Када се инжењери суоче са изазовом дизајнирања електричне опреме за обављање механичких задатака, могли би размишљати о томе како се електрични сигнали претварају у енергију. Дакле, актуатори и мотори су међу уређајима који претварају електричне сигнале у кретање. Мотори размењују електричну енергију у механичку енергију.

Најједноставнији тип мотора је брушени ДЦ мотор. У овом типу мотора, електрична струја се пропушта кроз завојнице које су распоређене унутар фиксног магнетног поља. Струја генерише магнетна поља у намотајима; ово узрокује ротацију склопа намотаја, пошто се сваки калем гура од сличног пола и повлачи према другом полу фиксног поља. Да би се одржала ротација, неопходно је стално мењати струју - тако да ће се поларитети калемова непрестано окретати, узрокујући да калемови наставе да "јуре" за разлику од фиксних полова. Снага за калемове се доводи преко фиксних проводних четкица које остварују контакт са ротирајућим комутатором; управо ротација комутатора изазива преокрет струје кроз калемове. Комутатор и четке су кључне компоненте које разликују брушени ДЦ мотор од других типова мотора. Слика 1 илуструје општи принцип брушеног мотора.

Слика 1: Рад брушеног ДЦ мотора.

Фиксне четке снабдевају електричном енергијом ротирајући комутатор. Како се комутатор ротира, он непрестано окреће смер струје у завојнице, мењајући поларитете калемова тако да калемови одржавају ротацију удесно. Комутатор се ротира јер је причвршћен за ротор на који су монтирани калемови.

Као што им име говори, ДЦ мотори без четкица не користе четке. Код брушених мотора, четке испоручују струју кроз комутатор у завојнице на ротору. Дакле, како мотор без четкица преноси струју до намотаја ротора? Није - јер се завојнице не налазе на ротору. Уместо тога, ротор је трајни магнет; калемови се не окрећу, већ су фиксирани на месту на статору. Пошто се калемови не померају, нема потребе за четкама и комутатором. (Погледајте слику 3.)

Код брушеног мотора, ротација се постиже контролом магнетних поља које стварају калемови на ротору, док магнетно поље које стварају стационарни магнети остаје фиксно. Да бисте променили брзину ротације, мењате напон за калемове. Код БЛДЦ мотора, перманентни магнет се ротира; ротација се постиже променом смера магнетних поља која стварају околни стационарни калемови. Да бисте контролисали ротацију, подешавате јачину и смер струје у овим калемовима.

Пошто је ротор трајни магнет, није му потребна струја, елиминишући потребу за четкама и комутатором. Струја до фиксних калемова контролише се споља.

БЛДЦ мотор са три намотаја на статору ће имати шест електричних жица (по две на сваки калем) који се протежу од ових намотаја. У већини имплементација три од ових жица ће бити повезане интерно, са три преостале жице које се протежу од тела мотора (за разлику од две жице које се протежу од брушеног мотора описаног раније). Ожичење у кућишту БЛДЦ мотора је компликованије од једноставног повезивања позитивних и негативних терминала енергетске ћелије; детаљније ћемо погледати како ови мотори раде у другој сесији ове серије. У наставку закључујемо разматрањем предности БЛДЦ мотора.

Једна велика предност је ефикасност, јер ови мотори могу континуирано да контролишу максималном ротационом силом (моментом). Брушени мотори, насупрот томе, постижу максимални обртни момент само у одређеним тачкама ротације. Да би брушени мотор испоручио исти обртни момент као модел без четкица, требало би да користи веће магнете. Због тога чак и мали БЛДЦ мотори могу да испоруче значајну снагу.

Друга велика предност - повезана са првом - је управљивост. БЛДЦ мотори се могу контролисати, користећи механизме повратне спреге, да испоруче тачно жељени обртни момент и брзину ротације. Прецизна контрола заузврат смањује потрошњу енергије и стварање топлоте, и — у случајевима када се мотори напајају из батерија — продужава век трајања батерије.

БЛДЦ мотори такође нуде високу издржљивост и ниску производњу електричне буке захваљујући недостатку четкица. Код брушених мотора, четкице и комутатор се троше као резултат непрекидног покретног контакта, а такође стварају варнице тамо где се контакт остварује. Електрични шум је, посебно, резултат јаких варница које се обично јављају на местима где четкице прелазе преко празнина у комутатору. Због тога се БЛДЦ мотори често сматрају пожељнијим у апликацијама где је важно избећи електричну буку.

Видели смо да БЛДЦ мотори нуде високу ефикасност и управљивост и да имају дуг радни век. Па за шта су они добри? Због своје ефикасности и дуговечности, широко се користе у уређајима који раде непрекидно. Дуго се користе у машинама за прање веша, клима уређајима и другој потрошачкој електроници; а однедавно се појављују и код вентилатора, где је њихова висока ефикасност допринела значајном смањењу потрошње енергије.

Такође се користе за погон вакуум машина. У једном случају, промена у контролном програму је резултирала великим скоком у брзини ротације — пример врхунске управљивости коју нуде ови мотори.

БЛДЦ мотори се такође користе за окретање хард дискова, где њихова издржљивост одржава погоне поузданим током дугог периода, док њихова енергетска ефикасност доприноси смањењу енергије у области у којој то постаје све важније.

Можемо очекивати да ћемо БЛДЦ моторе користити у ширем спектру апликација у будућности. На пример, вероватно ће се нашироко користити за покретање сервисних робота — малих робота који пружају услуге у пољима која нису производња. Могло би се помислити да би корачни мотори били прикладнији у овој врсти примене, где би се импулси могли користити за прецизну контролу позиционирања. Али БЛДЦ мотори су погоднији за контролу силе. А са корачним мотором, задржавање положаја структуре као што је роботска рука захтевало би релативно велику и континуирану струју. Са БЛДЦ мотором, све што би било потребно је струја пропорционална спољној сили — што омогућава ефикаснију контролу. БЛДЦ мотори такође могу заменити једноставне брушене једносмерне моторе у колицима за голф и колицима за кретање. Поред своје боље ефикасности, БЛДЦ мотори такође могу пружити прецизнију контролу—што заузврат може додатно продужити век батерије.

БЛДЦ мотори су такође идеални за дронове. Њихова способност да испоруче прецизну контролу чини их посебно погодним за беспилотне летелице са више ротора, где се положај дрона контролише прецизном контролом брзине ротације сваког ротора.

У овој сесији смо видели како БЛДЦ мотори нуде одличну ефикасност, управљивост и дуговечност. Али пажљива и правилна контрола је неопходна да би се у потпуности искористио потенцијал ових мотора. У нашој следећој сесији ћемо погледати како ови мотори раде.