บ่อยครั้งความก้าวหน้าอย่างกะทันหันและสำคัญเกิดขึ้นในโลกของเครื่องมือ และไม่กี่ปีที่ผ่านมาก็เป็นหนึ่งในช่วงเวลาเหล่านั้น เรียกว่าเทคโนโลยีมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน และสัญญาว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องมือไร้สายทั่วทั้งกระดานในทันที ผู้ผลิตเครื่องมือทุกรายกำลังนำเครื่องมือไร้แปรงถ่านออกสู่ตลาดในขณะนี้ และแม้ว่าเครื่องมือไร้สายหลายตัวตามชั้นวางในร้านจะยังไม่ใช้แปรงถ่าน แต่เทคโนโลยีใหม่ก็คุ้มค่าที่จะมองหา จะเข้าใจว่าทำไมคุณต้องเข้าใจอะไรไม่มีแปรงเป็นเรื่องเกี่ยวกับมอเตอร์ไฟฟ้า คุณสามารถเห็นมอเตอร์ทั้งสองประเภทด้านล่าง ซึ่งเปิดออกเล็กน้อยเพื่อให้มองเห็นได้ในระหว่างการทดสอบเครื่องมือของฉัน

สว่าน Makita ทางด้านซ้ายมีแปรงแบบดั้งเดิม และ Milwaukee ทางด้านขวาเป็นแบบไร้แปรง ความซับซ้อนทางกลทั้งหมดของการออกแบบแบบแปรงนั้นถูกมองข้ามโดยความเรียบง่ายทางกลของวงจรภายใน

โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์เครื่องมือไฟฟ้าจะมีบล็อกคาร์บอนขนาดเล็กที่บรรจุสปริงซึ่งซ่อนอยู่ภายใน บล็อกเหล่านี้เรียกว่าแปรง (แม้ว่าจะดูไม่เหมือน "แปรง" และไม่มีขนแปรงก็ตาม) และบล็อกเหล่านี้จะกดทับส่วนที่หมุนอยู่ของมอเตอร์ เพื่อส่งกระแสไฟฟ้าไปในขณะที่หมุน ในขณะเดียวกันก็ช่วยสร้างสนามไฟฟ้าที่หมุนได้ สนามหมุนภายในมอเตอร์นี่แหละที่ทำให้มันหมุน และแปรงก็เป็นส่วนสำคัญที่ทำให้สิ่งนี้เกิดขึ้นมานานกว่าศตวรรษ แม้ว่าแปรงจะมีประโยชน์เหมือนที่เคยเป็นมา แต่ก็มีข้อจำกัดหลักๆ อยู่ 2 ประการ พวกมันเสื่อมสภาพและทำให้เกิดการเสียดสี

เนื่องจากแปรงได้รับการออกแบบมาให้เสียดสีกับชิ้นส่วนภายในของมอเตอร์ที่หมุนอยู่ แปรงจึงเสื่อมสภาพตามเวลา นั่นคือวิธีที่เป็นอยู่ และหากไม่เปลี่ยนแปรงทันเวลา มอเตอร์เครื่องมือใดๆ จะเสียหายหากใช้งานต่อไป ปัญหาอีกประการหนึ่งของแปรงก็คือพลังงานที่สิ้นเปลือง การถูหมายถึงการเสียดสีและประกายไฟ ซึ่งแปลว่าการทำงานน้อยลงในการชาร์จแบตเตอรี่แต่ละครั้ง อย่างอื่นก็เท่าเทียมกัน

เครื่องมือไร้แปรงถ่านหลีกเลี่ยงทั้งปัญหาการสึกหรอและปัญหาแรงเสียดทาน และทำได้ด้วยการออกแบบที่เรียบง่ายกว่ามอเตอร์แบบแปรงรุ่นเก่ามาก การฝึกซ้อมทั้งสองประเภทที่แสดงเคียงข้างกันด้านบนแสดงให้เห็นความแตกต่าง แม้ว่าคุณจะไม่รู้อะไรเกี่ยวกับมอเตอร์เลย คุณก็สามารถเห็นความแตกต่างได้อย่างแน่นอน

