Коллекторный мотор

Коллекторные двигатели (brushed) - самые простые в изготовлении, и эксплуатации. Для того чтобы заставить такой мотор работать, его достаточно просто подключить к батарее. Управлять оборотами двигателя можно изменяя подводимое к мотору напряжение, а направление вращения двигателя меняется, если изменить полярность тока. Таким образом, регуляторы или контроллеры для управления коллекторными двигателями тоже просты и недороги.

Характеристики

Коллекторные двигатели делятся по размерам на множество "классов". Очень часто в правилах соревнований оговаривается именно эта характеристика двигателей. "Класс" двигателя определяется его длиной. Если мы говорим о двигателе 400-го класса, то речь идет о моторе с длиной корпуса 40 мм. Такая классификация пошла электродвигателей серии "Speed" фирмы Graupner. Линейка моторов "Speed" по "классам" выглядит так: 280, 300, 400, 480, 500, 600, 650, 700, 720, 820, 900. Самыми распространенными из них являются моторы 400-го класса. Конечно, электромоторы для моделей выпускает множество фирм, но если речь идет о характеристиках, то сравнивают именно с моторами "Speed" фирмы Graupner. Различия в размерах дает представление о мощности электромотора. Чем больше размер - тем выше мощность.

Следующая характеристика, на которую нужно обращать внимание при выборе двигателя, это номинальное напряжение на которое он рассчитан. Например, в классе двигателей "Speed 400" имеются моторы с рабочим напряжением 4,8 вольта, 6 вольт, и 7,2 вольта. Эти цифры указывают, с каким количеством аккумуляторов (банок) в батарее предназначен работать этот двигатель. Напряжение на одном NiCd (никель-кадмиевом) или NiMH (никель-металгидридном) аккумуляторе составляет 1,2 вольта. Не трудно подсчитать, что мотор с рабочим напряжением 4,8 вольт предназначен для работы от 4-х баночной аккумуляторной батареи. Однако, эти цифры не более чем ориентировочные, моторы способны прекрасно работать и при повышенных напряжениях. Обычно, для увеличения мощности, моделисты используют в батарее на 1-2 банки больше, чем рекомендовано. Таким образом, без увеличения размера и веса двигателя, в режиме "перекала", из него удается выжать дополнительную мощность, которая в моделизме "лишней" никогда не бывает.

Чаще всего, недорогие электродвигатели не имеют подшипников, вместо них стоят бронзовые втулки. Если главным фактором в выборе мотора является цена - то это вполне приемлемое решение. В том случае, если на первый план выходит КПД, имеет смысл выбрать двигатель с шарикоподшипниками. Такие моторы маркируются буквами BB - (Ball Bearing).

Еще один резерв мощности - в усилении магнитного потока от собственных постоянных магнитов двигателя. Для усиления этого потока, вокруг корпуса двигателя делается дополнительный магнитовод в виде широкого металлического кольца. Такие двигатели маркируются как "Turbo" или "Race". Особо стоит отметить двигатели 480-го класса. Это двигатели имеют размеры сопоставимые с размерами моторов 400-го класса, но при этом имеют значительно повышенную мощность. Это своего рода форсированные 400-е моторы. Их ставят там, где мощность является критическим фактором при ограниченных размерах. Щёточный узел у этих моторов сделан открытым, что улучшает охлаждение, и делает возможной замену щеток.

В процессе работы коллекторных двигателей происходит постепенный износ графитовых щеток и металла коллектора, по которым щетки скользят. Периодически щетки нужно менять, а двигатель прочищать от графитовой и металлической пыли. При продолжительной интенсивной работе следует также протачивать коллектор, для компенсации его неравномерного износа. После замены щеток и ухода за коллектором, двигатель желательно обкатать при пониженной нагрузке для того чтобы щетки правильно "притерлись" к коллектору. Это же касается и новых моторов. Одним из методов обкатки является непродолжительная работа двигателя в ёмкости с дистилированной водой.

Коллекторные двигатели производства других фирм являются либо аналогами серии "Speed", либо "тюнинговые" варианты двигателей специально предназначенные для тех или иных видов моделей (для автомоделей или для вертолетов). Как правило, улучшение характеристик моторов достигается за счет применения мощных редкоземельных магнитов, обязательным использованием подшипников, прецизионным изготовлением коллекторного узла. Но даже с применением всех перечисленных технологических уловок, коллекторные двигатели уступают по всем параметрам бесколлекторным моторам.

Конструкция

Микроэлектродвигатели имеют магнитопровод якоря, выполненный в виде трехзубцового пакета из штампованных листов электротехнической стали.

На рисунке обозначено: 1 - щит; 2 - якорь; 3 - корпус; 4 - коллектор; 5 - постоянные магниты; 6 - скоба; 7 - прокладка.

Петлевая обмотка якоря, имеющая три укороченные секции, намотана непосредственно на зубцы пакета и соединяется в звезду или треугольник. Начало в крышке машины, и трехламельный цилиндрический коллектор, напрессованный каждой секции присоединено к коллекторной пластине. Питание двигателя осуществляется через щеточный узел, смонтированный на валу якоря.

FAQ

Как обкатать коллекторный мотор

Коллекторный мотор нуждается в «обкатке» как и модельные двигатели внутреннего сгорания, только вместо гильзы и поршня, в коллекторном моторе притирки требуют графитовые щётки.

Щетки нового мотора имеют малую площадь соприкосновения с коллектором, из-за этого ток, проходящий через щетки, сильно разогревает их, что может вызвать повреждение, откол или «прикипание» щеток к коллектору. Для того что бы это избежать, необходимо «обкатать» коллекторник следующим образом (применительно к автомодели):

• «Вывесите» или переверните модель так, чтобы колеса не касались поверхности;

• Включите модель и запустите двигатель на малых оборотах. Для этого: любым удобным способом зафиксируйте «курок» пульта управления на 15-20% хода влево или вправо относительно «нейтрали»;

• Дайте поработать коллекторнику в течении 30-40 секунд;

• После остановки, продуйте двигатель, чтобы убрать остатки отработанного материала щеток;

• Запустите двигатель еще на 2-3 минуты, согласно пункту 2;

• Повторно продуйте двигатель.

См. также

• Отечественные микроэлектродвигатели