موتور براش چیست؟

موتور براش چیست؟

موتور براش از سری موتورهای الکتریکی DC محسوب می شود. به این نوع موتور، موتور معمولی نیز می گویند که ساختار ساده ای دارد. موتور براش از آرمیچر، قسمت ثابت و برس تشکیل شده است. کلمه Brush که در واقع به دو صورت برس و براش تلفظ می شود، به معنای این است که در ساختار موتورهای معمولی برس ها و ذغال هایی تعبیه شده که باعث انتقال جریان الکتریکی به کلکتور می شود؛ در نتیجه با انتقال این جریان آرمیچر شروع به چرخش کرده و انرژی مورد نیاز برای حرکت دستگاه تامین می شود.

بیشتر بخوانید:بررسی بهترین مینی فرزهای بازار ابزار ایران

موتور براش در صنعت خودرو الکتریکی به موتور برس با سرعت بالا و سرعت پایین تقسیم بندی می شود. در موتورهای براش همانطور که از نامشان نیز مشخص است، دارای برس کربن می باشند.

برس چیست؟

برس ها پارامتر اصلی در ساختار یک موتور هستند. از برس ها برای تولید یک قطب متضاد بین روتور و استاتور به جهت تولید گشتاور استفاده می شود. یک برس یا براش موتور الکتریکی تشکیل شده از مواد رسانا با اصطکاک کم نظیر گرافیت می باشد. مکان قرارگیری برس در موتور بر روی یک سوئیچ الکتریکی دوار یا کم فشار است که جریان را از منبع انرژی به آرماتور منتقل می کند. این فرآیند باعث شده تا آرماتور به عنوان یک الکترومغناطیس عمل کند.

بیشتر بخوانید: کاربردی ترین ابزارهای مورد نیاز برای معماران کدام است؟

نحوه کارکرد موتور براش

همانطور که گفته شد یک موتور براش از برس، سیم پیچی به نام آرماتور که در اطراف روتور قرار دارد و یک آهنربای ثابت تشکیل شده است که این آهنربا به عنوان استاتور عمل می کند و میدان مغناطیسی ثابتی را ایجاد می کند. سیم پیچ های موتور براش چند قطبی هستند و تماس برس ها با آرمیچر به صورتی است که در هر لحظه برق به یکی از قطب های سیم پیچ وارد شود و باعث ایجاد یک آهنربای الکتریکی شود.

آهنربای ایجاد شده توسط آهنربای ناهمنام دائمی جذب می شود و به وسیله آهنربای همنام دائمی دفع می شود. در این زمان است که قطبیت سیم پیچ عوض می شود و قطب دیگر در مقابل آهنربا قرار می گیرد. ادامه این فرآیند موجب چرخش آرمیچر به صورت پیوسته و دائم می شود. البته این چرخش تا زمانی است که جریان برق وجود داشته باشد.

اجزای موتور براش

موتور براش در ساختار خود اجزای زیر را شامل می شود که هر کدام وظیفه خاصی را بر عهده دارند.

• جاروبک یا براش: این قسمت نیرو را به وسیله اتصالات و به کمک جابه جا گر به آرمیچر منتقل می کند.
• اتصالات: انتقال نیرو از کنترل کننده ها به جاروبک ها از طریق اتصالات صورت می گیرد.
• جا به جاگرها: در زمان چرخش آرمیچر، جابه جاگرها نیرو را به مجموعه مناسب سیم پیچ ها انتقال می دهند.
• سیم پیچ ها: به کمک سیم پیچ ها، الکتریسیته به میدان مغناطیسی محرک محور تبدیل می شود.
• محور: انتقال نیروی مکانیکی موتور برای استفاده مورد نظر از طریق محور انجام می شود.
• آهنرباها: این جزء، یک میدان مغناطیسی برای جذب و دفع سیم پیچ ها به وجود می آورد.
• بوش: این قطعه باعث به حداقل رسیدن اصطکاک محور می شود.
• محفظه: پوشش مکانیکی مورد نیاز برای موتور به وسیله محفظه فراهم می شود. 

موتورهای معمولی یا موتور براش می توانند جریانی پایدار را تولید کنند و به دلیل توانایی بالایی که در تغییر نرخ سرعت و گشتاور به عنوان باسابقه ترین موتورها در صنایع گوناگون کاربرد دارند.
قسمت آرمیچر یا متحرک موتور براش از یک سیم پیچ تشکیل شده که بر روی محور فولادی می چرخد. در بخش انتهایی آن قسمتی برای اتصال برس ها تعبیه شده که جریان برق توسط برس ها به این قسمت رسیده و سپس وارد سیم پیچ می شود. قسمت ثابت این نوع موتور تشکیل شده از دو آهنربای دائمی با قطبیت مخالف می باشد.