อะไรจะง่ายไปกว่านี้? ชิ้นส่วนภายในของสว่านไร้สายที่มีมอเตอร์ไร้แปรงถ่านแสดงให้เห็นว่าวิธีการนี้เรียบง่ายเพียงใด อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและการเสียดสีภายในที่น้อยลงเป็นสาเหตุที่ทำให้มอเตอร์เครื่องมือไฟฟ้าแบบไร้แปรงถ่านยังคงอยู่ต่อไป

แทนที่จะใช้ระบบกลไกของแปรง สปริง และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ทำให้มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงหมุน เครื่องมือแบบไร้แปรงถ่านจะใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เพื่อทำสิ่งเดียวกันโดยใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวน้อยกว่ามาก ผลลัพธ์ที่ได้คือคำกล่าวอ้างที่ค่อนข้างสูงจากผู้ผลิตในเรื่องอายุการใช้งานเครื่องมือที่ยาวนานขึ้นและการทำงานที่สำเร็จได้มากขึ้นต่อการชาร์จหนึ่งครั้ง มอเตอร์เครื่องมือแบบไร้แปรงถ่านควรมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ามอเตอร์แบบแปรงอย่างน้อย 1,000% ก่อนที่จะเสื่อมสภาพ และควรจะทำงานได้มากกว่า 50% จากก้อนแบตเตอรี่ที่กำหนดก่อนที่จะจำเป็นต้องชาร์จ แต่การกล่าวอ้างนั้นทำได้ง่าย และนั่นคือเหตุผลที่ฉันตัดสินใจตรวจสอบความเป็นจริงด้วยตัวเอง

การเปิดสว่านไร้แปรงถ่าน DEWALT นี้แสดงให้เห็นมอเตอร์ที่เรียบง่ายกว่าของเครื่องมือไฟฟ้าไร้แปรงถ่าน วงจรที่มีสายไฟที่นำมาแทนที่แปรงกลและสปริง

เพื่อทดสอบเครื่องมือไร้แปรงถ่านความเร็วและความทนทาน ฉันติดตั้งสว่านไร้แปรงถ่าน Milwaukee FUEL 2604 ขนาด 18 โวลต์กับดอกสว่านขนาด 9/16 นิ้วแบบเดียวกับที่ฉันใส่ลงในสว่านแบบแปรงใหม่ที่เทียบเคียงได้สองตัว ได้แก่ DeWALT DCD989 ขนาด 20 โวลต์และ Makita BHP454 ขนาด 18 โวลต์ เครื่องมือทั้งสามมีแบตเตอรี่ชาร์จเต็ม 3.0 แอมป์-ชั่วโมงเมื่อเริ่มต้นการทดสอบแต่ละครั้ง ฉันวัดจำนวนรูลึก 10 นิ้วที่ฉันสามารถเจาะรูที่ปลายท่อนไม้เมเปิลแข็งด้วยการชาร์จเพียงครั้งเดียว และใช้เวลานานแค่ไหนในการเจาะรูเหล่านี้ ฉันทำซ้ำการทดสอบนี้หลายครั้ง โดยเฉลี่ยจำนวนการผลิตและความเร็วเพื่อความแม่นยำ สรุป: สว่าน FUEL แบบไร้แปรงถ่านของ Milwaukee ทำงานได้นานกว่าสว่านแบบมีแปรงที่ดีที่สุดจากคู่แข่งที่ใช้แบตเตอรี่ขนาดเดียวกันถึง 40% และเร็วกว่ารุ่นที่ดีที่สุดรองลงมาถึง 22% หากต้องการดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับความแตกต่างทางเทคนิคภายในระหว่างแปรงกับแปรงไร้แปรง และดูว่าสว่านทั้งสามชิ้นเปรียบเทียบกันอย่างไร

ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นจากเครื่องมือไร้แปรงถ่านนั้นมาจากการลดปริมาณพลังงานที่สูญเสียไปในรูปของความร้อน และเปลี่ยนพลังงานนี้ให้เป็นงานแทน นอกจากความแตกต่างที่วัดได้ในด้านความเร็วและความทนทานแล้ว คุณยังสัมผัสได้ถึงความแตกต่างในมือของคุณขณะใช้สว่านขณะรับน้ำหนัก ในขณะที่ความร้อนจำนวนมากพัดออกมาจากช่องระบายอากาศของสว่านแบบแปรงขณะเจาะ Milwaukee ก็วิ่งได้เย็นกว่าอย่างเห็นได้ชัด เช่นเดียวกับที่คุณคาดหวัง