Что дает это сочетание? Во-первых это высокий коэффициент полезного действия без существенных ограничений на величину зазора между статором и ротором. Высокий коэффициент полезного действия (не менее 85-90%) определяется наличием хорошего (как в синхронных машинах) постоянного магнита и расположением обмотки на статоре. Последнее позволяет без сколько-нибудь серьезных трудностей увеличить сечение намоточного провода и, значит, уменьшить тепловые потери. Снижение тепловых потерь сильно упрощает систему охлаждения или позволяет вообще избежать применение вентилятора. При потерях на уровне 150 Вт нагрев обмотки даже при длительной (часы или даже сутки) работе не выйдет за допустимые пределы. В этом случае гарантийный скрой службы изоляции достигает 20 лет. Обычно получение высокого коэффициента полезного действия приводит к необходимости увеличения массо-габаритных показателей. Факт бесспорный. Но даже в коллекторных машинах с постоянными магнитами не удается достичь столь высоких показателей из-за ограничений, накладываемых щеточно-коллекторным узлом. Действительно, увеличить сечение провода обмотки ротора с одновременным увеличением его размеров (все как всегда) можно, но это приведет к резкому увеличению пускового тока и щетки не выдержат большого количества пусков (обычно отношение пускового тока к номинальному не превышает значений 2-3, нарушение этого соотношения приведет к необходимости установки пуско-регулирующей аппаратуры.
Высокий коэффициент полезного действия дает еще одно, неоспоримое для электроинструмента, преимущество – жесткость механической характеристики, приближающейся к жесткости характеристик машин переменного тока.
Во-вторых – возможность избежать использования щеточно-коллекторного узла повышает срок службы двигателя до 10 000 часов. Конечно, ударные нагрузки, передающиеся двигателю от рабочего инструмента снижают этот срок. Но в любом случае, замена подшипников двигателя (тем более интегральной конструкции) это не замена ротора (дешевле, быстрее, проще). Немалая прибавка в надежности также обеспечивается возможностью исключения из состава двигателя датчиков положения ротора, что является преимуществом по сравнению с вентильными индукторными машинами.
В-третьих – это возможность снизить массу из-за применения постоянных магнитов с высоким значением удельной энергии. В доказательство достаточно сказать, что в настоящее время активно исследуется возможность создания полностью электрифицированного самолета, в котором будет осуществлена полная замена гидроприводов на электропривод. Такая замена была невозможна и не рассматривалась вообще до появления редкоземельных магнитов и разработке на их базе вентильных (бесколлекторных) двигателей с напряжением 280 В.
Какова плата за использование в ручном электроинструменте вентильных двигателей?
Во-первых, это увеличение цены за счет применения блоков управления. Вспомните цены на полупроводниковые блоки управления бытовой техники (это 10‑20 USD, правда при крупносерийном (массовом) производстве). При использовании современных технологий изготовления специализированных блоков их оценочная стоимость 70 USD при мелкосерийном производстве.
Во-вторых, это увеличение цены за счет применения постоянных магнитов. Оценочная стоимость ротора с постоянным магнитом при мелкосерийном производстве 20 USD.
Итак, 100 USD сверху и Вы станете обладателем профессионального ручного электроинструмента. Но дело в том, что переход к новому качеству ручного электроинструмента неизбежен, и при предъявляемых Вами требованиях альтернативы вентильному двигателю на сегодня нет, ведь использование в производстве двигателей недавно обнаруженной высокотемпературной сверхпроводимости, позволяющей в 2-3 раза улучшить свойства двигателей, ограничивается температурами жидкого азота (77 по Кельвину).
Вентильными двигателями мы занимаемся с 1953 года. Поверьте нашему опыту, а не верите – посмотрите, что может наука в приложенных далее нескольких статьях.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.