Väikesed voolumootorid on nähtamatud jõuallikad, mis toetavad uuendusi kaasaegses tarbeelektroonikas. Nende kompaktne suurus ja efektiivsus teevad neist olulise osa igapäevaste kolibvahendite jaoks, kus on vaja täpset liikumisjuhtimist – alates isiklikust hooldusvarustusest kuni kandvatate tervishoiuseirideiteni.
PM DC-mootorid sobivad eriti hästi kitsastes ruumides, kus iga millimeeter loeb, näiteks juhtmeta kõrvaklappides või nutitelefonide siseses väikses kaameraehituses. Need mootorid on vabanenud lisaväljavöönditest, mis võtavad nii palju ruumi, mistõttu võivad nad olla umbes 20–35 protsenti väiksemad kui vanemad mudelid. Ja kuigi nende suurus on kompaktne, suudavad nad siiski anda umbes 15 mNm niivoolust, nagu viimase aasta liikumisjuhtimise trendid näitavad. Kogu konstruktsioon on nii õhem, et insenerid leiavad tegelikult lihtsamaks töötada tänapäevaste nihke-telefonide ja muude ultrajämedate seadmete turul kehtiva alla 10 mm range piirangu piires.
Üle 87% premiumklassi elektriliste hambaharjade kasutab 3–6 V PMDC-mootoreid kohandatud planeetaresoluga, mis tagavad 7000–30 000 kõikumist minutis ja tarbivad vaid 1,2–2,4 W. Treeningu jälgijates võimaldavad 4 mm läbimõõduga kolleta DC-mootorid taktiilset tagasisidet, mis toimib üle 18 kuude voolakimpudega.
Pinge valik mõjutab otseselt seadme jõudlust ja aku tööiga:
| Pinge | Tüüpiline tööiga | Üldised rakendused |
|---|---|---|
| 3V | 60–90 päeva | Kandvatavad seadmed, IoT-sensorid |
| 5V | 15–30 päeva | Elektriline habemeajamisseadmed, hooldusvahendid |
| 12 V | 8–12 tundi | Juhtmeta tolmuimejad, akupõhised tööriistad |
Nagu rõhutatud 2024. aasta tarbeelektroonika disaini aruandes, hõlmavad 5 V kolleta DC-mootorid praegu 68% uute nutitelefonide lisaseadmete disainidest tänu nende ühilduvusele USB-PD kiirlaadimisstandarditega.
Arvutites kasutatavad väikesed vooluautomoodid on tegelikult just need, mis muudavad kõigi liikuvate osade töö nii täpseks. Võtke näiteks jahutusventilaatorid – need pisikesed mootorid hoiavad asju ülekuumenemast, reguleerides õhuvoolu tõhusalt ja pöördes üle 3000 pööret minutis, samas kui on piisavalt kerged, et lisakaalu ei tekitada. Kõvaketaste puhul kasutavad tootjad eriti väikesi vooluautomoote, et täpselt spindlit pöörata, mis aitab seletada, miks tänapäeva SSD-d suudavad andmeid edastada muljetavaldaval kiirusel umbes 210 MB/s. Ja ärge unustage ka trükkureid! Need toetuvad sammuliste vooluautomoottoritele, et liigutada paberit täpsusega pool milimeetrit, saavutades just need kõrglahutusega trükid, mida inimesed nii palju hinnatakse.
Pintsliga alalisvoolumootorit leidub endiselt odavates seadmetes, kuna nende valmistamine on odav, tavaliselt maksavad need umbes 2 kuni 5 dollarit tükk. Siiski ei kesta need mootorid pikka aega pidevalt töötades, sest sisemised mehaanilised osad kuluvad ära umbes 1000 kuni 3000 tunni jooksul. Teisalt toimivad pintslita alalisvoolu- ehk BLDC-mootorid teisiti. Need eemaldavad täielikult kulumisele alluvad pintslid ja kasutavad voolu lülitamiseks elektroonikat, mis tähendab, et nende eluiga on palju pikem – tihti üle 20 000 tunni õigesti hermeetiliselt suletud seadmetes, nagu välistes kõvaketastes. Hiljutine 2023. aastal läbi viidud uuring, kus vaadati 120 katkenud jahutusventilaatorit, andis huvitava tulemuse: pintsliga mootorid läksid katki peaaegu viis korda sagedamini kui nende pintslita vasted, peamiselt süsiniku sadestumise tõttu pikema kasutusaja jooksul.
