U některých pohonů není potřeba složitý motorový systém s rozsáhlou elektronikou. Důležitá může být naopak jednoduchá regulace otáček, kompaktní konstrukce nebo možnost přímého napájení stejnosměrným proudem. V takových případech se lze setkat s kartáčovými stejnosměrnými motory, které mají oproti bezkartáčovým konstrukcím odlišný způsob komutace.
Základem těchto motorů je elektromagnetický princip, při kterém se elektrická energie mění na mechanický pohyb. Kartáčové DC motory Bühler využívají permanentní magnety a vinutí rotoru, přičemž přepínání proudu zajišťuje systém kartáčů a komutátoru. Díky tomu mohou být součástí různých průmyslových pohonů a zařízení, kde jsou důležité konkrétní rozměry, napětí, otáčky nebo točivý moment.
Obsah
Co se uvnitř kartáčového DC motoru skutečně děje
Kartáčový stejnosměrný motor obsahuje rotor s vinutím a permanentní magnety umístěné ve vnitřní části motoru. Po přivedení stejnosměrného napětí začne vinutím procházet elektrický proud a vzniklé elektromagnetické působení vytváří sílu, která uvede rotor do pohybu. Aby se rotor mohl dále otáčet, musí se v jednotlivých cívkách průběžně měnit směr proudu.
O to se stará komutátor společně s kartáči. Kartáče zajišťují elektrický kontakt s rotující částí a komutátor v závislosti na poloze rotoru přepíná proud ve vinutí. Tento princip je základním rozdílem oproti EC nebo BLDC motorům, u kterých komutaci zajišťuje elektronika a Hallovy sondy.
Proč se u těchto motorů řeší kartáče a komutátor
Mechanický kontakt mezi kartáči a komutátorem umožňuje relativně jednoduché řízení motoru, současně ale představuje součást, která se během provozu opotřebovává. Tření a elektrické jiskření při komutaci znamenají, že životnost kartáčového motoru souvisí mimo jiné s provozními otáčkami, zatížením a délkou provozu.
To neznamená, že je kartáčový motor automaticky nevhodný pro dlouhodobý provoz. Při volbě konkrétního pohonu je důležité posuzovat požadovaný pracovní režim a očekávanou životnost, nikoli pouze skutečnost, že motor používá kartáče. V některých aplikacích může být jednoduchost kartáčové konstrukce naopak výhodou.
Jak se liší kartáčový a bezkartáčový motor
Kartáčové a bezkartáčové DC motory mohou pracovat se stejnosměrným napájením, jejich vnitřní konstrukce a způsob komutace se však výrazně liší. U kartáčového motoru probíhá komutace mechanicky prostřednictvím kartáčů a komutátoru. U EC nebo BLDC motoru se o přepínání proudu stará elektronika.
Rozdíl se následně promítá také do konstrukce a provozních vlastností. Bezkartáčové provedení nemá mechanicky se pohybující kartáče, zatímco kartáčový motor může nabídnout jednodušší koncepci a přímé stejnosměrné napájení. Volba mezi oběma principy proto závisí na požadavcích konkrétní aplikace, nikoli na jednoduchém pravidle, že jeden typ je vždy lepší.
Co ovlivňuje chování motoru v konkrétní aplikaci
Samotné označení motoru neposkytuje dostatek informací o jeho chování. Důležité jsou například jmenovité napětí, otáčky, proud, výkon a točivý moment. Význam mohou mít také rozměry, způsob uložení hřídele, ložiska, stupeň krytí a provozní teplota.
Rozdíly mezi jednotlivými motory mohou být poměrně výrazné. Například jeden z kartáčových DC motorů Bühler má podle technických údajů jmenovité napětí 12 V, otáčky 3000 ot/min, výkon 50 W a jmenovitý točivý moment 0,15 Nm. Jiný model stejné řady může mít jiné napětí, otáčky i výkon.
Při návrhu pohonu je potřeba vycházet z toho, co bude motor skutečně pohánět a v jakém režimu bude pracovat. Kartáčové DC motory Bühler lze podle konkrétního provedení kombinovat také s dalšími prvky pohonu, například s převodovkou, enkodérem nebo brzdou. Rozhodující tedy není pouze výkon motoru uvedený v katalogu. Právě správné sladění jednotlivých parametrů ovlivňuje stabilitu provozu i očekávanou životnost pohonu.
O autorovi
Petr Kučava je senior copywriter a komunikační specialista se zaměřením na technická, produktová a vysvětlující témata. Dlouhodobě spolupracuje s odbornými konzultanty a převádí složitá témata do srozumitelné podoby.