valvonnan ja anturit.
Hall-anturit tarjoavat edullisen tavan havaita roottorin asento. Ne voivat myös havaita nopeuden ajoitusanturin kytkentäajan ja -taajuuden perusteella.
Toimittajan huomautus: Tutustu artikkeliimme Mikä on anturiton harjaton moottori? Lue lisää siitä, miten edistynyt BLDC-moottoriteknologia muuttaa sähkötyökaluja.
Näiden etujen yhdistelmällä on toinenkin vaikutus – pidempi käyttöikä. Vaikka harjallisten ja harjattomien moottoreiden (ja työkalujen) takuu saman merkin sisällä on yleensä sama, harjattomien mallien käyttöikä on pidempi. Tämä voi yleensä olla useita vuosia takuuajan jälkeen.
Muistatko, kun sanoin, että elektroniset ohjaimet ovat käytännössä tietokoneiden rakentamista työkaluihisi? Harjattomat moottorit ovat myös läpimurtokohta älykkäille työkaluille teollisuudessa. Ilman harjattomien moottoreiden riippuvuutta sähköisestä viestinnästä Milwaukeen yhden painikkeen teknologia ei toimisi.
Kellon äärellä Kenny tutkii syvällisesti erilaisten työkalujen käytännön rajoituksia ja vertailee niiden eroja. Vapaapäivänsä jälkeen usko ja rakkaus perhettään kohtaan ovat hänen tärkeimpiä prioriteettejaan. Yleensä olet keittiössä, ajat pyörällä (hän harrastaa triathlonia) tai vietät ihmisiä kalastamassa Tampa Bayssä.
Yhdysvalloissa on edelleen pulaa ammattitaitoisista työntekijöistä kokonaisuudessaan. Jotkut kutsuvat sitä "osaamisvajeeksi". Vaikka nelivuotisen yliopistotutkinnon suorittaminen saattaa vaikuttaa "kaiken muodilta", Yhdysvaltain työtilastoviraston uusimmat kyselytulokset osoittavat, että ammattitaitoiset toimialat, kuten hitsaajat ja sähköasentajat, ovat jälleen kerran sijalla [...]
Jo vuonna 2010 kirjoitimme grafeenin nanoteknologiaa hyödyntävistä paremmista akuista. Tämä on energiaministeriön ja Vorbeck Materialsin yhteistyöhanke. Tutkijat käyttävät grafeenia litiumioniakkujen lataamiseen minuuteissa tuntien sijaan. Siitä on jo aikaa. Vaikka grafeenia ei ole vielä otettu käyttöön, olemme palanneet joidenkin uusimmista litiumioniakuista […]
Painavan maalauksen ripustaminen kipsilevylle ei ole kovin vaikeaa. Haluat kuitenkin varmistaa, että teet sen hyvin. Muuten ostat uudet kehykset! Pelkkä ruuvin kiinni ruuvaaminen seinään ei riitä. Sinun on tiedettävä, miten ei voi luottaa [...]
Ei ole harvinaista haluta vetää 120 V:n sähköjohtoja maan alle. Saatat haluta virransyöttää varastoasi, työpajaasi tai autotalliasi. Toinen yleinen käyttötarkoitus on valaisinpylväiden tai sähköisten ovien moottoreiden virransyöttö. Kummassakin tapauksessa sinun tulisi ymmärtää joitakin maanalaisten johdotusten vaatimuksia [...]
Kiitos selityksestä. Tätä olen miettinyt jo pitkään, sillä useimmat ihmiset kannattavat harjatonta ilmaa (ainakin tätä käytetään argumenttina kalliimpien sähkötyökalujen ja droonien puolesta).
Haluan tietää: Tunnistaako ohjain myös nopeuden? Eikö se ole pakko tehdä synkronointia varten? Onko siinä Hall-elementtejä, jotka tunnistavat (pyörivät) magneetit?
Kaikki harjattomat moottorit eivät ole parempia kuin kaikki harjalliset moottorit. Haluan nähdä, miten Gen 5X:n akunkesto vertautuu edeltäjäänsä X4:ään kohtalaisilla tai raskailla kuormilla. Joka tapauksessa harjat eivät ole lähes koskaan käyttöikää rajoittava tekijä. Akkukäyttöisten työkalujen alkuperäinen moottorin nopeus on noin 20 000–25 000. Ja voidellun planeettapyörästön ansiosta alennus on noin 12:1 korkealla vaihteella ja noin 48:1 matalalla vaihteella. Liipaisumekanismi ja moottorin roottorin laakerit, jotka tukevat 25 000 rpm:n roottoria pölyisessä ilmavirrassa, ovat yleensä heikkoja kohtia.
Amazonin kumppanina saatamme saada tuloja, kun napsautat Amazon-linkkiä. Kiitos, että autat meitä tekemään sitä, mitä haluamme tehdä.
Pro Tool Reviews on menestyvä verkkojulkaisu, joka on tarjonnut työkaluarvosteluja ja alan uutisia vuodesta 2008 lähtien. Nykymaailmassa internet-uutisten ja verkkosisällön keskellä huomaamme, että yhä useammat ammattilaiset etsivät verkosta tietoa useimmista ostamistaan sähkötyökaluista. Tämä herätti kiinnostuksemme.
Pro Tool -arvosteluissa on yksi tärkeä huomioitava seikka: Me olemme kaikki ammattimaisia työkalujen käyttäjiä ja liikemiehiä varten!
Tämä verkkosivusto käyttää evästeitä voidakseen tarjota sinulle parhaan mahdollisen käyttökokemuksen. Evästetiedot tallennetaan selaimeesi ja ne suorittavat joitakin toimintoja, kuten tunnistavat sinut, kun palaat verkkosivustollemme, ja auttavat tiimiämme ymmärtämään, mitkä verkkosivuston osat ovat mielestäsi mielenkiintoisimpia ja hyödyllisimpiä. Voit lukea täydellisen tietosuojakäytäntömme.
Ehdottoman välttämättömät evästeet tulee aina ottaa käyttöön, jotta voimme tallentaa evästeasetuksesi.
Jos poistat tämän evästeen käytöstä, emme voi tallentaa asetuksiasi. Tämä tarkoittaa, että sinun on otettava evästeet käyttöön tai poistettava ne käytöstä uudelleen joka kerta, kun vierailet tällä verkkosivustolla.
Gleam.io – Tämän avulla voimme tarjota lahjoja, jotka keräävät nimettömiä käyttäjätietoja, kuten verkkosivuston kävijöiden määrän. Ellei henkilötietoja anneta vapaaehtoisesti lahjojen manuaalista syöttämistä varten, henkilötietoja ei kerätä.
Julkaisun aika: 31. elokuuta 2021