المحركات ذات الفرشاة والمحركات عديمة الفرشاة: ما هو الفرق؟

لسنوات عديدة، شهدنا هيمنة المحركات عديمة الفرش على محركات الأدوات اللاسلكية في صناعة الأدوات الاحترافية. هذا رائع، ولكن ما المشكلة؟ هل هو مهم حقًا طالما أستطيع تشغيل برغي الخشب؟ نعم، هناك اختلافات وتأثيرات جوهرية عند التعامل مع المحركات ذات الفرش والمحركات عديمة الفرش.
قبل الخوض في المحركات ذات الفرشاة وغير الفرشاة ذات القدمين، دعونا أولاً نفهم المبادئ الأساسية لعمل محركات التيار المستمر. عندما يتعلق الأمر بتشغيل المحركات، يرتبط الأمر كله بالمغناطيسات. تتجاذب المغناطيسات ذات الشحنات المتعاكسة. الفكرة الأساسية لمحرك التيار المستمر هي الحفاظ على انجذاب الشحنة الكهربائية المعاكسة للجزء الدوار (الدوار) إلى المغناطيس الثابت (الثابت) أمامه، وبالتالي يستمر في الدفع للأمام. يشبه الأمر وضع قطعة دونات زبدة بوسطن على عصا أمامي أثناء الركض - سأظل أحاول الإمساك بها!
السؤال هو كيف نحافظ على حركة الدونات؟ لا توجد طريقة سهلة لتحقيق ذلك. يبدأ الأمر بمجموعة من المغناطيسات الدائمة. تتغير شحنة المغناطيسات الكهربائية (بعكس القطبية) أثناء دورانها، لذا يوجد دائمًا مغناطيس دائم بشحنة معاكسة قادر على الحركة. بالإضافة إلى ذلك، فإن الشحنة المتشابهة التي يتعرض لها الملف الكهرومغناطيسي أثناء تغيره ستدفع الملف بعيدًا. عند النظر إلى المحركات ذات الفرشاة والمحركات عديمة الفرشاة، فإن كيفية تغيير المغناطيس الكهربائي لقطبيته هي المفتاح.
في المحرك الفرشاة، توجد أربعة مكونات أساسية: مغناطيسات دائمة، ومحركات، وحلقات تبديل، وفرش. يُشكل المغناطيس الدائم الجزء الخارجي من الآلية، وهو ثابت (العضو الثابت). أحدهما مشحون بشحنة موجبة والآخر سالب، مما يُنشئ مجالًا مغناطيسيًا دائمًا.
المحرك هو ملف أو سلسلة ملفات تتحول إلى مغناطيس كهربائي عند تنشيطها. وهو أيضًا الجزء الدوار (الدوار)، وعادةً ما يكون مصنوعًا من النحاس، ولكن يمكن استخدام الألومنيوم أيضًا.
تُثبَّت حلقة المُبدِّل بملف المُحرِّك في مُكوِّنين (ثنائي القطب)، أو أربعة مُكوِّنات (رباعية الأقطاب)، أو أكثر. تدور هذه المُكوِّنات مع المُحرِّك. وأخيرًا، تبقى فرش الكربون في مكانها وتنقل الشحنة إلى كل مُبدِّل.
بمجرد تنشيط المحرك، سيتم سحب الملف المشحون نحو المغناطيس الدائم المشحون بشحنة معاكسة. عندما تدور حلقة المبدل فوقها أيضًا، فإنها تنتقل من اتصال فرشاة كربون واحدة إلى التالية. عندما تصل إلى الفرشاة التالية، ستتلقى انعكاسًا في القطبية وتنجذب الآن إلى مغناطيس دائم آخر بينما يتم تنافرها من نفس نوع الشحنة الكهربائية. ملموسًا، عندما يصل المبدل إلى الفرشاة السالبة، فإنه ينجذب الآن إلى المغناطيس الدائم الموجب. يصل المبدل في الوقت المناسب لتكوين اتصال مع فرشاة القطب الموجب ويتبع المغناطيس الدائم السالب. الفرش في أزواج، لذلك سيسحب الملف الموجب نحو المغناطيس السالب، وسيسحب الملف السالب نحو المغناطيس الموجب في نفس الوقت.
