إدخال محركات التيار المستمر عديمة الفرش في الأدوات الكهربائية

مع تطور تقنيات البطاريات والتحكم الإلكتروني، انخفضت تكلفة تصميم وتصنيع محركات التيار المستمر عديمة الفرش بشكل كبير، ما أدى إلى انتشار استخدام هذه المحركات في الأدوات القابلة لإعادة الشحن. وتُستخدم هذه المحركات على نطاق واسع في الصناعات التحويلية والتجميعية والصيانة، لا سيما مع التطور الاقتصادي، حيث يزداد الطلب عليها في المنازل، ويتجاوز معدل نموها السنوي بكثير معدل نمو الصناعات الأخرى.

2- نوع تطبيق محرك الأدوات الكهربائية القابل لإعادة الشحن والمريح

2.1 محرك تيار مستمر ذو فرش

يتضمن هيكل محرك التيار المستمر التقليدي بدون فرش الدوار (العمود، والقلب الحديدي، والملف، والمبدل، والمحمل)، والجزء الثابت (الغلاف، والمغناطيس، والغطاء النهائي، وما إلى ذلك)، ومجموعة فرشاة الكربون، وذراع فرشاة الكربون، وأجزاء أخرى.

مبدأ العمل: يتكون الجزء الثابت (الساكن) لمحرك التيار المستمر ذي الفرش من قطب رئيسي ثابت (مغناطيس) وفرش، بينما يتكون الجزء الدوار (الدوار) من ملفات المحرك ومبدل التيار. تدخل الطاقة الكهربائية من مصدر التيار المستمر إلى ملفات المحرك عبر الفرش الكربونية ومبدل التيار، مما يُولد تيارًا كهربائيًا. يتفاعل المجال المغناطيسي الناتج عن هذا التيار مع المجال المغناطيسي الرئيسي لتوليد عزم كهرومغناطيسي، مما يُؤدي إلى دوران المحرك وتحريك الحمل.

العيوب: بسبب وجود فرشاة الكربون والمبدل، فإن موثوقية محرك الفرشاة ضعيفة، ويحدث عطل، وعدم استقرار التيار، وقصر العمر، كما أن شرارة المبدل ستؤدي إلى تداخل كهرومغناطيسي.

2.2 محرك تيار مستمر بدون فرش

يتضمن هيكل محرك التيار المستمر التقليدي بدون فرش دوار المحرك (العمود، والقلب الحديدي، والمغناطيس، والمحمل)، والجزء الثابت (الغلاف، والقلب الحديدي، والملفات، والمستشعر، والغطاء النهائي، وما إلى ذلك) ومكونات وحدة التحكم.

مبدأ العمل: يتكون محرك التيار المستمر عديم الفرش من جسم المحرك ووحدة التحكم، وهو منتج نموذجي في مجال الميكاترونيات. مبدأ عمله مشابه لمبدأ عمل المحرك ذي الفرش، ولكن يتم استبدال المبدل التقليدي وفرش الكربون بمستشعر موضع وخط تحكم، ويتم تحويل اتجاه التيار بواسطة أمر تحكم صادر عن إشارة استشعار لتحقيق عملية التبديل، وذلك لضمان عزم الدوران الكهرومغناطيسي الثابت وتوجيه المحرك، مما يؤدي إلى دورانه.

تحليل محرك التيار المستمر عديم الفرش في الأدوات الكهربائية

3. مزايا وعيوب استخدام محركات التيار المستمر بدون فرش

3.1 مزايا محرك التيار المستمر بدون فرش:

3.1.1 بنية بسيطة وجودة موثوقة:

إلغاء المبدل، وفرشاة الكربون، وذراع الفرشاة، وأجزاء أخرى، بدون لحام المبدل، عملية التشطيب.

3.1.2 عمر خدمة طويل:

يؤدي استخدام المكونات الإلكترونية لاستبدال بنية المبدل التقليدية إلى التخلص من مشاكل قصر عمر المحرك الناتجة عن فرشاة الكربون والمبدل، والتآكل الميكانيكي، وغيرها من المشاكل، مما يزيد من عمر المحرك بشكل كبير.

3.1.3 هادئ وعالي الكفاءة:

لا يحتوي المحرك على فرش كربونية أو هيكل مبدل، مما يمنع شرارة المبدل والاحتكاك الميكانيكي بين الفرش الكربونية والمبدل، وبالتالي يقلل من الضوضاء والحرارة وفقدان طاقة المحرك، ويقلل من كفاءته. تتراوح كفاءة محرك التيار المستمر بدون فرش بين 60 و70%، ويمكن أن تصل إلى 75-90%.

3.1.4 قدرات أوسع لتنظيم السرعة والتحكم بها:

يمكن للمكونات الإلكترونية الدقيقة وأجهزة الاستشعار التحكم بدقة في سرعة الإخراج وعزم الدوران وموضع المحرك، مما يحقق وظائف ذكية ومتعددة.