ब्रश्ड मोटर और ब्रशलेस मोटर: क्या अंतर है?

कई वर्षों से, हम देख रहे हैं कि पेशेवर उपकरण उद्योग में ब्रशलेस मोटरें ताररहित टूल ड्राइव पर हावी होने लगी हैं। यह बहुत अच्छा है, लेकिन इसमें बड़ी बात क्या है? क्या यह सचमुच महत्वपूर्ण है जब तक मैं उस लकड़ी के पेंच को चला सकता हूँ? उम्म, हाँ. ब्रश की गई मोटरों और ब्रश रहित मोटरों के साथ काम करते समय महत्वपूर्ण अंतर और प्रभाव होते हैं।
इससे पहले कि हम दो-फुट ब्रश और ब्रशलेस मोटरों के बारे में गहराई से जानें, आइए पहले डीसी मोटर्स के वास्तविक कार्य सिद्धांत के बुनियादी ज्ञान को समझें। जब मोटर चलाने की बात आती है, तो यह सब चुम्बकों से संबंधित है। विपरीत आवेशित चुम्बक एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। डीसी मोटर का मूल विचार घूमने वाले भाग (रोटर) के विपरीत विद्युत आवेश को अपने सामने स्थिर चुंबक (स्टेटर) की ओर आकर्षित रखना है, जिससे वह लगातार आगे की ओर खिंचता रहे। यह कुछ-कुछ वैसा ही है जैसे मैं दौड़ते समय अपने सामने एक छड़ी पर बोस्टन बटर डोनट रख देता हूँ - मैं इसे पकड़ने की कोशिश करता रहूँगा!
सवाल यह है कि डोनट्स को कैसे गतिशील रखा जाए। इसे करने का कोई आसान तरीका नहीं है. इसकी शुरुआत स्थायी चुम्बकों (स्थायी चुम्बकों) के एक सेट से होती है। विद्युत चुम्बकों का एक सेट घूमते समय चार्ज (ध्रुवीयता को विपरीत) बदलता है, इसलिए हमेशा विपरीत चार्ज वाला एक स्थायी चुंबक होता है जो घूम सकता है। इसके अलावा, विद्युत चुम्बकीय कुंडल में परिवर्तन होने पर उसके द्वारा अनुभव किया जाने वाला समान आवेश कुंडल को दूर धकेल देगा। जब हम ब्रश वाली मोटरों और ब्रश रहित मोटरों को देखते हैं, तो विद्युत चुंबक ध्रुवता को कैसे बदलता है, यह महत्वपूर्ण है।
ब्रश मोटर में, चार बुनियादी घटक होते हैं: स्थायी चुंबक, आर्मेचर, कम्यूटेटिंग रिंग और ब्रश। स्थायी चुंबक तंत्र के बाहरी हिस्से का निर्माण करता है और गति नहीं करता (स्टेटर)। एक सकारात्मक रूप से चार्ज होता है और दूसरा नकारात्मक रूप से चार्ज होता है, जिससे एक स्थायी चुंबकीय क्षेत्र बनता है।
आर्मेचर एक कुंडल या कुंडलियों की एक श्रृंखला है जो सक्रिय होने पर विद्युत चुंबक बन जाती है। यह भी घूमने वाला भाग (रोटर) है, जो आमतौर पर तांबे का बना होता है, लेकिन एल्यूमीनियम का भी उपयोग किया जा सकता है।
कम्यूटेटर रिंग आर्मेचर कॉइल पर दो (2-पोल कॉन्फ़िगरेशन), चार (4-पोल कॉन्फ़िगरेशन) या अधिक घटकों में तय की जाती है। वे आर्मेचर के साथ घूमते हैं। अंत में, कार्बन ब्रश अपनी जगह पर बने रहते हैं और चार्ज को प्रत्येक कम्यूटेटर में स्थानांतरित करते हैं।
एक बार जब आर्मेचर सक्रिय हो जाता है, तो आवेशित कुंडल विपरीत रूप से आवेशित स्थायी चुंबक की ओर खिंच जाएगा। जब इसके ऊपर का कम्यूटेटर रिंग भी घूमता है, तो यह एक कार्बन ब्रश के कनेक्शन से दूसरे तक चला जाता है। जब यह अगले ब्रश तक पहुंचता है, तो इसे एक ध्रुवीयता उलट प्राप्त होगी और अब यह उसी प्रकार के विद्युत आवेश द्वारा विकर्षित होते हुए एक अन्य स्थायी चुंबक द्वारा आकर्षित होगा। स्पष्ट रूप से, जब कम्यूटेटर नकारात्मक ब्रश तक पहुंचता है, तो यह अब सकारात्मक स्थायी चुंबक द्वारा आकर्षित होता है। कम्यूटेटर सकारात्मक इलेक्ट्रोड ब्रश के साथ संबंध बनाने और नकारात्मक स्थायी चुंबक का अनुसरण करने के लिए समय पर पहुंचता है। ब्रश जोड़े में हैं, इसलिए सकारात्मक कुंडल नकारात्मक चुंबक की ओर खींचेगा, और नकारात्मक कुंडल एक ही समय में सकारात्मक चुंबक की ओर खींचेगा।