أشعر وكأنني أشبه بملف حديدي أطارد دونات زبدة بوسطن. كنت على وشك ذلك، لكنني غيرت رأيي بعد ذلك وبحثت عن عصير صحي (تغيرت قطبيتي أو رغبتي). ففي النهاية، الدونات غنية بالسعرات الحرارية والدهون. الآن أطارد العصائر بينما أُدفع بعيدًا عن كريمة بوسطن. عندما وصلت إلى هناك، أدركت أن الدونات أفضل بكثير من العصائر. طالما أنني أسحب الزناد، في كل مرة أصل إلى الفرشاة التالية، سأغير رأيي وفي الوقت نفسه أطارد الأشياء التي أحبها في دائرة محمومة. إنه التطبيق الأمثل لاضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه. بالإضافة إلى ذلك، هناك اثنان منا هناك، لذلك دائمًا ما يطارد أحدنا دونات زبدة بوسطن والعصائر بحماس، ولكن بتردد.
في المحرك عديم الفرش، يُفقد المُبدِّل والفرش، ويُضاف مُتحكِّم إلكتروني. يعمل المغناطيس الدائم الآن كدوار ويدور داخله، بينما يتكون الجزء الثابت من ملف كهرومغناطيسي خارجي ثابت. يُزوِّد المُتحكِّم كل ملف بالطاقة بناءً على الشحنة اللازمة لجذب المغناطيس الدائم.
بالإضافة إلى تحريك الشحنات إلكترونيًا، يمكن لوحدة التحكم أيضًا توفير شحنات مماثلة لمقاومة المغناطيسات الدائمة. ولأن الشحنات من نفس النوع متعاكسة، فإن هذا يدفع المغناطيس الدائم. الآن، يتحرك الدوار بفعل قوى السحب والدفع.
في هذه الحالة، تتحرك المغناطيسات الدائمة، فأصبحت أنا وشريكي في الجري. لم نعد نغير فكرة ما نريده. بل كنا نعرف أنني أريد دوناتس زبدة بوسطن، بينما يريد شريكي عصائر.
تتيح لنا أجهزة التحكم الإلكترونية الاستمتاع بوجبات الإفطار، وقد سعينا وراء نفس الأشياء طوال الوقت. كما تضع أجهزة التحكم خلفنا أشياءً لا نريدها لتدفعنا للأمام.
محركات التيار المستمر ذات الفرش بسيطة نسبيًا ورخيصة في تصنيع أجزائها (مع أن النحاس لم يصبح أقل تكلفة). ولأن المحرك عديم الفرش يتطلب جهاز اتصال إلكترونيًا، فأنت في الواقع تبدأ ببناء جهاز كمبيوتر في أداة لاسلكية. وهذا هو سبب ارتفاع تكلفة المحركات عديمة الفرش.
لأسباب تصميمية، تتميز المحركات عديمة الفرش بمزايا عديدة مقارنةً بالمحركات ذات الفرش. يرتبط معظمها بفقدان الفرش والمبدلات. ولأن الفرشاة تحتاج إلى ملامسة المبدل لنقل الشحنة، فإنها تسبب احتكاكًا أيضًا. يقلل الاحتكاك من السرعة الممكنة ويولد في الوقت نفسه حرارة. يشبه الأمر ركوب دراجة هوائية بفرامل خفيفة. إذا استخدمت ساقاك نفس القوة، فستتباطأ سرعتك. على العكس، إذا كنت ترغب في الحفاظ على السرعة، فأنت بحاجة إلى الحصول على طاقة أكبر من ساقيك. كما ستسخن الحافات بسبب حرارة الاحتكاك. هذا يعني أنه بالمقارنة مع المحركات ذات الفرش، تعمل المحركات عديمة الفرش بدرجة حرارة أقل. هذا يمنحها كفاءة أعلى، وبالتالي تحول المزيد من الطاقة الكهربائية إلى طاقة كهربائية.
تتآكل فرش الكربون أيضًا بمرور الوقت، مما يُسبب شرارات داخل بعض الأدوات. للحفاظ على عمل الأداة، يجب استبدال الفرشاة من وقت لآخر. لا تتطلب المحركات عديمة الفرش هذا النوع من الصيانة.
على الرغم من أن المحركات عديمة الفرش تتطلب وحدات تحكم إلكترونية، إلا أن تركيبة الدوار/الثابت أكثر إحكامًا. هذا يتيح فرصًا لوزن أخف وحجم أصغر. لهذا السبب، نرى العديد من الأدوات مثل مفك الصدمات ماكيتا XDT16 بتصميم فائق الصغر وقوة هائلة.
يبدو أن هناك سوء فهم بين المحركات عديمة الفرش وعزم الدوران. تصميم المحرك، سواءً كان فرشيًا أم لا، لا يُشير فعليًا إلى مقدار عزم الدوران. على سبيل المثال، كان عزم الدوران الفعلي لأول مثقاب مطرقة وقود ميلووكي M18 أقل من الطراز السابق ذي الفرش.
