Стоит ли переходить на технику с бесщеточными двигателями?
Работаю сборщиком мебели в компании с несколькими коллегами. В последнее время стал замечать у них новомодные шуруповерты — говорят, в них бесщеточные двигатели, которые вообще не изнашиваются, не горят, меньше расходуют заряд и разгоняются до больших скоростей.
Звучит как сказка, но я уверен, что есть и подводные камни.
Что в итоге? Переходить мне на новые шуруповерты под влиянием коллег или остаться при своем?
Ваши коллеги правы: бесщеточные двигатели в любой технике действительно гораздо экономичнее, производительнее и медленнее изнашиваются.
При этом такие модели дороже и сложнее устроены. Значит, их будет тяжелее починить.
Расскажу о плюсах и минусах бесщеточных моторов в сравнении с традиционными — коллекторными или щеточными.
О чем вы узнаете
Как устроен бесщеточный двигатель
Двигатель называют бесщеточным, или бесколлекторным, потому что в его конструкции вместо механических щеток и коллектора электронная схема. В инструкциях к таким устройствам можно встретить сокращение BLDC — от англ. brushless direct current, что в переводе означает «бесщеточный двигатель постоянного тока».
Отсутствие подвижных щеток в двигателе позволяет снизить трение, износ и искрообразование. Благодаря этому такие моторы и, соответственно, сами устройства служат дольше.
Техника с бесколлекторными двигателями функционирует за счет взаимодействия магнитов на роторе и обмоток на статоре. Управляет этим движением электронный контроллер. Расскажу подробнее об этих компонентах.
Ротор — единственная вращающаяся часть двигателя. Внутри ротора или на нем устанавливают один или несколько постоянных магнитов. Они создают магнитное поле, которое приводит двигатель в работу.
Статор — неподвижная часть двигателя, которая окружает ротор. Он состоит из обмоток или катушек, через которые проходит электрический ток, создающий вращающееся магнитное поле .
Контроллер — мозг двигателя. Он управляет подачей тока и определяет, когда и какие обмотки активировать, чтобы магнитное поле создавалось в нужный момент. Контроллер регулирует скорость и направление вращения ротора.
Датчики работают как глаза контроллера. Они отслеживают положение ротора и передают эту информацию в режиме реального времени. Благодаря этим данным контроллер своевременно подает ток на нужные катушки и обеспечивает плавное вращение ротора.
Чем бесщеточный двигатель отличается от коллекторного
Основное отличие в том, что в бесколлекторном двигателе не используются щетки для передачи электрического тока на ротор. Именно из-за щеток и появляются основные проблемы: трение, износ и потребность в регулярном обслуживании.
Эффективность. Бесщеточные двигатели используют меньше энергии для выполнения той же работы, что и коллекторные. Это особенно важно для техники, которая работает от аккумулятора. Например, если у вас есть электродрель с бесщеточным двигателем, она проработает на одной зарядке дольше, чем аналогичная модель того же бренда с щеточным мотором.
Износ. Из-за отсутствия щеток, которые требуют постоянной замены, бесщеточные двигатели изнашиваются значительно медленнее. То есть дрель или шуруповерт с бесколлекторным двигателем прослужит дольше. Это особенно важно при интенсивной эксплуатации, если вы профессионально занимаетесь строительными работами или в принципе хотите купить инструмент, который прослужит дольше.
Безопасность. В бесколлекторных двигателях нет щеток, которые могут искрить при работе, что особенно критично на высоких скоростях. В итоге риск возгорания сводится к минимуму и делает такие двигатели безопаснее. В первую очередь это касается мест, где есть легковоспламеняющиеся материалы, например строительных площадок, мастерских или заводов. Поэтому производители чаще ставят бесщеточные двигатели в инструменты и спецоборудование, где важна повышенная безопасность.
Скорость. Благодаря точному электронному управлению и отсутствию трения щеток бесколлекторные двигатели достигают более высоких скоростей. Это важно для инструментов, где высокая скорость позволяет быстрее справляться с задачами.
Мощность. В отличие от коллекторных бесщеточные двигатели выдают большую мощность при тех размерах и весе устройства. Это возможно благодаря более эффективному использованию электроэнергии и отсутствию потерь, вызванных трением.
Инструменты с бесщеточными двигателями могут работать с более твердыми материалами и справляться с большими нагрузками, что делает их универсальными.
