Borstelloze motoren

Introductie

In tegenstelling tot hun geborstelde tegenhangers, die afhankelijk zijn van mechanische borstels om het vermogen over te brengen op de rotor van de motor, gebruiken borstelloze motoren elektronische controllers om vergelijkbare resultaten te bereiken. Deze innovatie heeft geleid tot hun wijdverbreide acceptatie op verschillende gebieden, van robotica tot elektrische aandrijvingen in machines.

Hoe werken borstelloze motoren?

In een traditionele borstelmotor draait een elektromagneet (de rotor) in een magnetisch veld dat wordt gecreëerd door een stationaire magneet (de stator). Borstels en een commutator worden gebruikt om de richting van de stroom in de rotorwikkelingen periodiek om te keren, waardoor een continue rotatie wordt gegarandeerd.

Een borstelloze motor daarentegen elimineert de noodzaak van borstels. Het vertrouwt op een externe elektronische controller om de stroom op de juiste wijze door de  statorwikkelingen te sturen, waardoor een roterend magnetisch veld wordt gegenereerd dat de rotor aandrijft. De rotor is meestal uitgerust met permanente magneten en draait terwijl het magnetische veld van de stator ze beweegt.

Soorten borstelloze motoren

Er zijn twee hoofdtypen borstelloze motoren: synchroon en asynchroon (ook wel inductiemotoren genoemd).

1. Synchrone borstelloze motoren: Dit is het meest voorkomende type dat wordt gebruikt. De rotorsnelheid wordt gesynchroniseerd met de frequentie van de stroom die door op de stator wordt toegepast. Hun hoge efficiëntie en nauwkeurige regeling maken ze ideaal voor dynamische toepassingen. Een piekkoppel dat 3 maal hoger ligt dan het nominale koppel is geen uitzondering.
2. Asynchrone borstelloze motoren: Deze motoren worden meestal gebruikt in industriële toepassingen waar de rotorsnelheid niet noodzakelijkerwijs gebonden is aan de frequentie van de statorstroom. Ze zijn eenvoudiger en robuuster, maar ze zijn over het algemeen minder efficiënt dan synchrone motoren.

Voordelen van borstelloze motoren

De voordelen van borstelloze motoren ten opzichte van hun geborstelde tegenhangers zijn talrijk:

• Verhoogde efficiëntie: Zonder de wrijving van borstels vertonen borstelloze motoren aanzienlijk minder energieverlies. Dit vertaalt zich in betere prestaties, vooral bij toepassingen met hoge snelheid en een hoog koppel.
• Langere levensduur: Borstels verslijten na verloop van tijd en de wrijving die ze veroorzaken, leidt tot warmteontwikkeling, wat de motor kan beschadigen. Omdat borstelloze motoren geen borstels hebben, hebben ze over het algemeen een langere levensduur, waardoor onderhoudskosten en stilstand worden verminderd.
• Hogere betrouwbaarheid: Minder bewegende delen betekent minder slijtage, waardoor borstelloze motoren in de loop van de tijd betrouwbaarder worden. Dit is vooral belangrijk in industrieën waar falen kan leiden tot kostbare stilstand.
• Precisieregeling: Borstelloze motoren bieden een betere precisie in snelheids- en koppelregeling, dankzij de positie-opnemer (encoder) en elektronische controller. Dit maakt ze ideaal voor toepassingen zoals robotica, waar nauwkeurige bewegingen van cruciaal belang zijn.
• Compact en lichtgewicht: Borstelloze motoren zijn doorgaans compacter en lichter in vergelijking met borstelmotoren, waardoor ze een uitstekende keuze zijn voor mobiele apparaten of machines (AGV’s) en elektrisch gereedschap.

Toepassingen

Borstelloze motoren zijn te vinden in een breed scala aan toepassingen vanwege hun efficiëntie en veelzijdigheid:

• Elektrische voertuigen (AGV's): Elektrische voertuigen in de intralogistieke markt zijn sterk afhankelijk van borstelloze motoren. Hun hoge efficiëntie en het vermogen om een consistent koppel te leveren, maken ze tot een populaire keuze voor de aandrijfsystemen en liftsystemen.
• Industriële automatisering: Borstelloze motoren worden gebruikt in robotica, CNC-machines en transportsystemen. Hun precisie en duurzaamheid maken ze ideaal voor de hoge eisen van geautomatiseerde industriële omgevingen.

Uitdagingen

Hoewel borstelloze motoren tal van voordelen bieden, zijn er ook enkele uitdagingen die moeten worden aangepakt:

• Kosten: Borstelloze motoren en hun controllers zijn meestal iets duurder dan borstelmotoren. De kosten van de controller en extra elektronica kunnen voor sommige toepassingen een barrière vormen.
• Complexiteit in besturing: Aangezien borstelloze motoren elektronische controllers nodig hebben voor de werking, zijn ze complexer in te stellen en te onderhouden dan borstelmotoren. Dit draagt bij aan de algehele complexiteit van een systeem, vooral in kleinere apparaten.
• Elektromagnetische interferentie (EMI): De elektronische controllers die in borstelloze motoren worden gebruikt, kunnen soms elektromagnetische interferentie veroorzaken, die andere gevoelige elektronica in bepaalde toepassingen kan beïnvloeden.

Conclusie

Borstelloze motoren hebben industrieën getransformeerd door een efficiënter, betrouwbaarder en duurzamer alternatief te bieden voor traditionele borstelmotoren. Hun precisie, duurzaamheid en minimale onderhoudsvereisten maken ze tot de voorkeurskeuze voor een breed scala aan toepassingen, van elektrische voertuigen tot industriële automatisering. Hoewel er nog steeds uitdagingen zijn die moeten worden aangepakt, zoals kosten en complexiteit, zijn de voordelen van borstelloze motoren onmiskenbaar. Naarmate de technologie zich verder ontwikkelt, kunnen we verwachten dat deze motoren een nog prominentere rol zullen spelen in de toekomst van elektrische voortstuwing, automatisering en robotica.