موضوع مقاله: موتور بدون جاروبک دی‌سی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # موتور بدون جاروبک دی‌سی | مقدمه: موتورهای براش‌لس دی سی همچنین به صورت موتورهای پله‌ای وصف می‌شوند، هرچند عنوان موتور پله‌ای برای آن دسته از موتورها به کار می‌رود که طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که به حالت‌هایی عمل نمایند که روتور آن به سرعت در نقطه زاویه‌ای تعریف‌شده بایستد. | ## بخش 1: موتور بدون جاروبک دی‌سی | این صفحه اصول کلی‌تری را ساختار و عملکرد موتور بدون جاروبک دی‌سی یا BLDC نوعی موتور الکتریکی است که در آن به‌جای جاروبک و کموتاتور مکانیکی، از مدار کنترل الکترونیکی برای تغییر جریان در سیم‌پیچ‌ها استفاده می‌شود. در این نوع موتور، معمولاً آهنرباهای دائمی روی روتور قرار دارند و سیم‌پیچ‌ها روی استاتور هستند. کنترل‌کننده با تغییر جهت میدان مغناطیسی ایجادشده در سیم‌پیچ‌های ثابت، باعث چرخش روتور آهنربایی می‌شود. حذف جاروبک‌ها باعث کاهش سایش مکانیکی و نیاز کمتر به نگهداری می‌شود، اما در عوض موتور برای کارکرد به مدار کنترل الکترونیکی نیاز دارد. مقایسه با انواع دیگر موتور مقایسه با موتور DC معمولی معیار مقایسه موتور BLDC موتور DC معمولی (با جاروبک) کموتاسیون کموتاسیون الکترونیکی (با سنسور) کموتاسیون با جاروبک نگهداری و تعمیر کمتر به تعمیر نیاز دارد (به دلیل عدم وجود جاروبک) بیشتر و به صورت منظم مشخصه گشتاور-سرعت صاف و قابلیت کارکرد در رنج وسیعی از سرعت تحت بارنامی صاف ملایم و در سرعت‌های بالا اصطکاک زیادتر است. موتورهای براش گشتاور بیشینه را در لحظه سکون فراهم می‌آورند؛ این گشتاور به صورت خطی با افزایش سرعت کاهش می‌یابد. آن‌ها کارایی بالاتری را به همراه داشته و همچنین حساسیت کمتری نسبت به سایش مکانیکی کموتاتور دارند. این فواید در برابر کاهش نیرو، پیچیدگی بیشتر، و کنترل الکترونیکی گرانتر بدست آمده است. موتور براشلس آهنرباهای دائمی دارد و می‌گردند و آرمیچر در آن ثابت است؛ به همین دلیل مشکلات به وجود آمده به خاطر ارتباط مستقیم جریان با آرمیچر چرخان از میان برداشته شده‌اند. در این موتورها یک کنترل‌کننده الکترونیکی، جایگزین براش و کموتاتور شده است؛ که جریان سیم‌پیچ‌ها را دائماً عوض می‌کند تا موتور را به گردش درآورد. کنترل‌گر توزیع قدرت «همزمان» مشابهی را با یک مدار (حالت جامد؟) به جای سیستم براش و کموتاتور فراهم کرد. ارتباط موتور براشلس می‌تواند در سخت‌افزار صورت پذیرد یا به‌جای آن توسط اف‌پی‌جی‌ای اجرا شود. استفاده از اف‌پی‌جی‌ای انعطاف‌پذیری و توانایی‌هایی را فراهم کرده است که در موتورهای دی‌سی براش در دسترس نیست. معایب موتور دی‌سی براش توان بیشینه‌ای که می‌تواند به موتور براشلس اعمال شود تقریباً با حرارت محدود می‌شود؛ چراکه آهنرباها را تضعیف می‌کند و می‌تواند به عایق سیم‌پیچ‌ها نیز آسیب بزند. اشکال اساسی