Moottoreiden historia alkoi sähkömagneettisten ilmiöiden keksimisestä 1800-luvun alussa, ja siitä tuli vähitellen yksi teollisen aikakauden tärkeimmistä elektronisista järjestelmistä. Tekniikan kehittyessä insinöörit ja teknikot ovat keksineet monenlaisia moottoreita, mukaan lukien tasavirtamoottorit (DC), oikosulkumoottorit ja synkroniset moottorit.
Harjattomilla moottoreilla on pitkä historia kestomagneettisynkronimoottorina (PMSM). Alkuaikoina sitä ei kuitenkaan ole käytetty laajalti, koska sen käynnistäminen ja nopeuden muuttaminen oli vaikeaa, paitsi teollisissa sovelluksissa, joissa on kalliita ohjausmekanismeja. Kuitenkin viime vuosina, tehokkaiden kestomagneettien parantuessa ja ihmisten energiansäästötietoisuuden lisääntyessä, harjattomat moottorit ovat kehittyneet nopeasti eri aloilla.
Ero DC-harjattujen moottoreiden ja harjattomien moottoreiden välillä
DC-harjatulla moottorilla (kutsutaan yleensä DC-moottoriksi) on hyvä ohjattavuus, korkea hyötysuhde ja helppo pienentää. Se on yleisimmin käytetty moottorityyppi. DC-harjalliseen moottoriin verrattuna harjaton moottori ei vaadi harjoja ja kommutaattoreita, joten sillä on pitkä käyttöikä, helppo huoltaa ja sen toimintamelu on alhainen. Lisäksi sillä ei ole vain tasavirtamoottorin korkea ohjattavuus, vaan siinä on myös suuri rakenteellinen vapaus ja se on helppo upottaa laitteistoon. Näiden etujen ansiosta harjattomien moottoreiden käyttö on vähitellen laajentunut. Tällä hetkellä sitä on käytetty laajalti teollisuuslaitteissa, toimistoautomaatiolaitteissa ja kodinkoneissa.
Harjattomien moottoreiden käyttöolosuhteet
Kun harjaton moottori toimii, kestomagneettia käytetään ensin roottorina (pyörivä puoli) ja käämiä staattorina (kiinteä puoli). Sitten ulkoinen invertteripiiri ohjaa virran kytkentää kelaan moottorin pyörimisen mukaan. Harjatonta moottoria käytetään yhdessä invertteripiirin kanssa, joka tunnistaa roottorin asennon ja syöttää virran kelaan roottorin asennon mukaan.
Roottorin asennon havaitsemiseen on kolme päämenetelmää: yksi on virran havaitseminen, joka on välttämätön ehto magneettikenttäsuuntautuneelle ohjaukselle; toinen on Hall-anturin tunnistus, joka käyttää kolmea Hall-anturia tunnistamaan roottorin asennon roottorin magneettikentän kautta; kolmas on indusoidun jännitteen ilmaisu, joka havaitsee roottorin asennon roottorin pyörimisen synnyttämän indusoidun jännitteen muutoksen kautta, mikä on yksi induktiivisen moottorin asennonilmaisumenetelmistä.
Harjattomille moottoreille on olemassa kaksi perusohjaustapaa. Lisäksi on joitakin monimutkaisia laskelmia vaativia ohjausmenetelmiä, kuten vektoriohjaus ja heikko kenttäohjaus.
Neliöaaltokäyttö
Roottorin pyörimiskulman mukaan vaihdetaan invertteripiirin tehoelementin kytkentätilaa ja sitten staattorikäämin virran suuntaa muutetaan pyörittämään roottoria.
Siniaaltokäyttö
Roottoria pyöritetään tunnistamalla roottorin pyörimiskulma, tuottamalla vaihtosuuntaajapiirissä kolmivaiheinen vaihtovirta 120 asteen vaihesiirrolla ja muuttamalla sitten staattorikäämin virran suuntaa ja kokoa.
Harjattomia tasavirtamoottoreita käytetään tällä hetkellä laajalti eri aloilla, mukaan lukien kodinkoneet, autoelektroniikka, teollisuuslaitteet, toimistoautomaatio, robotit ja kannettava kulutuselektroniikka. Jatkossa moottoritekniikan jatkuvan kehittymisen myötä harjattomien DC-moottoreiden sovelluksella on laajempi kehitysalue.