Me näeme, et perifeerse turu puhul toimub nüüdisaegu suur liikumine BLDC-mootorite poole. Kasutuselevõtt on järjepidevalt kasvanud, alates 2020. aasta algusest umbes 18% võrra aastas. Põhjus? Üha rohkem inimesi soovivad, et nende seadmed tarbiksid ootelolekurežiimil vähem kui 5 vatti. Võtke need uued USB-C dokkjaamad, mis tegelikult kasutavad 12-voldiseid beemetmootoreid laadimise ja andmeside üheaegseks haldamiseks. Kuid eriti huvitav on, kuidas moodulaarsed BLDC-konstruktsioonid asju pisendavad. Kaasaskantavaid printereid saab nüüd teha 15% väiksemaks ilma jõudluse kaotamata. Ja ärgem unustagem ka siinset müra tasemeid, mis on säilinud umbes 35 detsibellini, mistõttu need sobivad palju paremini intensiivsesse kontorikeskkonda, kus pidev printimine muudaks muidu kõik lõpuks hulluks.
Väikesed alalisvoolumootorid tagavad täpsuse ja usaldusväärsuse hobielektroonikas, kus kompaktsete võimsusallikate tähtsus on kriitiline. Need mootorid domineerivad kolmes peamises valdkonnas:
Nende mahutavus on 30–50% väiksem võrreldes vahelduvvoolu alternatiividega (Robotics Trends 2023), mis võimaldab integratsiooni ruumidesse, mis on väiksemad kui 2 cm³ – oluline miniaturiseeritud disainide jaoks.
Eelsoojusega püsimaagnetlüliti DC-mootorid on endiselt tootjate lemmik valikuks eelsoojusega mänguasjade puhul. Nende mootorite tootmine maksab umbes kolm korda vähem kui nende belevitute vastedele, mis teeb suure erinevuse siis, kui marginaalid on kitsad. Pinge nõuded on üsna lihtsad, tavaliselt sobivad väikesed nupulaadid või tavapärased AA ja AAA akuud, mis leiduvad enamikus kodudes. Muidugi on neil mootoritel need mehaanilised harjad, mis aja jooksul kuluvad, andes neile eluea umbes 200 kuni 500 töötunnini. Kuid ausalt öeldes on see tegelikult päris piisav, arvestades, kui kaua lapsed tavaliselt konkreetse mänguasjaga mängivad, enne kui liiguvad edasi uuele asjale, tavaliselt kuni ühe kuni kahe aasta jooksul.
Modernsed STEM hariduskomplektid on tänapäeval varustatud kollektorita alalisvoolumootoritega, mis on varustatud kõigi vajalike mugavafunktsioonidega. Enamik neist sisaldab eelsolderitud mootorijuhte, standardseid 5 V ja 12 V sisendühendusi ning töötab suurepäraselt PWM kiirusejuhtimisega. Mida see tähendab õpilaste jaoks? See teeb Internet of Things robotite ja automatiseeritud süsteemide ehitamise palju lihtsamaks, kuna enam pole vaja toimetada keeruliste ahelatega. Kollektorita konstruktsioon on õpetajatele veel üks suur pluss, sest need mootorid ei vaja regulaarset hooldust isegi pärast mitme kuu pikkust pidevat kasutamist klassiruumides. Need jäävad rohkem kui tuhandeks tunniks tõhusalt töökindlaks umbes 85 protsendi juures. Pole ime, et tippharidustarnijad on nende laialdaselt oma tootenomenklatuuri kaasama hakanud.