यह ऐसा है जैसे मैं बोस्टन बटर डोनट का पीछा करते हुए एक आर्मेचर कॉइल हूं। मैं करीब पहुंच गया, लेकिन फिर मैंने अपना मन बदल लिया और एक स्वास्थ्यवर्धक स्मूथी (मेरी ध्रुवीयता या इच्छा बदल गई) की तलाश की। आख़िरकार, डोनट्स कैलोरी और वसा से भरपूर होते हैं। अब मैं बोस्टन क्रीम से दूर धकेलते हुए स्मूथीज़ का पीछा कर रहा हूं। जब मैं वहां पहुंचा, तो मुझे एहसास हुआ कि डोनट्स स्मूदी से कहीं बेहतर हैं। जब तक मैं ट्रिगर खींचता हूं, हर बार जब मैं अगले ब्रश पर पहुंचता हूं, तो मैं अपना मन बदल लेता हूं और उसी समय उन वस्तुओं का पीछा करता हूं जो मुझे उन्मत्त घेरे में पसंद हैं। यह एडीएचडी के लिए सर्वोत्तम एप्लिकेशन है। इसके अलावा, वहां हममें से दो लोग हैं, इसलिए बोस्टन बटर डोनट्स और स्मूथीज़ का हममें से कोई एक हमेशा उत्साहपूर्वक पीछा करता है, लेकिन अनिर्णय की स्थिति में।
ब्रशलेस मोटर में, आप कम्यूटेटर और ब्रश खो देते हैं और एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक प्राप्त करते हैं। स्थायी चुंबक अब रोटर के रूप में कार्य करता है और अंदर घूमता है, जबकि स्टेटर अब एक बाहरी स्थिर विद्युत चुम्बकीय कुंडल से बना है। नियंत्रक स्थायी चुंबक को आकर्षित करने के लिए आवश्यक चार्ज के आधार पर प्रत्येक कॉइल को बिजली की आपूर्ति करता है।
इलेक्ट्रॉनिक रूप से आवेशों को स्थानांतरित करने के अलावा, नियंत्रक स्थायी चुम्बकों का मुकाबला करने के लिए समान आवेश भी प्रदान कर सकता है। चूँकि एक ही प्रकार के आवेश एक दूसरे के विपरीत होते हैं, यह स्थायी चुंबक को धक्का देता है। अब रोटर खींचने और धकेलने वाली ताकतों के कारण चलता है।
इस मामले में, स्थायी चुम्बक गतिमान हैं, इसलिए अब वे मेरे और मेरे चलने वाले साथी हैं। हम अब यह विचार नहीं बदलते कि हम क्या चाहते हैं। इसके बजाय, हम जानते थे कि मैं बोस्टन बटर डोनट्स चाहता था, और मेरा साथी स्मूथीज़ चाहता था।
इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक हमारे संबंधित नाश्ते के आनंद को हमारे सामने ले जाने की अनुमति देते हैं, और हम हर समय उन्हीं चीज़ों का अनुसरण कर रहे हैं। नियंत्रक पुश प्रदान करने के लिए उन चीज़ों को भी पीछे रखता है जिन्हें हम नहीं चाहते हैं।
ब्रश्ड डीसी मोटर के पुर्जे बनाना अपेक्षाकृत सरल और सस्ता है (हालाँकि तांबा सस्ता नहीं हुआ है)। चूँकि ब्रशलेस मोटर के लिए एक इलेक्ट्रॉनिक कम्युनिकेटर की आवश्यकता होती है, आप वास्तव में एक ताररहित उपकरण में एक कंप्यूटर बनाना शुरू कर रहे हैं। ब्रशलेस मोटरों की लागत बढ़ने का यही कारण है।