Шум. Бесколлекторные двигатели работают гораздо тише, ведь в них нет щеток, которые создают шум при трении о коллектор. Разница в уровне шума важна и ощутима, например, если ремонт или сбор мебели затянулся: с бесщеточным шуруповертом вы с большей вероятностью избежите критики соседей. Проверено на практике: во время одного из переездов пришлось собирать икеевский стол и комплект стульев в два часа ночи.
Вибрации. Из-за отсутствия трения между щетками и коллектором бесщеточные двигатели создают меньше вибраций. Это уменьшает износ других деталей в устройстве, продлевает срок службы техники и делает работу более комфортной для пользователя. Например, минимальные вибрации в шуруповертах позволяют выполнять работу более точно и меньше уставать, если нужно собрать шкаф, стол и комод за один присест.
Цена обслуживания. Из-за меньшего количества подвижных частей бесщеточные двигатели ломаются реже, но ремонт при этом дороже. Щетки в коллекторных двигателях требуют частой замены, но сделать это можно самостоятельно или менее затратно.
Частота обслуживания в большинстве случаев зависит от того, как вы будете использовать шуруповерт. Если планируете доставать его пару раз в год, вряд ли заметите разницу в стоимости ремонта.
Цена инструмента. Бесщеточные двигатели обычно дороже, чем коллекторные, что сказывается на цене самого инструмента. Но эта разница часто компенсируется долговечностью и повышенной эффективностью.
На маркетплейсе цены на шуруповерт с аккумулятором в комплекте и щеточным двигателем стартуют от 1500 ₽, с бесщеточным в той же комплектации — от 3100 ₽.
В какие устройства устанавливают бесщеточные двигатели
Бесколлекторные двигатели ставят не только в инструменты. Их можно встретить в домашней технике.
Дроны и квадрокоптеры. Бесщеточные двигатели — сердце современных дронов. Они легкие, компактные, позволяют летать дольше, дают свободу для точных маневров, отвечают за стабильное и плавное вращение винтов. Это особенно важно для коптеров, которые должны точно удерживать позицию в воздухе и быстро реагировать на команды управления.
Вентиляторы. Бесколлекторные двигатели позволяют технике работать практически бесшумно и экономично в плане энергопотребления. Например, в Xiaomi Mijia Floor Fan бесщеточный двигатель обеспечивает высокую скорость вращения и дальность подачи воздуха до 12 метров.
Стиральные и сушильные машины. Помимо более тихой работы и экономии электроэнергии бесщеточные двигатели позволяют использовать больше программ стирки, как, например, в Weissgauff WM 998. Благодаря этим моторам можно точно контролировать скорость вращения барабана, что помогает подобрать оптимальные режимы для разных типов тканей.
Фены и стайлеры. Например, в Dyson Supersonic бесколлекторный мотор позволяет выдавать быстрый и мощный поток воздуха при минимальном уровне шума и вибраций. Такой подход сокращает время сушки и укладки, а еще бережет волосы.
Пылесосы. Бесщеточные двигатели используют в автомобильных, вертикальных, моющих и роботах-пылесосах. Такие моторы обеспечивают более высокую мощность, практически бесшумную работу и позволяют устройству убрать большую площадь на одном заряде.
Роботы — мойщики окон. Бесколлекторные двигатели надежно удерживают устройство на вертикальных поверхностях. Благодаря современному типу мотора мойщики быстрее и эффективнее справляются с чисткой окон и зеркал. Пример — квадратный Hobot-298 Ultrasonic.
Электрические зубные щетки и ирригаторы. Например, в Oclean X Pro бесколлекторный двигатель позволяет выдавать до 84 000 движений в минуту для эффективной и бережной чистки зубов. При этом уровень шума во время работы щетки с таким мотором будет невысоким, а срок службы больше, чем у коллекторных аналогов.
Электросамокаты. Например, Xiaomi Mi Electric Scooter благодаря бесщеточному двигателю может подниматься в гору под углом 14°, ехать с плавным ускорением до 25 км/ч и проезжать на одном заряде до 30 км.
Стоит ли переплачивать за устройства без щеток в двигателе
Если вы планируете пользоваться техникой пару раз в год и не будете ее перегружать, можно сэкономить и взять устройство с щеточным двигателем.
Если планируете нагружать технику по полной и использовать ее на регулярной основе, можно переплатить и взять устройства с более надежными бесщеточными двигателями.