Väikesed sulgpukse DC-mootorid kasutavad voolu juhtimiseks vanamoodi mehaanilisi sulge koos kommutaatoriga. Kuid siin on alati olemas teatud hulk hõõrde, mis piirib nende üldist tõhusust maksimaalselt umbes 70 kuni 80 protsendini. Lisaks tekitavad need töötamisel suhteliselt palju müra. Sulgpuksete versioonidega lahendatakse kõik need probleemid, asendades need kulunud osad elektrooniliste juhtimisseadmetega. Puuduv füüsiline kontakt tähendab vähemat kulumist ja komponentide väiksemat kulumist, samuti tõuseb tõhusus 85–95 protsendini. See muudab need sulgpuksete mootorid eriti sobivaks valikuks igal hetkel, kui oluline on vaikne töö. Mõelge näiteks meditsiiniseadmetele, kus pidev pritsimine oleks probleem, või isegi neile pisikestele IoT-sensoritele, mis peavad aastaid toimima ilma hoolduseta.
| Omadus | Harjaga alalisvoolumootor | Harjadeta alalisvoolu mootor |
|---|---|---|
| Kommutatsiooni meetod | Mehaanilised sulged | Elektrooniline juhtimisseade |
| Toimivus | ≈80% | ≈95% |
| Loomulik määr | Keskmine kuni kõrge | Miinimum |
| Kasutuskell?"; | 1000–3000 tundi | 10 000–20 000 tundi |
Pintslita mudelite puudumine pintsliteta mudelites parandab ka ohutust põlevates keskkondades. Siiski säilitavad pintsliga mootorid maksumusliku eelise lihtsate, ajutiste ülesannete puhul, nagu mänguasjade mehhanismid või lihtsad aktuaatorid.
Kui väiksed alalisvoolumootorid on õigesti sobitatud oma süsteemi vajadustega (näiteks 3 V, 5 V või 12 V), siis nad raiskavad vähem võimsust, säilitades samas sama pöördemomendi jõudluse. Erinevus võib olla üsna oluline – mõned uuringud näitavad kuni umbes 20% väiksemat energiakadu, kui see on õigesti tehtud. Paljud tänapäevased disainid kasutavad nüüd midagi, mida nimetatakse PWM-kontrolleriteks, mis võimaldab neil mootorite kiirust juhtida ilma tõhususe kaotamata. See tähendab, et seadmed nagu nutitelefonid ja muud elektroonikaseadmed kestavad ühe laadimisega kauem. Võrreldes vanema fikseeritud pinge süsteemiga, paraneb aku tööiga sageli 30–40%. Võtke näiteks kandeseadmed – enamik nutikellu töötab praegu nende PWM-juhitavate 3 V mootoritega ja suudab toimida rohkem kui 50 tundi ainult väikesel tangabateril, mis oleks traditsiooniliste meetoditega võimatu olnud.
Tänapäeval on suurel määral võtmas üle tolmuratta DC- või BLDC-mootorid, kuna need töötavad umbes 85–92 protsendise tõhususega. See on tegelikult ligikaudu 25% parem kui traditsiooniliste tolmurattamootorite puhul, mistõttu on need tootjatele üsna atraktiivsed. Soojuse vähendatud tekitamine on eriti oluline hermeetiliselt kinnitatud elektroonikas, nagu nutikodade andurites. Isegi temperatuuri vähendamine seadmete sees vaid ühe kraadi Celsiuse võrra saab komponentide eluea kahekordistada, nagu välitööde testid on näidanud. Kuid eriti huvitav on, kuidas viimased parandused haruldaste muldmetallide magnetitehnoloogias on võimaldanud 5-voldiste BLDC-mootoritel saavutada muljetavaldavaid näitajaid, nagu 0,15 njuutonmeetri pöördemoment 20 000 pööret minutis. Seda jõudlust nõutakse üha enam erinevates sektorites, sealhulgas meditsiiniseadmetes ja asjade interneti riistvaras, kus kompaktsete, kuid võimsate mootorite vajadus kasvab.
Kolm innovatsiooni kujundab ümber väikeste alalisvoolu mootorite tehnoloogiat:
Modulaarsete, anduritega varustatud mootorite poole liikumine korespondeerub tööstusharu prognoosidega, mille kohaselt kasvab BLDC kasutamine tarbeelektronikas aastas 17% ulatuses kuni aastani 2028.
Külm uudisedAutoriõigus © 2025 Changwei Transmission (Jiangsu) Co., Ltd — Privaatsuspoliitika
EN
