Nowoczesne silniki bezszczotkowe sukcesywnie wypierają z rynku tradycyjne silniki szczotkowe (komutatorowe). Mimo to do dziś z powodzeniem wykorzystuje się oba mechanizmy, tylko w zupełnie innych zastosowaniach. Który w takim razie powinieneś wybrać?
Sprawdź kompletny poradnik, w którym przedstawiamy różnice w budowie silników bezszczotkowych i szczotkowych oraz ich najważniejsze wady i zalety. Dzięki niemu poznasz swój sprzęt od podstaw i jeszcze lepiej wykorzystasz jego możliwości! Jeśli zakup elektronarzędzi dopiero przed tobą, znajomość specyfiki obu tych mechanizmów pozwoli Ci wybrać urządzenie najlepiej dostosowane do twoich potrzeb.
Czym są silniki komutatorowe (szczotkowe)?
Silnikami szczotkowymi nazywa się określony rodzaj silników stosowanych powszechnie, m.in. w elektronarzędziach i niewielkich urządzeniach codziennego użytku. Cechują się stosunkowo prostą budową, która ułatwia przeprowadzenie napraw i wymianę zużytych części.
Silnik szczotkowy składa się z:
- szczotek węglowych (elektrografitowych),
- wirnika,
- stojana,
- komutatora,
- uzwojenia.
Po włączeniu zasilania szczotki zaczynają się ślizgać po powierzchni blaszek komutatora, dostarczają w ten sposób energię do niego oraz do uzwojenia silnika. Przepływający prąd generuje pole magnetyczne oddziałujące na wbudowane w stojan magnesy, które zaczynają się przyciągać i odpychać, generując siłę wprawiającą wirnik w ruch obrotowy. Umieszczona w wirniku oś napędza przekładnię z wrzecionem zakończonym (w zależności od typu narzędzia) uchwytem, gwintem lub głowicą. W taki sposób silnik szczotkowy napędza narzędzie i umożliwia wykonywanie określonego działania: wiercenia, wkręcania czy cięcia.
Za największe zalety silnika komutatorowego uznaje się jego niską cenę (na którą wpływają niewielkie koszty budowy i eksploatacji) i nieskomplikowaną budowę ułatwiającą przeprowadzanie napraw i konserwacji. Dużym atutem tych mechanizmów jest też stosunkowo łatwy dostęp do części zamiennych.
Przy odpowiedniej eksploatacji, regularnej konserwacji i wymianie części elektronarzędzia napędzane silnikami szczotkowymi mogą z powodzeniem służyć przez wiele lat. I często tak się dzieje – niemal każdy majsterkowicz znajdzie w swoim domowym warsztacie przynajmniej jedno urządzenie z silnikiem szczotkowym.
Pamiętaj jednak, że mechanizm tego typu ma też sporo wad, obok których nie możesz przejść obojętnie.
Wady silników szczotkowych
Największą wadą tych konstrukcji jest konieczność regularnej i częstej konserwacji. Problem ten wynika z dość szybkiego zużywania się szczotek węglowych. Ich wymiana nie stanowi większego problemu dla osób z umiejętnościami technicznymi. Jednak w dłuższym okresie ciągłe naprawy mogą okazać się uciążliwe.
Ponadto sama kultura pracy silników szczotkowych pozostawia wiele do życzenia, szczególnie dla wymagających użytkowników. Mechanizmy tego typu cechują się niższą wydajnością i wyższą emisją ciepła względem innych rozwiązań dostępnych na rynku. Do tego tarcia szczotek wywołują hałas i drgania, które dodatkowo utrudniają pracę.
Do niedawna silniki szczotkowe były stosowane we wszystkich elektronarzędziach. To się jednak zmienia. Ich miejsce stopniowo zajmują silniki bezszczotkowe. Obecnie stają się one standardem w nowoczesnych urządzeniach najlepszych producentów.
Co sprawia, że coraz więcej firm rezygnuje z tradycyjnych silników? Przekonasz się o tym, gdy zapoznasz się z budową silnika bezszczotkowego oraz jego najistotniejszymi wadami i zaletami.