डिज़ाइन कारणों से, ब्रश रहित मोटरों के ब्रश वाली मोटरों की तुलना में कई फायदे हैं। उनमें से अधिकांश ब्रश और कम्यूटेटर के नुकसान से संबंधित हैं। चूँकि चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए ब्रश को कम्यूटेटर के संपर्क में होना आवश्यक है, यह घर्षण का कारण भी बनता है। घर्षण प्राप्य गति को कम कर देता है और साथ ही गर्मी उत्पन्न करता है। यह हल्के ब्रेक वाली साइकिल चलाने जैसा है। यदि आपके पैर समान बल का उपयोग करते हैं, तो आपकी गति धीमी हो जाएगी। इसके विपरीत, यदि आप गति बनाए रखना चाहते हैं, तो आपको अपने पैरों से अधिक ऊर्जा प्राप्त करने की आवश्यकता है। आप घर्षण गर्मी के कारण रिम्स को भी गर्म कर देंगे। इसका मतलब यह है कि, ब्रश वाली मोटरों की तुलना में, ब्रशलेस मोटरें कम तापमान पर चलती हैं। इससे उन्हें उच्च दक्षता मिलती है, इसलिए वे अधिक विद्युत ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं।
कार्बन ब्रश भी समय के साथ खराब हो जाएंगे। यही कारण है कि कुछ उपकरणों के अंदर चिंगारी निकलती है। उपकरण को चालू रखने के लिए ब्रश को समय-समय पर बदलना होगा। ब्रशलेस मोटरों को इस प्रकार के रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है।
हालाँकि ब्रशलेस मोटरों को इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रकों की आवश्यकता होती है, रोटर/स्टेटर संयोजन अधिक कॉम्पैक्ट होता है। इससे हल्के वजन और अधिक कॉम्पैक्ट आकार के अवसर मिलते हैं। यही कारण है कि हम अल्ट्रा-कॉम्पैक्ट डिज़ाइन और शक्तिशाली शक्ति के साथ Makita XDT16 इम्पैक्ट ड्राइवर जैसे कई टूल देखते हैं।
ऐसा लगता है कि ब्रशलेस मोटर और टॉर्क के बारे में कोई गलतफहमी है। ब्रश या ब्रश रहित मोटर डिज़ाइन वास्तव में टॉर्क के परिमाण को इंगित नहीं करता है। उदाहरण के लिए, पहले मिल्वौकी एम18 ईंधन हैमर ड्रिल का वास्तविक टॉर्क पिछले ब्रश मॉडल की तुलना में छोटा था।
हालाँकि, अंत में निर्माता को कुछ बहुत ही महत्वपूर्ण बातों का एहसास हुआ। ब्रशलेस मोटरों में उपयोग किए जाने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स जरूरत पड़ने पर इन मोटरों को अधिक शक्ति प्रदान कर सकते हैं।
चूंकि ब्रशलेस मोटरें अब उन्नत इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण का उपयोग करती हैं, इसलिए वे समझ सकते हैं कि लोड के तहत उनकी गति कब धीमी होने लगती है। जब तक बैटरी और मोटर तापमान विनिर्देश सीमा के भीतर हैं, ब्रशलेस मोटर इलेक्ट्रॉनिक्स बैटरी पैक से अधिक करंट का अनुरोध और प्राप्त कर सकते हैं। यह ब्रशलेस ड्रिल और आरी जैसे उपकरणों को लोड के तहत उच्च गति बनाए रखने की अनुमति देता है। इससे वे तेज़ हो जाते हैं. यह आमतौर पर बहुत तेज़ होता है. इसके कुछ उदाहरणों में मिल्वौकी रेडलिंक प्लस, मकिता एलएक्सटी एडवांटेज और डेवॉल्ट परफॉर्म एंड प्रोटेक्ट शामिल हैं।
ये प्रौद्योगिकियां इष्टतम प्रदर्शन और रनटाइम प्राप्त करने के लिए उपकरण के मोटर, बैटरी और इलेक्ट्रॉनिक्स को एक समेकित प्रणाली में एकीकृत करती हैं।
कम्यूटेशन-चार्ज की ध्रुवीयता बदलें-ब्रशलेस मोटर शुरू करें और इसे घुमाते रहें। इसके बाद, आपको गति और टॉर्क को नियंत्रित करने की आवश्यकता है। बीएलडीसी मोटर स्टेटर के वोल्टेज को बदलकर गति को नियंत्रित किया जा सकता है। उच्च आवृत्ति पर वोल्टेज को मॉड्यूलेट करने से आप मोटर की गति को अधिक हद तक नियंत्रित कर सकते हैं।
