Кіші тұрақты ток қозғалтқыштары заманауи тұтынушылық электроникадағы инновацияларды ілгерілететін көзге көрінбейтін қуат көздері болып табылады. Олардың компактілі өлшемдері мен жоғары пайдалы әрекет коэффициенті дербес пайдалану құралдарынан бастап тасымалданатын денсаулық мониторларына дейінгі қозғалысты дәл басқаруды талап ететін портативті құрылғылар үшін маңызы зор.
PM DC моторлар сымсыз құлаққаптарда немесе смартфондардың ішіндегі кішкентай камера механизмдері сияқты әрбір миллиметрдің маңызы бар тар кеңістіктерде ерекше жақсы жұмыс істейді. Бұл моторлар орын алатын қосымша өріс орамдарынан арылтады, сондықтан олар ескі моделдерге қарағанда шамамен 20-35 пайызға кішірек болуы мүмкін. Сонымен қатар, миниатюризацияланған өлшеміне қарамастан, олар өткен жылғы Motion Control Trends деректері бойынша шамамен 15 мН·м айналдыру моментін беруді қамтамасыз етеді. Бұл бүкіл жинақ қазіргі заманғы бүктемелі телефондар мен басқа да өте жұқа құрылғылар үшін нақты 10 мм-ден төменгі шектеулерге икемді болуына мүмкіндік береді.
Премиум электрлі тіс щеткаларының 87%-нен астамы 3–6 В PMDC қозғалтқыштарын және тапсырыс бойынша жасалған планетарлы редукторларды пайдаланады, ол минутына 7 000–30 000 тербеліс береді және тек 1,2–2,4 Вт энергия тұтынады. Фитнес-трекерлерде 4 мм диаметрлі щеткесіз тұрақты ток қозғалтқыштары монеталық бақылау батареяларында 18 немесе одан да көп ай жұмыс істейтін тактильді кері байланыс жүйелерін іске қосады.
Кернеуді таңдау құрылғының өнімділігі мен батареяның жұмыс уақытына тікелей әсер етеді:
| Кернеу | Қалыпты жұмыс уақыты | Жалпы қолданылған |
|---|---|---|
| 3V | 6090 күн | Киілетін құрылғылар, IoT сенсорлары |
| 5V | 15–30 күн | Электрлі қырқалар, тазалау құралдары |
| 12В | 8-12 сағат | Сымсыз шаңсорғыштар, құрал-жабдықтар |
2024 жылғы «Тұтынушы электроникасының дизайн есебі» хабарламасында атап өтілгендей, USB-PD жылдам зарядтау стандарттарымен сәйкестігіне байланысты 5 В щеткесіз тұрақты ток қозғалтқыштары жаңа смартфон аксессуарларының 68% дизайндарын игерді.
Компьютерлердегі кішкентай DC қозғалтқыштар шынымен осындай қозғалмалы бөлшектерді дәлме-дәл жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Мысалы, салқындату желдеткіштері — бұл кішкентай қозғалтқыштар артық қызып кетуден сақтау үшін ауа ағынын тиімді реттей отырып, 3000 айн/мин жылдамдықпен айналады және қосымша салмақ қоспайтындай жеңіл болып келеді. Қатты дискілерге келетін болсақ, өндірушілер спинділді дәл айналдыру үшін өте кішкентай DC қозғалтқыштарды пайдаланады, бұл бүгінгі SSD-лер деректерді шамамен 210 МБ/с жылдамдықпен өте жоғары жылдамдықта жеткізуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, принтерлерді де ұмытпау керек! Олар қағазды дәлме-дәл жылжыту үшін қадамдық DC қозғалтқыштарға сүйенеді және адамдар өте жақсы көретін жоғары сапалы басылымдарда жарты миллиметр дәлдікке жетеді.
Щеткалы тұрақты токты электрқозғалтқыштар әлі күнге дейін бюджеттік гаджеттерде жиі кездеседі, себебі оларды жасау арзан шығады, әдетте бір данасының құны 2-ден 5 долларға дейінгі шамада болады. Алайда, бұл электрқозғалтқыштар тұрақты түрде жұмыс істеген кезде ұзақ уақыт жұмыс істемейді, өйткені ішкі механикалық бөлшектер пайдаланудың 1000-3000 сағатынан кейін тозып кетеді. Басқа жағынан, щеткасыз тұрақты токты (BLDC) электрқозғалтқыштар әрекет ету принципі бойынша өзгеше. Олар токты ауыстыру үшін электрониканы қолданып, тозуға ұшырайтын щеткаларды мүлдем жояды, сондықтан олар әлдеқайда ұзақ жұмыс істеуге қабілетті – мысалы, сыртқы қатты дискілер сияқты дұрыс герметизацияланған құрылғыларда жиі 20 000 сағаттан астам болады. 2023 жылғы соңғы зерттеу жұмысы қызметін тоқтатқан 120 салқындату желдеткішін тексерді және қызықты нәтиже көрсетті: щеткалы электрқозғалтқыштар көбінесе уақыт өте келе пайда болатын көміртегі қалдықтарына байланысты щеткасыздарға қарағанда жұмысын тоқтату ықтималдығы жуық бес есе жоғары болды.