بیشتر بخوانید: مقایسه موتور برقی دیزلی با بنزینی | 4 تفاوت بین موتور برق دیزلی و بنزینی 

قسمت بعدی برس ها هستند که با اتصال تماسی با انتهای آرمیچر باعث انتقال برق به آن می شوند. جهت راه اندازی موتورهای براش تنها کافی است که برق را به برس ها متصل نمایید. سپس برق توسط ایجاد تماس با آرمیچر وارد سیم پیچ آن می شود. سیم پیچ ها مجهز به چند قطب هستند و همانطور که در بخش نحوه عملکرد موتور براش نیز گفته شد، این برس ها به گونه ای با آرمیچر تماس پیدا می کنند که در هر لحظه برق به یکی از قطب های سیم پیچ وارد شده و باعث ایجاد یک آهنربای موقتی می شود.

این آهنربا از طریق یکی از آهنرباهای دائمی جذب و توسط دیگری دفع می شود. در این لحظه قطبیت سیم پیچ عوض شده و یک قطب دیگر در مقابل آهنرباها قرار می گیرد. با ادامه این کار چرخش آرمیچر به صورت دائم ایجاد می شود.

زمان استفاده از موتور براش یا موتور براشلس

موتور براشلس به دلیل مزایای متعددی که دارد، کاربرد گسترده تری دارد. نداشتن برس در این نوع موتورها باعث افزایش طول عمر آن ها شده و نگهداری از آن را آسان می کند. موتورهای بدون برس یا براشلس اگرچه دارای مزیت های بسیاری همانند عدم اصطکاک، راندمان و گشتاور بالایی هستند، اما قیمت بالایی دارند.

به دلیل ادغام سنسور الکترونیکی و کنترل کننده، قیمت موتورهای براشلس معمولا بیشتر از یک موتور براش است. موتورهای معمولی به صورت مستقیم به منبع تغذیه DC وصل می شوند و تنها با یک سوئیچ ساده قابلیت کنترل دارند. این امر باعث کاهش هزینه های موتورهای براش شده است و در برخی موارد این امکان را می دهند تا در شرایط محیطی سخت تری کار کنند.

مزیت موتور براش

همانطور که اشاره شد، از مزیت های موتور براش ساده بودن آن است. این موتورها یک کنترل ساده دو سیمه را ایجاد می کنند. این ویژگی باعث شده تا برای افراد مبتدی و تازه کار در دنیای سیستم های آرسی بسیار ایده آل است. در عین سادگی، این موتور قدرت مانور بیشتری را برای محصولاتی همانند ماشین کنترلی فراهم می کند.

در کنار کنترل ساده، موتورهای معمولی یا براش برای افراد مبتدی و تازه کار به دلیل برخورداری از قیمت پایین تر نسبت به موتورهای براشلس مناسب تر هستند. از دیگر مزیت های این موتور این است که می توان آن را از طریق ولتاژ ورودی متناسب با سرعت مورد نیاز کنترل کرد.

بیشتر بخوانید: بررسی بهترین‌های‌ دستگاه‌ پولیش در بازار ابزار ایران

معایب موتور براش

از اصلی ترین معایب موتورهای براش راندمان انرژی پایین آن ها می باشد. به طور کلی می توان گفت راندمان موتورهای براش بین 75 تا 80 در صد است که این کمیت در موتورهای براشلس بین 85 تا 90 در صد می باشد. طراحی موتور براش به گونه ای است که در آن محدودیت مکانیکی برس ها باعث محدوده سرعت پایین تر در این موتور می شود.

همچنین به دلیل سوئیچ مداوم کموتاتور، برس و شفت در موتور براش باعث تولید نویز الکتریکی و الکترومغناطیسی زیادی می شوند. از طرف دیگر در اثر تماس اجزای داخلی موتور، اتلاف گرمایی بالا رفته و در نتیجه باعث پایین آمدن نیروی چرخشی می شود. نکته منفی دیگری که در موتورهای براش وجود دارد، فرسوده شدن برس در آن هاست که باعث شده پس از مدتی آن را تعویض کنید.

به طور خلاصه می توان گفت:

• برس های موجود در ساختار موتور براش و محل تماس آن ها در طول زمان دچار ساییدگی می شوند.
• برس ها و محل تماس آن ها نیاز به تمیزکاری خواهند داشت.
• اصطکاک ایجاد شده توسط برس ها موجب کند شدن چرخش موتور می شود.
• اصطکاک به وجود آمده با اتلاف انرژی همراه خواهد بود و در نتیجه موجب کم شدن زمان فعالیت می شود.