Jak zbudowany jest silnik bezszczotkowy?
W silniku bezszczotkowym nie znajdziesz węglowych szczotek, które stanowiły kluczowy element silników komutatorowych. Zamiast szczotek wykorzystano cewki nawinięte na nieruchomy rdzeń (stator). To właśnie przez nie sekwencyjnie przepływa prąd, dzięki któremu powstaje pole elektromagnetyczne wywołujące rotacyjny ruch wirnika.
W najprostszej konfiguracji uzwojenie silnika bezszczotkowego składa się z 3 cewek połączonych w układzie gwiaździstym. W zależności od zastosowania stosuje się różne układy połączeń. Samych cewek może też być znacznie więcej. Komutator nie jest już mechaniczny, tylko elektryczny. W zależności od rodzaju silniki bezszczotkowe może zasilać zarówno prąd stały, jak i zmienny.
W silniku bezszczotkowym nie ma już trących o siebie elementów. Sam mechanizm jest też zauważalnie mniejszy i lżejszy. To wszystko przekłada się nawyższy komfort pracy z urządzeniami zasilanymi silnikami bezszczotkowymi.
Te kluczowe cechy sprawiają, że silnik bezszczotkowy staje się standardem w elektronice, elektronarzędziach i sprzęcie warsztatowym. Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej na ten temat, sprawdź, w jakich urządzeniach wykorzystuje się silniki bezszczotkowe.
Szukasz maszyn, narzędzi, a może wyposażenia warsztatu? Sprawdź: dział Technika w sklepie OBI.
Zalety silnika bezszczotkowego
Silniki bezszczotkowe są obecnie jednym z najpopularniejszych rozwiązań stosowanych przez producentów elektronarzędzi. Usunięcie szczotek węglowych okazało się znakomitym rozwiązaniem, które w wielu aspektach poprawiło pracę elektronarzędzi i zapewniło szereg różnych korzyści. Spośród nich warto wymienić:
- mniejszą awaryjność i dłuższą żywotność – szczotki ocierające się o wirujące elementy dość szybko się zużywały, często dochodziło też do awarii. Pozbycie się tej części ograniczyło konieczność regularnych konserwacji i nawet 10-krotnie wydłużyło przeciętną żywotność napędzanego urządzenia;
- poprawioną kulturę pracy – cewki w silnikach bezszczotkowych nie generują tak dużego hałasu. Do tego konstrukcje tego typu lepiej odprowadzają ciepło i są w stanie wytrzymać długotrwałe obciążenie;
- większe bezpieczeństwo – tradycyjne silniki wywoływały iskrzenie, które nie występuje w konstrukcjach bezszczotkowych. Dzięki temu można ich z powodzeniem używać w środowiskach o podwyższonym ryzyku zapłonu lub wybuchu;
- wyższą wydajność – pozbycie się oporów mechanicznych zwiększa wydajność urządzenia nawet o 30% względem silników szczotkowych. Ponadto połączenie mniejszej wagi i większej mocy zapewnia lepszy moment obrotowy;
- lepszą sprawność energetyczną – ze względu na swą budowę silniki bezszczotkowe nie wymagają tyle prądu do działania, ile ich tradycyjne odpowiedniki. Dzięki temu mogą pracować na jednym akumulatorze zauważalnie dłużej;
- większą precyzję pracy – zastąpienie mechanicznego komutatora elektrycznym zmniejszyło bezwładność silnika i umożliwiło precyzyjne sterowanie momentem obrotowym.
Jak widzisz, charakterystyczna budowa silników bezszczotkowych zapewnia wiele korzyści, obok których nie da się przejść obojętnie. Szybko dostrzegli to producenci elektroniki, którzy natychmiast przeprojektowali większość swoich topowych urządzeń.
Na przykład w przeciętnej wkrętarce bezszczotkowej jest znacznie lepsza wydajność i komfort pracy w porównaniu z odpowiednikiem zasilanym silnikiem szczotkowym. Podobnie będzie w innych elektronarzędziach.