ومع ذلك، أدرك المُصنِّع في النهاية بعض الأمور بالغة الأهمية. فالإلكترونيات المُستخدمة في المحركات عديمة الفرشاة قادرة على توفير طاقة أكبر لهذه المحركات عند الحاجة.
بما أن المحركات عديمة الفرش تستخدم الآن تحكمًا إلكترونيًا متقدمًا، فإنها تستطيع استشعار بدء تباطؤها تحت الحمل. طالما أن البطارية والمحرك ضمن نطاق درجة الحرارة المحدد، يمكن لإلكترونيات المحرك عديم الفرش طلب واستقبال المزيد من التيار من حزمة البطارية. هذا يسمح لأدوات مثل المثاقب والمناشير عديمة الفرش بالحفاظ على سرعات أعلى تحت الحمل، مما يجعلها أسرع. عادةً ما تكون أسرع بكثير. من الأمثلة على ذلك Milwaukee RedLink Plus وMakita LXT Advantage وDeWalt Perform and Protect.
تدمج هذه التقنيات محركات الأداة والبطاريات والمكونات الإلكترونية بسلاسة في نظام متماسك لتحقيق الأداء الأمثل ووقت التشغيل الأمثل.
التبديل - تغيير قطبية الشحنة - شغّل المحرك عديم الفرش واستمر في الدوران. بعد ذلك، عليك التحكم في السرعة وعزم الدوران. يمكن التحكم في السرعة بتغيير جهد الجزء الثابت لمحرك BLDC. تعديل الجهد بتردد أعلى يتيح لك التحكم في سرعة المحرك بدرجة أكبر.
للتحكم في عزم الدوران، عندما يتجاوز حمل عزم دوران المحرك مستوى معينًا، يُمكن خفض جهد الجزء الثابت. وهذا يتطلب بالطبع متطلبات أساسية: مراقبة المحرك وأجهزة الاستشعار.
تُوفر مستشعرات تأثير هول طريقةً غير مكلفة لتحديد موضع الدوار. كما يُمكنها تحديد السرعة من خلال وقت وتردد تبديل مستشعر التوقيت.
ملاحظة المحرر: اطلع على مقالتنا ما هو المحرك عديم الفرشاة بدون مستشعر لمعرفة كيف تعمل تقنية محرك BLDC المتقدمة على تغيير أدوات الطاقة.
يُضفي الجمع بين هذه المزايا تأثيرًا إضافيًا، وهو عمر افتراضي أطول. مع أن ضمان المحركات (والأدوات) ذات الفرشاة وغير الفرشاة ضمن هذه العلامة التجارية يكون عادةً واحدًا، إلا أنه يُمكنك توقع عمر افتراضي أطول للطرازات عديمة الفرشاة. وقد يمتد هذا العمر عادةً لعدة سنوات بعد انتهاء فترة الضمان.
هل تذكرون عندما قلتُ إن وحدات التحكم الإلكترونية تُبنى أساسًا حواسيب في أدواتكم؟ تُمثل المحركات عديمة الفرش أيضًا نقطة تحول في الأدوات الذكية التي ستُحدث تأثيرًا في الصناعة. لولا اعتماد المحركات عديمة الفرش على الاتصالات الإلكترونية، لما نجحت تقنية ميلووكي ذات الزر الواحد.
على مدار الساعة، يستكشف كيني بعمق القيود العملية لمختلف الأدوات ويقارن الاختلافات. بعد انتهاء العمل، يكون إيمانه وحبه لعائلته على رأس أولوياته. عادةً ما تكون في المطبخ، أو تركب دراجة هوائية (وهو يمارس رياضة الترياتلون)، أو تصطحب الناس في رحلة صيد في خليج تامبا.
لا يزال هناك نقص في العمالة الماهرة في الولايات المتحدة ككل. يُطلق البعض على هذه الحالة اسم "فجوة المهارات". على الرغم من أن الحصول على شهادة جامعية لمدة أربع سنوات قد يبدو "رائجًا"، إلا أن أحدث نتائج استطلاعات الرأي الصادرة عن مكتب إحصاءات العمل تُظهر أن الصناعات الماهرة، مثل اللحام والكهربائيين، تحتل مرة أخرى مرتبة متقدمة [...]