टॉर्क को नियंत्रित करने के लिए, जब मोटर का टॉर्क लोड एक निश्चित स्तर से ऊपर बढ़ जाता है, तो आप स्टेटर वोल्टेज को कम कर सकते हैं। बेशक, यह प्रमुख आवश्यकताओं का परिचय देता है: मोटर निगरानी और सेंसर।
हॉल-इफ़ेक्ट सेंसर रोटर की स्थिति का पता लगाने का एक सस्ता तरीका प्रदान करते हैं। वे टाइमिंग सेंसर स्विचिंग के समय और आवृत्ति से भी गति का पता लगा सकते हैं।
संपादक का नोट: उन्नत बीएलडीसी मोटर तकनीक बिजली उपकरणों को कैसे बदलती है, यह जानने के लिए हमारा सेंसरलेस ब्रशलेस मोटर क्या है लेख देखें।
इन लाभों के संयोजन का एक और प्रभाव होता है-लंबा जीवन काल। हालाँकि ब्रांड के भीतर ब्रश और ब्रशलेस मोटर (और टूल्स) के लिए वारंटी आमतौर पर समान होती है, आप ब्रशलेस मॉडल के लिए लंबे जीवन की उम्मीद कर सकते हैं। यह आमतौर पर वारंटी अवधि से कई साल आगे हो सकता है।
याद रखें जब मैंने कहा था कि इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक अनिवार्य रूप से आपके टूल में कंप्यूटर का निर्माण कर रहे हैं? उद्योग को प्रभावित करने वाले स्मार्ट उपकरणों के लिए ब्रशलेस मोटरें भी एक महत्वपूर्ण बिंदु हैं। इलेक्ट्रॉनिक संचार पर ब्रशलेस मोटरों की निर्भरता के बिना, मिल्वौकी की एक-बटन तकनीक काम नहीं करेगी।
घड़ी पर, केनी विभिन्न उपकरणों की व्यावहारिक सीमाओं का गहराई से पता लगाता है और अंतरों की तुलना करता है। काम से छुट्टी के बाद अपने परिवार के प्रति उनका विश्वास और प्यार उनकी सर्वोच्च प्राथमिकता है। आप आम तौर पर रसोई में होंगे, साइकिल चलाएंगे (वह एक ट्रायथलॉन है) या लोगों को एक दिन के लिए टाम्पा खाड़ी में मछली पकड़ने के लिए ले जाएंगे।
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स्पष्टीकरण के लिए धन्यवाद. यह कुछ ऐसा है जिसके बारे में मैं लंबे समय से सोच रहा था, यह देखते हुए कि ज्यादातर लोग ब्रशलेस के पक्ष में हैं (कम से कम इसे अधिक महंगे बिजली उपकरणों और ड्रोन के लिए एक तर्क के रूप में उपयोग किया जाता है)।
मैं जानना चाहता हूं: क्या नियंत्रक को भी गति का एहसास होता है? क्या सिंक्रोनाइज़ करने के लिए ऐसा करना ज़रूरी नहीं है? क्या इसमें हॉल तत्व हैं जो चुम्बकों को महसूस करते हैं (घूमते हैं)?
सभी ब्रश रहित मोटरें सभी ब्रश वाली मोटरों से बेहतर नहीं होती हैं। मैं देखना चाहता हूं कि मध्यम से भारी भार के तहत Gen 5X की बैटरी लाइफ अपने पूर्ववर्ती X4 की तुलना में कैसी है। किसी भी मामले में, ब्रश लगभग कभी भी जीवन-सीमित कारक नहीं होते हैं। ताररहित उपकरणों की मूल मोटर गति लगभग 20,000 से 25,000 होती है। और लुब्रिकेटेड प्लैनेटरी गियर सेट के माध्यम से, उच्च गियर में कमी लगभग 12:1 और निचले गियर में लगभग 48:1 होती है। ट्रिगर तंत्र और मोटर रोटर बीयरिंग जो धूल भरी हवा की धारा में 25,000RPM रोटर का समर्थन करते हैं, आमतौर पर कमजोर बिंदु होते हैं
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