Бүгінгі күндері перифериялық нарықта BLDC қозғалтқыштарына қарай үлкен қозғалыс байқалуда. 2020 жылдың басынан бері қабылдау деңгейі тұрақты түрде өсіп, жыл сайын шамамен 18% өсумен қарқын алуда. Осының себебі неде? Адамдар құрылғыларының тыныштық кезінде 5 ватттан аз энергия тұтынатынын қалайды. Мысалы, жаңа USB-C док-станциялар — олар деректерді беру мен зарядтауды бір уақытта өткізу үшін нақты 12 Вольтты щеткасыз қозғалтқыштарды пайдаланады. Шынымен қызықтысы, модульді BLDC конструкцияларының өлшемдерін қалай кішірейтіп жатқаны. Осындай қозғалтқыштар арқасында портативті принтерлерді өнімділікті төмендетпей-ақ 15% кішірек жасау мүмкін болды. Сонымен қатар, дәмдеу деңгейі 35 децибел шамасында сақталып, басқа жағдайда тұрақты баспа орындарында бәрін айналдырып шығаратын орталарда олардың жұмысын көбірек ыңғайлы етеді.
Кішкентай тұрақты ток двигателдері компактты қуат көздері маңызды болып табылатын хобби электроникасында дәлдік пен сенімділікті қамтамасыз етеді. Бұл двигательдер үш негізгі салада басымдық қалыптастырады:
Олардың айнымалы ток двигателдерімен салыстырғандағы 30%-50% кішірек алатын орыны (Robotics Trends 2023) 2 см³-ден кем кеңістіктерге интеграциялануын мүмкін етеді – бұл миниатюризацияланған конструкциялар үшін өте маңызды.
Бүгінгі таңда дүкендердің сөредегі бюджеттік ойыншықтар үшін, тұрақты магнитті щеткалы тұрақты ток двигателдері әлі де өндірушілердің ең жиі таңдайтын нұсқасы болып табылады. Бұл двигательдердің өндірілу құны щеткасыз аналогтарымен салыстырғанда шамамен үштен екіге арзан болады, бұл пайда маржасы тар болған кезде маңызды рөл атқарады. Кернеу талаптары да қарапайым, әдетте үйде кездесетін кішкентай түйме элементтері немесе кәдімгі AA және AAA батарейкалармен жұмыс істеуге лайықталған. Әрине, бұл двигательдер уақыт өте келе тозатын механикалық щеткаларға ие, олардың жұмыс істеу мерзімі шамамен 200-ден 500 сағатқа дейінгі аралықта болады. Бірақ шынында да, балалардың көбінесе белгілі бір ойыншықпен бір-екі жылдан астам ойнауы тым ұзақ болмайтындықтан, бұл нақты сәйкес келеді.
Қазіргі заманғы STEM білім беру жинақтары әртүрлі ыңғайлы функциялармен жабдықталған түйіссіз тұрақты токты электр қозғалтқыштармен толтырылған. Көбінесе оларға дайын электр қозғалтқыш жетектері, стандартты 5 В және 12 В кіріс қосылыстары кіреді, сонымен қатар олар PWM жылдамдық реттеуімен өте жақсы жұмыс істейді. Бұл студенттер үшін не дегенді білдіреді? Бұл Интернет заттары роботтары мен автоматтандырылған жүйелерді жинақтауды әлдеқайда оңайлатады, себебі енді күрделі схемалармен айналысу қажет болмайды. Түйіссіз конструкция мұғалімдер үшін де үлкен артықшылық, өйткені бұл қозғалтқыштар кабинетте айлар бойы үздіксіз пайдаланылғаннан кейін де тұрақты техникалық қызмет көрсетуді қажет етпейді. Олар 1000 сағаттан астам уақыт бойы 85 пайыз шамасында тиімді жұмыс істей береді. Жоғарғы сапалы білім беру құралдарын жеткізушілер оларды өз өнімдерінің серияларына кеңінен енгізіп жатқаны да таңқаларлық емес.
