Gerçekte fırçalı ve fırçasız motorlar arasında çok fazla kararsızlık yaşanmaz. Yeni üretimler ve uygulamalarda fırçasız motorlar toplam pazarın %90'ına kadarlık bir kısmını oluşturmaktadır. Fırçasız motorlar fırçaların kullanımıyla ilgili aşınma ve arklanmayı ortadan kaldırır ve genel olarak daha verimli ve dayanıklıdır. Eski sistemlerde genellikle mevcut fırçalı motorların fırçasız olanlarla değiştirilmesi yoluna gidilebilmektedir ancak sayıları çok olmasa da, kontrol elektroniklerinin basit düzeyde kalmasını gerektiren bazı durumlarda fırçalı bir motor tercih edilebilir. Fırçasız motorların avantajlarını masaya yatıracak ve ardından belirli durumlarda neden fırçalı motorların daha iyi bir seçim olduğunu açıklayacağız.
Fırçalı ve Fırçasız: İsim Önemli mi?
İki motor arasındaki ana fark adlarından da anlaşılmaktadır: biri fırçalıdır diğeri ise değildir. Fırçalı motorlarda, sarımların bir komütatöre bağlandığı yarıklı bir demir çekirdek vardır. Fırçalar akımı sarımlara taşır. Diğer taraftan, fırçasız motorlarda, statör sarımlarına enerji verme sırasını fiziksel bir komütatör ve fırçalar yerine elektronik komütatör belirler. Bunların basit bir mekanik yapıları ama daha kompleks mikroişlemcileri ve kontrol mimarileri vardır ve motorlar ile kontroller için sekiz adede kadar kablo gereklidir.
Fırçasız motorlar mekanik açıdan basit ve mantıksal açıdan kompleks iken fırçalı motorlarda durum tam tersidir. Fırçalı motorlar, komütatör çubukları ve fırça tertibatı nedeniyle mekanik açıdan komplekstir ama motor ve kontrol için yalnızca iki ila dört kabloya ihtiyaç duyarlar. Bu da fırçalı motorları doğrusal bir tork-hız ilişkisi üzerinden kontrol etmeyi kolaylaştırır. Ancak motorlar üzerindeki fırçalar ve komütatörler aşınır ve motor ömrünü kısaltır, ayrıca kullanım sırasında ark yaptıklarından fırçalı motorlar genellikle tehlikeli konumlar için uygun değildir.
Yine de fırçalı motorların büyük delik gerektiren uygulamalarda bir avantajı vardır; delik, motorun dış çapının %70'ine kadar geniş olabilir. Bu delik, örneğin bir enerji kablosunu geçirmek için, başka bir donanım için montaj alanı veya bir optik yol olarak kullanılabilir.
Performans Karşılaştırması
Çoğu uygulamada fırçasız bir motorun fırçalı motora göre genel bir performans avantajı vardır. Daha yüksek güce, daha küçük form faktörüne, daha yüksek tork yoğunluğuna, daha yüksek hıza, daha hassas hız ve konumlandırma için daha kompleks kontrollere sahiptir ve ısıyı daha kolay dağıtır. Ayrıca fırça kullanılmamasından dolayı daha az iç sürtünmesi vardır ve bu özellik bu motorlar daha verimli ve daha uzun ömürlü hale getirir.
Görünüşte fırçasız rakipleri kadar performanslı olmamakla birlikte fırçalı motorların da başka avantajları vardır. Yarık sayısının yüksek olması nedeniyle fırçalı motorlarda tork dalgalanması fırçasız olanlara göre daha düşüktür (tork dalgalanması hakkında daha fazla bilgi için Vuruntu Torku ve Tork Dalgalanması: Bilmeniz Gerekenler başlıklı blog yazımıza bakın). Ayrıca yüksek durma torkları ve düşük hızlarda pürüzsüz, yüksek torkları vardır.
Fırçalı mı Fırçasız mı: Hangisi Kullanılmalı
Konu, yüksek performansın ve karmaşık kontrolün gerekli ve sistemin bir parçası olduğu yeni üretimler ve uygulamalar olduğunda fırçasız motor varsayılan seçenektir. Ancak bir uygulama için spesifik performans gereksinimleri söz konusu olduğunda fırçalı motorlar daha uygun olabilir. Basit kontrollerle bir araya getirildiklerinde bu motorlar belirli uygulamalar için kullanışlı olacaktır:
- Ör. kararlı yük tutuşu gerektiren konumlandırma sistemlerinde. Yüksek durma torku (“sabit” çalışma) bunu sağlar.
- Düşük hızlarda (<100 rpm) yüksek tork kullanabilen hız kontrol sistemleri.
- Büyük delik çapı/OD (dış çap) oranı.
- Kontrol mimarisindeki yükseltmeler nedeniyle fırçasız motorlara geçişin maliyet açısından engelleyici olduğu eski, fırçalı motor içeren uygulamalar.
Ne Zaman Fırçasız Motora Geçilmeli
Eski bir sistemdeki fırçalı motorlar fırçasız motorlarla değiştirilebilir ancak bu işlem eski motor yerine yenisinin takılmasından çok daha fazlasını gerektirir. Fırçalı motorlardaki basit motor kontrollerinin tersine fırçasız motorlarda statöre enerji verme sırasını belirlemek için elektronik yöntemler kullanılır. Bu da sistemin elektronik kontrollerinin yükseltilmesini gerektirir. Motor, sistemde bulunan bileşenlerden yalnızca bir tanesidir, bu yüzden fırçasız motora geçmenin mi yoksa mevcut mimariyi bırakmanın mı avantajlı olduğunu belirlemek için sisteme bir bütün olarak bakılmalıdır.
Modern, yüksek performanslı sistemler fırçasız motorlar kullanmasına rağmen, fırçalı motorlar, yüksek durma torku, düşük hızlarda yüksek tork ya da basit kontroller gerektiren eski sistemlerde ya da yeni sistemlerde avantajlı olabilir. Kollmorgen, mevcut analog sistemlere servis sağlamak, yeni bir fırçasız sistem geliştirmek ya da bir sistemi fırçalı motorlardan fırçasız motorlara yükseltmek için, standart ve kolayca modifiye edilen motorlardan oluşan geniş bir portföyle birlikte gerekli mühendislik ve ürün uzmanlığına sahiptir.