یک موتور براشلس نسبت به موتور براش قیمت بالاتر آن است که از دو مسئله برخاسته است. اول، موتورهای براشلس به مدار کنترل‌کننده سرعت الکترونیکی پیچیده برای حرکت نیاز دارند. موتورهای براش دی‌سی می‌توانند توسط کنترل‌گرهایی در مقایسه ساده‌تر تنظیم شوند؛ همچون رئوستا (مقاومت متغیر). برای نمونه، در یک کنترل‌کننده رادیویی سرگرم‌کننده، موتورهای براش‌لس معمولاً دست پیچ شده‌اند در حالی که موتورهای براش دار معمولاً ماشین پیچ شده‌اند. (با این‌وجود، دستگاه‌های زیر را ببینید) برخی مزیت‌ها نسبت به موتور براش موتورهای براش‌لس در تبدیل برق به توان مکانیکی نسبت به موتورهای برس‌دار کارآمدترند. این پیشرفت تاحد زیادی به خاطر تعریف سرعت موتور توسط فرکانسی است که الکتریسیته سوییچ می‌شود، نه ولتاژ(؟). تحت بارهای مکانیکی بالا، موتورهای براشلس و موتورهای باکیفیت براش در کارایی غیرقابل مقایسه‌اند. محیط‌ها و نیازمندی‌ها در حالت‌هایی که تولیدکننده‌ها از موتورهای براشلس دی‌سی استفاده می‌کنند، شامل عملکردهای بدون نگهداری، سرعت‌های بالا، و عملکردهایی که در آن‌ها جرقه مخاطره‌انگیز است (مانند محیط‌های قابل انفجار)، یا ممکن است به دستگاه‌هایی که نسبت به برق حساس هستند اثر بگذارد. | ## بخش 2: موتور بدون جاروبک دی‌سی | عملکرد کنترل گر کنترل‌گر، چرخش روتور را برعهده دارد و در نتیجه به وسیله‌هایی برای درک جهت و موقعیت روتور (نسبت به سیم‌پیچ‌های استاتور) نیازمند است. برخی دیگر نیز EMF بازگشتی را در روتورهای خارج از هدایت اندازه می‌گیرند تا به موقعیت روتور پی ببرند و بدین‌ترتیب نیاز به حسگر اثر هال جداگانه را از میان برده‌اند و به همین‌دلیل عموماً کنترل‌گرهای بدون سنسور گفته می‌شوند. یک کنترل‌گر نمونه ۳ خروجی دوقطبی (مثلاً خروجی سه‌فاز با فرکانس کنترل شده) دارد، که توسط یک مدار منطقی کنترل شده است. کنترل‌گرهای ساده مقایسه‌گرهایی را به کار می‌گیرند تا بفهمند چه موقع فاز خروجی می‌بایست افزایش یابد، درحالی که بیشتر کنترل‌گرهای پیشرفته ریزکنترل‌گری را برای شتاب، کنترل سرعت، و تنظیم بهترین-کارایی به کار می‌گیرند. کنترل‌گرهایی که مکان روتور را بر اساس EMF برگشتی پیدا می‌کنند؛ دشواری‌های بیشتری در آغاز حرکت دارند؛ چون زمانی که موتور ساکن است هیچ EMF برگشتی نیز تولید نمی‌کند. بدین ترتیب موتور ممکن است در هر جهتی به حرکت درآید؛ و سپس اگر تشخیص دهیم که جهت اشتباه است به جهت درست جهش کنیم. این می‌تواند موجب شود که موتور برعکس حرکت کند، که بر پیچیدگی بخش آغاز می‌افزاید. موتورهای بدون سنسور دیگر توانایی دارند تا اشباع شدن سیم‌پیچ‌ها را که از قرارگیری آهنرباها ایجاد شده‌اند اندازه‌گیری نموده و در جهت یافتن مکان روتور به کار بگیرند. در حالت outrunner (یا روتوری خارجی)، جای قرارگیری سیم‌پیچ‌ها و آهنرباها برعکس است؛ سیم‌پیچ‌های استاتور بخش وسطی (هسته) موتور را تشکیل می‌دهند، در