Кішкентай щеткалы тұрақты ток двигателдері токты жеткізу үшін коммутатор мен сол ескілікті механикалық щеткаларға сүйенеді. Бірақ бұл жерде үйкеліс міндетті түрде пайда болады және оның нәтижесінде жалпы ПӘК-і максимум 70-80 пайызға дейін төмендейді. Сонымен қатар, олар жұмыс істеген кезде қатты шу шығаруға бейім. Щеткасыз нұсқалар бұл барлық кемшіліктерден электрондық реттегіштерге ауысу арқылы құтылады. Физикалық контактің болмауы компоненттердің тозуын азайтады және ПӘК-і 85-95%-ға дейін көтеріледі. Осылайша, щеткасыз двигательдер тыныш жұмыс істеу маңызды болған жағдайларда өте жақсы таңдау болып табылады. Мысалы, үнемі жылжылдау шуы проблема туғызатын медициналық жабдықтар немесе жылдар бойы техникалық қызмет көрсетусіз жұмыс істеуі керек IoT-датчиктер.
| Ерекшелігі | Жылжымалы dc мотор | Қылқаламсыз тұрақты ток қозғалтқышы |
|---|---|---|
| Коммутация әдісі | Механикалық щеткалар | Электронды бақылау құрылғысы |
| Тиімділік | ≈80% | ≈95% |
| Шум деңгейі | Орташа және жоғары | Минималды |
| Жұмыс уақыты | 1 000–3 000 сағат | 10 000–20 000 сағат |
Қозғалтқышсыз модельдерде қақпақшаның болмауы жанбайтын орталарда қауіпсіздікті де жақсартады. Алайда, ток қозғалтқыштары ойыншық механизмдері немесе негізгі актюаторлар сияқты қарапайым, уақытша міндеттер үшін құнын ұстауда пайдалы.
Кішкентай айнымалы токтың электр қозғалтқыштары жүйенің қажеттіліктеріне (мысалы, 3 В, 5 В немесе 12 В) дұрыс сәйкестендірілген кезде, бірдей моментті сақтау арқылы энергияны аз қолданады. Дұрыс орындалған жағдайда, бұл айырмашылық өте елеулі болуы мүмкін — кейбір зерттеулерде шамамен 20% аз энергия ысырап етілетіні көрсетілген. Қазіргі кезде көптеген заманауи конструкциялар жылдамдықты реттеуде тиімділікті жоғалтпайтын PWM-бақылаушылар деп аталатын нәрсені пайдаланады. Бұл бір зарядта смартфондар мен басқа да құрылғылардың жұмыс істеу уақыты ұзарайтынын білдіреді. Ескі тұрақты кернеу жүйелерімен салыстырғанда, аккумулятордың жұмыс істеу уақыты жиі 30%-дан 40%-ға дейін арта алады. Мысалы, киінетін технологияларды алсақ, қазіргі кездегі көпшілік «ақылды» сағаттар осындай PWM-мен басқарылатын 3 В қозғалтқыштарда жұмыс істейді және тек кішкентай монеталық аккумуляторда 50 сағаттан астам жұмыс істей алады, бұл дәстүрлі әдістермен мүмкін болмаған болатын.
Бүгінгі күндері тиектіктері жоқ тұрақты ток немесе BLDC қозғалтқыштары 85-92 пайызға дейінгі ПӘК-пен жұмыс істегендіктен, көбінесе төмен қуатты қолданыста орын алады. Бұл көне тиекті қозғалтқыштарға қарағанда шамамен 25% жақсырақ көрсеткіш болып саналады, сондықтан өндірушілерге өте тартымды. Туындайтын жылудың азаюы ақылды үй сенсорларындағыдай герметикалық электроникада ерекше маңызды. Өндістік сынақтарға сәйкес, осы құрылғылардың ішіндегі температураны бар болса бір градус Цельсийге төмендету компоненттердің жұмыс істеу мерзімін екі есе арттыруы мүмкін. Шынымен қызықтысы соңғы кездегі сирек жер элементтерінен жасалған магниттердегі жетістіктер арқасында 5 вольттық BLDC қозғалтқыштардың минутына 20 мың айналым жылдамдықта 0,15 Ньютон метр момент беруі мүмкін болды. Медициналық жабдықтар мен Интернет заттары аппараттық құралдары сияқты компактілі, бірақ қуатты қозғалтқыштардың бәрі күннен күнге маңызды болып отырған әртүрлі салалардың өсу қажеттілігін қанағаттандыратын осындай өнімділік.
Кіші тұрақты ток моторларының технологиясын қайта қалыптастырып жатқан үш инновация:
Модульді, сенсормен жабдықталған моторларға ауысу индустрияның болжамдарымен сәйкес келеді, ол 2028 жылға дейін тұтынушы электроникасы үшін BLDC қабылдаудың 17% жылдық өсуін болжайды.
Қызықты жаңалықтар© 2025 ж. Changwei Transmission (Jiangsu) Co., Ltd — Құпиялық саясаты
EN