Aby się o tym przekonać, zajrzyj do sklepu z elektronarzędziami i porównaj wybrane narzędzia z jednej kategorii. Już po przejrzeniu samej specyfikacji będziesz w stanie określić, czy lepiej postawić na silnik szczotkowy czy bezszczotkowy.
Nie istnieją jednak mechanizmy bez wad. Dotyczy to też silników bezszczotkowych, które mimo wielu niekwestionowanych zalet mają kilka istotnych felerów.
Czy silnik bezszczotkowy ma wady?
Wadą silników bezszczotkowych, która od razu rzuca się w oczy, jest wyższa cena w porównaniu do konstrukcji ze szczotkami. Wynika to z tego, że technologię bezszczotkową stosuje się głównie w bardziej zaawansowanych urządzeniach. Najczęściej jednak dopłata wiąże się z lepszą jakością, komfortem pracy i wydajnością.
Kolejna wada dotyczy już samej budowy silników bezszczotkowych. Konstrukcje tego typu są znacznie bardziej skomplikowane, co w praktyce uniemożliwia samodzielne wykonanie napraw.
Jednak zadaj sobie pytanie, czy faktycznie jest to problem. Silniki bezszczotkowe są niemalże bezawaryjne. Dlatego też często montuje się je w trudno dostępnych miejscach. W takiej sytuacji bardziej skomplikowana budowa silników bezszczotkowych praktycznie traci na znaczeniu.
Skoro znasz już wady i zalety silników bezszczotkowych, powinieneś odpowiedzieć sobie na pytanie, która konstrukcja lepiej sprawdzi się u ciebie.
Elektronarzędzia wyposażone w silniki bezszczotkowe czy szczotkowe – które wybrać?
Znasz już różnice między silnikami szczotkowymi i bezszczotkowymi. Poniżej znajdziesz krótkie podsumowanie najważniejszych wad i zalet obu konstrukcji.
Zalety silników szczotkowych:
- niska cena,
- prosta budowa, która ułatwia naprawy,
- duży rynek części zamiennych.
Wady silników szczotkowych:
- wysoka awaryjność,
- konieczność regularnego serwisowania i wymieniania szczotek węglowych,
- gorsza kultura pracy (większy hałas, silniejsze drgania i wyższa emisja ciepła),
- niższa wydajność,
- większy pobór mocy.
Zalety narzędzi wyposażonych w silniki bezszczotkowe:
- bezawaryjność,
- brak konieczności regularnego serwisowania
- lepsza efektywność energetyczna,
- wyższa wydajność,
- poprawione bezpieczeństwo (brak iskrzenia),
- lepsza kultura pracy (cichsze działanie, niższa emisja ciepła),
- większa kontrola nad ruchem obrotowym.
Wady silników bezszczotkowych:
- wyższa cena,
- skomplikowana konstrukcja, która uniemożliwia samodzielne wykonywanie napraw.
W ogólnym rozrachunku urządzenia z silnikami szczotkowymi sprawdzą się, jeśli ponad wszystko przedkładasz cenę. Weź je pod uwagę, jeśli jesteś w stanie samodzielnie zająć się ich serwisowaniem (czyli m.in. regularną wymianą zużytych szczotek) i będziesz z nich korzystał raczej sporadycznie.
Jednak niższa cena może okazać się tylko pozorną oszczędnością. Koszty części zamiennych i serwisowania w dłuższej perspektywie sprawią, że używanie urządzeń zasilanych silnikami szczotkowymi stanie się uciążliwie drogie i nieopłacalne. Z tego powodu lepsze okażą się narzędzia z silnikami bezszczotkowymi. Choć są co do zasady droższe, to z pewnością dostrzegasz, że nie jest to znacząca wada na tle ich zalet. Silniki bezszczotkowe rzadziej ulegają awarii, są mocne, niezawodne i zużywają mniej energii.
W końcowym rozrachunku praktycznie zawsze okaże się, że warto zapłacić więcej. Szczególnie jeśli będą służyły ci na co dzień. Pamiętaj, sprzęt ma pomagać w pracy, a nie przeszkadzać. A to są w stanie zapewnić tylko porządne, wydajne urządzenia.
Sprawdź również inne nasze artykuły z kategorii dom.