همین حال آهنرباهای دائمی رو به داخل، به‌طوری که استاتور را احاطه کرده است می‌گردند. نوع شار تخت یا محوری، هنگامی استفاده می‌شود که محدودیت جا یا شکل وجود دارد، و ورق‌های استاتور و روتور رو در رو قرارمی‌گیرند. نوع Outrunner نوعن قطب‌های بیشتری دارد و به صورت سه‌قلو ساخته می‌شوند تا سه گروه سیم‌پیچ فراهم آورند، و گشتاور بالاتری را در دورهای کم فراهم آید. دو نوع پیکربندی برای سیم‌پیچ‌ها معمول است؛ پیکربندی دلتا سه سیم‌پیچ را در یک مدار (سری) مثلثی-شکل به هم می‌بندد؛ و توان به هر سر گره‌ها اعمال می‌شود. پیکربندی وای (Y)، همچنین ستاره نیز خوانده می‌شود، سر هر سه سیم‌پیچ را به یک نقطه وصل می‌کند؛ و توان به دو سر هر سیم‌پیچ وصل می‌شود. موتوری با پیکربندی سیم‌پیچ به شکل دلتا، گشتاور کم در سرعت‌های پایین فراهم می‌کند، اما اندازه بیشتری در سرعت‌های بالاتر فراهم می‌آورد. پیکربندی وای گشتاور بالا در سرعت‌های پایین، اما گشتاور کم در سرعت‌های بالا فراهم می‌آورد. اگرچه راندمان تأثیر بسیاری از ساختار موتور می‌پذیرد، ساختار سیم‌پیچ وای در حالت عادی کارآمدتر است. در اتصال سیم‌پیچ‌ها به صورت دلتا، نصف ولتاژی که به از دیدگاه کنترل‌گر، این دو ساختمان دقیقن یکسان بررسی می‌شوند. البته کنترل‌گرهای گران‌قیمت‌تر کمتری هستند که برای خواندن ولتاژ از سر وای طراحی شده‌اند. نوعاً اینورترهای موتور براش‌لس از یک منبع تغذیه سوییچی مدولاسیون عرض پالس برای تولید سیگنال راه‌انداز AC استفاده می‌کنند. کاربردها بسیاری از کارها در اصل می‌توانند توسط موتورهای براش‌لس دی‌سی انجام پذیرند. اما قیمت و کنترل پیچیده جلوی جایگزین کردن موتورهای برس‌دار با موتورهای براش‌لس کاملاً در نواحی ارزان‌قیمت گرفته است. با این حال، موتورهای براش‌لس در حال حکم‌فرمایی در بسیاری کاربردها، خصوصاً دستگاه‌هایی همچون فن‌های کامپیوتر و پخش‌کننده‌های سی‌دی و دی‌وی‌دی است. | ## بخش 3: موتور بدون جاروبک دی‌سی | پنکه‌های خنک‌کننده کوچک استفاده‌شده در دستگاه‌های الکترونیکی منحصراً توسط موتورهای براش‌لس به حرکت در می‌آیند. همین‌طور در دستگاه‌هایی که به منبع شهری متصل نیستند و راندمان اهمیت بسیاری دارد و مدت طولانی طول می‌کشد تا باتری دوباره به شارژ متصل شود از این موتورها استفاده می‌شود. تعدادی از دوچرخه‌های برقی از موتور براش‌لس استفاده می‌کنند که خودش به‌طور مستقیم در توپی چرخ قرار گرفته است و استاتور در محور ثابت شده است و آهنرباهای دائم روتور بر روی چرخ به گردش در می‌آیند. گرمایش و تهویه هم‌اکنون در HVAC و صنایع سردسازی گرایش به سمت استفاده از موتورهای براش‌لس به جای موتورهای AC متعدد وجود دارد. دلیل قابل توجه برای جایگزینی توان موردنیاز پایین‌تر برای گرداندن موتورهای براش‌لس در برابر موتورهای AC است. درحالی که موتورهای قطب سایه‌دار(؟) PSC در ابتدا بر موتورهای پنکه حکمرانی می‌کردند، هم‌اکنون