بیشتر بخوانید: تفاوت موتور براشلس و معمولی در چیست؟ مقایسه دو موتور در ابزارهای مختلف

کاربرد موتور براش چیست؟

در گذشته از موتور براش برای جابه‌جایی قطار، دستگاه‌های جابه‌جاکننده صفحات فولادی، پرینترها، رباتیک، سیستم‌های کنترل از راه دور، اسباب‌بازی‌ها و …  استفاده می‌شد که با پیشرفت تکنولوژی، موتورهای براش‌لس جایگزین این موتورها شده‌اند؛ به طوری که در کوادکوپتر یا پهباد از موتورهای براش‌لس استفاده می‌شود. ذغال مصرفی در این موتورها حذف شده؛ همچنین، صدا و لغزش موتور به حداقل رسیده و استهلاک به شدت کاهش می‌یابد. از موتور براش معمولاً در ابزارهای برقی مانند دریل، فرز و … و همچنین در نسل‌های قدیمی‌تر ابزارآلات شارژی استفاده می‌شود.

مقایسه موتور براش با موتور براشلس

استفاده از موتورهای براش جریان مستقیم به سال 1886 برمی گردد و تا سال 1962 موتورهای براشلس مورد استفاده تجاری قرار نگرفته بودند. موتورهای براش گشتاور ماکزیمم را در لحظه سکون فراهم می کنند که این گشتاور با افزایش سرعت کاهش می یابد.

با اختراع موتورهای براشلس برخی از محدودیت های موتور براش برطرف شد؛ چرا که این موتورها کارایی بالاتری داشته و همچنین حساسیت کمتری به سایش مکانیکی داشتند. این مورد باعث شد تا اتلاف گرمایی کاهش یابد و عمر مفید موتور بالاتر رود. اما برخورداری از این ویژگی ها و فواید در برابر کاهش نیرو، کنترل الکترونیکی و پیچیدگی بیشتر به هزینه بالاتری برای تولید نیاز دارد.

از دیگر تفاوت های این دو موتور این است که در موتور براشلس آهنرباهایی دائمی وجود دارد که می چرخند و آرمیچر در آن ثابت است. این ویژگی باعث شده تا مشکلات موجود به دلیل ارتباط مستقیم جریان با آرمیچر از بین برود. در موتورهای براشلس کنترل کننده الکترونیکی جایگزین جاروبک شده است که به صورت دائم فاز سیم پیچ ها را سوئیچ می کند تا موتور به گردش درآید.

تفاوت موتور براش با موتور براشلس به نقل از سایت سایما آرسی به شرح زیر است:

“شایع‌ترین تفاوت بین موتورهای براش و براشلس، برس می‌باشد. موتورهای براش دارای برس و موتورهای براشلس فاقد برس می‌باشند. این در حالی است که ازلحاظ فنی موتورهای براش و براشلس از اصول مشابهی پیروی می‌کنند. با ایجاد جریان در سیم‌پیچی این موتورها یک میدان الکترومغناطیسی ایجاد می‌شود که باعث حرکت دائم و چرخش شفت می‌باشد. بدین‌صورت که سیم‌پیچ‌ها حرکت جاذبه و دافعه انجام می‌دهند و انرژی را از یک سیم‌پیچ به سیم‌پیچ بعدی منتقل می‌کنند و درنهایت شفت موتور به‌طور دائم می‌چرخد.”

سخن آخر

در این مقاله از مجله رونیکس، به این موضوع پرداختیم که موتور براش چیست؟ همچنین، اجزا، مزایا و معایب آن را بررسی کردیم و مشخص کردیم که کاربرد موتور براش چیست؟ موتورهای براش از سری موتورهای الکتریکی جریان مستقیم با قدرت نسبتا خوب و قابل قبول هستند. به طور خلاصه می‌توان گفت هر دو موتور مزایا و معایب خاص خود را دارند. هزینه کمتر، ساختار ساده و خروجی رضایت بخش در موتورهای براش باعث شده تا در ساختار لوازم آرسی متعددی از این سری موتورها استفاده شود؛ اما دقت و طول عمر موتورهای براش‌لس در مقایسه با موتورهای براش بیشتر است.

---

سؤالات متداول

به نقل از سایت ایران بور درباره موتور براش می‌توان گفت:

“معایب موتور براش

اصطکاک برس نسبت قدرت به وزن را کاهش می دهد.

برس ها و سطوح تماس آنها به مرور زمان فرسوده می شوند.

برس ها و سطح تماس آنها باید به طور دوره ای تمیز شوند.

اصطکاک برس ها باعث کند شدن چرخش موتور می شود.

اصطکاک برس باعث اتلاف انرژی و کوتاه شدن زمان پرواز می شود.”

جمع بندی

همانطور که در این مقاله اشاره شد موتورهای براش از سری موتورهای الکتریکی جریان مستقیم می باشند که از قدرت نسبتا خوبی برخوردار می باشند. به طور خلاصه می توان گفت هر دو موتور جوانب مثبت و منفی خود را دارند. هزینه کمتر، ساختار ساده و خروجی رضایت بخش در موتورهای براش باعث شده تا درساختار وسایل آرسی متعددی از این سری موتورها استفاده شود. اما دقت و طول عمر موتورهای براشلس بیشتر می باشد.