منذ عام ٢٠١٠، كتبنا عن بطاريات أفضل باستخدام تقنية الجرافين النانوية. هذا التعاون بين وزارة الطاقة وشركة فوربيك للمواد. يستخدم العلماء الجرافين لتمكين شحن بطاريات أيونات الليثيوم في دقائق بدلاً من ساعات. لقد مرّ وقت طويل. على الرغم من أن الجرافين لم يُستخدم بعد، إلا أننا عدنا إليكم ببعض أحدث بطاريات أيونات الليثيوم [...]
تعليق لوحة فنية ثقيلة على جدار جاف ليس بالأمر الصعب. مع ذلك، تأكد من إتقانه، وإلا ستضطر لشراء إطار جديد! تثبيت البرغي على الحائط لا يكفي. عليك أن تعرف كيف تتجنب الاعتماد على [...]
ليس من النادر أن ترغب في مد أسلاك كهربائية بجهد ١٢٠ فولت تحت الأرض. قد ترغب في تشغيل سقيفة منزلك أو ورشتك أو مرآبك. ومن الاستخدامات الشائعة أيضًا تشغيل أعمدة الإنارة أو محركات الأبواب الكهربائية. في كلتا الحالتين، يجب أن تفهم بعض متطلبات الأسلاك تحت الأرض لتلبية [...]
شكرًا على التوضيح. هذا أمرٌ كنتُ أتساءل عنه منذ زمن، إذ إن معظم الناس يُفضّلون المكنسة الكهربائية عديمة الفرشاة (على الأقل كحجةٍ لأدوات الطاقة والطائرات المسيّرة الأكثر تكلفة).
أريد أن أعرف: هل يستشعر جهاز التحكم السرعة أيضًا؟ ألا يجب القيام بذلك للمزامنة؟ هل يحتوي على عناصر هول تستشعر (تدور) المغناطيس؟
ليست كل المحركات عديمة الفرش أفضل من جميع المحركات ذات الفرش. أريد أن أرى كيف يقارن عمر بطارية الجيل الخامس X بسابقه X4 تحت أحمال متوسطة إلى ثقيلة. على أي حال، نادرًا ما تُشكل الفرش عاملًا مُحددًا لعمر البطارية. تتراوح سرعة محرك الأدوات اللاسلكية الأصلية بين 20,000 و25,000 دورة في الدقيقة. ومن خلال مجموعة التروس الكوكبية المُشحمة، يكون التخفيض حوالي 12:1 في الترس العالي وحوالي 48:1 في الترس المنخفض. عادةً ما تكون آلية الزناد ومحامل دوار المحرك التي تدعم دوار 25,000 دورة في الدقيقة في تيار الهواء المُغبر نقاط ضعف.
بصفتنا شريكًا لأمازون، قد نتلقى إيرادات عند نقرك على رابط أمازون. شكرًا لمساعدتنا في القيام بما نحب القيام به.
Pro Tool Reviews هي مجلة إلكترونية ناجحة تُقدّم مراجعات الأدوات وأخبار الصناعة منذ عام ٢٠٠٨. في عالمنا اليوم، حيث الأخبار والمحتوى الإلكتروني، نجد أن عددًا متزايدًا من المحترفين يبحثون عبر الإنترنت عن معظم أدوات الطاقة الرئيسية التي يشترونها. وهذا ما أثار اهتمامنا.
هناك شيء رئيسي يجب ملاحظته حول Pro Tool Reviews: نحن جميعًا نهتم بمستخدمي الأدوات المحترفين ورجال الأعمال!
يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط (الكوكيز) لنقدم لك أفضل تجربة استخدام. تُخزَّن معلومات ملفات تعريف الارتباط في متصفحك، وهي تؤدي وظائف مثل التعرّف عليك عند عودتك إلى موقعنا، ومساعدة فريقنا على فهم أقسام الموقع التي تجدها الأكثر إثارة للاهتمام والمفيدة. يُرجى قراءة سياسة الخصوصية الخاصة بنا كاملةً.
يجب تمكين ملفات تعريف الارتباط الضرورية دائمًا حتى نتمكن من حفظ تفضيلاتك لإعدادات ملفات تعريف الارتباط.
إذا عطّلتَ ملف تعريف الارتباط هذا، فلن نتمكن من حفظ تفضيلاتك. هذا يعني أنه يجب عليك تفعيله أو تعطيله مجددًا في كل مرة تزور فيها هذا الموقع.
Gleam.io - يتيح لنا هذا تقديم هدايا تجمع معلومات مجهولة عن المستخدمين، مثل عدد زوار الموقع. لن يتم جمع أي معلومات شخصية إلا إذا تم تقديم المعلومات الشخصية طواعيةً لإدخال الهدايا يدويًا.