بسیاری پنکه‌ها با موتورهای براش‌لس به حرکت در می‌آیند. برخی پنکه‌ها از موتورهای براش‌لس دی‌سی برای افزایش راندمان سراسری سیستم بهره می‌برند. در کنار راندمان بالاتر موتورهای براش‌لس، در سیستم‌های HVAC خصوصاً زمانی که کنترل سرعت مطرح باشد، از موتورهای براش‌لس دی‌سی استفاده می‌شود چراکه ریزکنترل‌گر داخلی این موتورها امکان برنامه‌ریزی و کنترل بهتر در جریان هوا و ارتباط سری می‌دهد. مهندسی صنایع کاربرد موتور دی‌سی براش‌لس در مهندسی صنایع در درجه اول بر مهندسی تولید یا اتوماسیون صنعتی تمرکز دارد. در تولید، موتورهای براش‌لس در درجه اول برای کنترل حرکت، مکان، یا سیستم‌های تحریک به کار می‌روند. موتورهای براش‌لس درحالت ایده‌آل برای کاربردهای تولیدی به خاطر توان بالا، چگالی، مشخصه سرعت-گشتاور خوب، راندمان بالا، محدوده سرعت وسیع و تعمیر و نگهداری اندک مناسب هستند. سیستم‌های کنترل حرکت موتورهای دی‌سی براش‌لس عموماً به عنوان محرک پمپ، پنکه، درایو دوک‌های نخ‌ریسی (اسپیندل) در سرعت‌های تنظیم‌پذیر و متغیر به کار می‌روند. به علاوه، آن‌ها می‌توانند به راحتی برای کنترل از راه دور برنامه‌ریزی و اتوماسیون شوند. برای بدست آوردن پاسخ سرعت متغیر، موتورهای براش‌لس در سیستم الکترومکانیکی عمل می‌کنند که دارای کنترل‌گر الکترونیکی و سنسور فیدبک مکان روتور است. تثبیت موقعیت و سیستم‌های تحریک موتورهای براش‌لس برای تثبیت موقعیت صنعتی و سیستم‌های تحریک به کار می‌روند. برای روبات‌ها سرهم کننده، استپرهای براش‌لس یا موتورهای سروو برای تثبیت موقعیت قطعه برای سرهم نمودن یا یا یک ابزار برای پروسه تولید، همانند جوش‌کاری یا نقاشی به کار می‌روند. موتورهای براش‌لس دی‌سی همچنین می‌توانند برای به‌حرکت درآوردن محرک‌های خطی استفاده شوند. مهندسی مدل موتورهای براش‌لس موتورهای انتخابی محبوبی برای هواپیماهای مدل شامل هلیکوپترها هستند. نسبت قدرت به وزن مطلوب آن‌ها و محدوده بزرگ اندازه‌های دردسترس، از ۵ گرم تا موتورهای بزرگ در اندازه صدها وات، انقلابی در تجارت هواپیماهای مدل برقی با جایگزین نمودن همه موتورهای برقی برش دار ایجاد کرده است. آن‌ها همچنین رشد هواپیماهای مدل ساده و کم‌وزن را به جای مدل‌های بزرگ با موتورهای احتراق داخلی تشویق کرده‌اند. نسبت توان به وزن بزرگ باتری‌های مدرن و موتورهای براش‌لس به مدل‌ها اجازه می‌دهند تا به جای فرازگرفتن تدریجی به صورت عمودی بالا روند. به خاطر نویز پایین و کاهش جرم در مقایسه با موتورهای احتراق داخلی کوچک دلیل دیگری برای محبوبیت آن‌هاست. | ## جمع‌بندی | روتاری انکودر روتاری انکودر دو نوع دارد: نوری که بر اساس نور کار خواهند کرد یا مغناطیسی که اساس کار آن‌ها مغناطیسی است و اکثر ابزار فروشان و کارخانه داران و کسانی که از این محصول استفاده می‌کنند میگویند که روتاری‌هایی که اساس کار آن‌ها نوری است دقت بیشتری نسبت به مغناطیسی‌ها دارند.