Động cơ bước và DC không chổi than có thể được chú ý nhiều hơn so với động cơ DC có chổi than cổ điển, nhưng loại sau vẫn có thể là lựa chọn tốt hơn trong một số ứng dụng.

Hầu hết các nhà thiết kế muốn chọn một động cơ DC nhỏ - thường là một đơn vị mã lực phụ hoặc một phần mã lực - ban đầu thường chỉ xem xét hai lựa chọn: động cơ DC không chổi than (BLDC) hoặc động cơ bước.Lựa chọn nào tùy thuộc vào ứng dụng, vì BDLC thường tốt hơn cho chuyển động liên tục trong khi động cơ bước phù hợp hơn cho chuyển động định vị, tới lui và dừng/bắt đầu.Mỗi loại động cơ có thể mang lại hiệu suất cần thiết với bộ điều khiển phù hợp, có thể là IC hoặc mô-đun tùy thuộc vào kích thước và thông số kỹ thuật của động cơ.Những động cơ này có thể được điều khiển bằng “thông minh” được nhúng trong IC điều khiển chuyển động chuyên dụng hoặc bộ xử lý có phần sụn nhúng.

Nhưng hãy nhìn kỹ hơn một chút vào sản phẩm của các nhà cung cấp động cơ BLDC này và bạn sẽ thấy họ hầu như luôn cung cấp động cơ DC có chổi than (BDC), vốn đã tồn tại “mãi mãi”.Sự sắp xếp động cơ này đã có một vị trí lâu dài và lâu đời trong lịch sử động cơ truyền động bằng điện, vì đây là thiết kế động cơ điện đầu tiên dưới bất kỳ hình thức nào.Hàng chục triệu động cơ chổi than này được sử dụng hàng năm cho các ứng dụng quan trọng, không hề tầm thường như ô tô.

Phiên bản thô sơ đầu tiên của động cơ chổi than được phát minh vào đầu những năm 1800 nhưng việc cung cấp năng lượng cho ngay cả một động cơ nhỏ hữu ích cũng là một thách thức.Máy phát điện cần để cung cấp năng lượng cho chúng vẫn chưa được phát triển và pin sẵn có có công suất hạn chế, kích thước lớn và vẫn phải được “bổ sung” bằng cách nào đó.Cuối cùng, những vấn đề này đã được khắc phục.Vào cuối những năm 1800, động cơ DC có chổi than có công suất hàng chục và hàng trăm mã lực đã được lắp đặt và sử dụng rộng rãi;nhiều thứ vẫn còn được sử dụng cho đến ngày nay.

Động cơ DC có chổi than cơ bản không yêu cầu “thiết bị điện tử” để hoạt động vì nó là một thiết bị tự chuyển mạch.Nguyên lý hoạt động rất đơn giản, đó là một trong những ưu điểm của nó.Động cơ DC có chổi than sử dụng chuyển mạch cơ học để chuyển đổi cực tính của từ trường rôto (còn gọi là phần ứng) so với stato.Ngược lại, từ trường của stato được tạo ra bởi cuộn dây điện từ (trong lịch sử) hoặc nam châm vĩnh cửu mạnh mẽ, hiện đại (đối với nhiều ứng dụng ngày nay) (Hình 1).

Sự tương tác và đảo chiều lặp lại của từ trường giữa các cuộn dây rôto trên phần ứng và từ trường cố định của stato tạo ra chuyển động quay liên tục.Hành động đảo chiều từ trường rôto được thực hiện thông qua các tiếp điểm vật lý (gọi là chổi than), tiếp xúc và mang điện đến cuộn dây phần ứng.Vòng quay của động cơ không chỉ cung cấp chuyển động cơ học mong muốn mà còn cung cấp sự chuyển đổi cực tính của cuộn dây rôto cần thiết để tạo ra lực hút/lực đẩy đối với từ trường cố định của stato - một lần nữa, không cần thiết bị điện tử vì nguồn DC được cấp trực tiếp vào cuộn dây cuộn dây stato (nếu có) và chổi than.

Kiểm soát tốc độ cơ bản được thực hiện bằng cách điều chỉnh điện áp đặt vào, nhưng điều này chỉ ra một trong những nhược điểm của động cơ chổi than: điện áp thấp hơn làm giảm tốc độ (vốn là chủ ý) và làm giảm đáng kể mô-men xoắn, thường là hậu quả không mong muốn.Việc sử dụng động cơ chổi than được cấp nguồn trực tiếp từ đường ray DC thường chỉ được chấp nhận trong các ứng dụng hạn chế hoặc không quan trọng như vận hành đồ chơi nhỏ và màn hình hoạt hình, đặc biệt nếu cần kiểm soát tốc độ.

Ngược lại, động cơ không chổi than có một dãy cuộn dây điện từ (cực) cố định xung quanh bên trong vỏ và nam châm vĩnh cửu cường độ cao được gắn vào trục quay (rôto) (Hình 2).Khi các cực được cấp điện lần lượt bởi các thiết bị điện tử điều khiển (chuyển mạch điện tử – EC), từ trường xung quanh rôto quay và do đó hút/đẩy rôto bằng các nam châm cố định của nó, từ trường này buộc phải đi theo từ trường.

Dòng điện điều khiển các cực của động cơ BLDC có thể là sóng vuông, nhưng điều đó không hiệu quả và gây ra rung động, vì vậy hầu hết các thiết kế đều sử dụng dạng sóng tăng dần với hình dạng được thiết kế riêng cho sự kết hợp mong muốn giữa hiệu suất điện và độ chính xác của chuyển động.Hơn nữa, bộ điều khiển có thể tinh chỉnh dạng sóng cấp năng lượng để khởi động và dừng nhanh nhưng mượt mà mà không bị vọt lố và phản ứng rõ ràng với các chuyển tiếp tải cơ học.Có sẵn các cấu hình và quỹ đạo điều khiển khác nhau phù hợp với vị trí và vận tốc của động cơ theo nhu cầu của ứng dụng.

Được chỉnh sửa bởi Lisa