Стоит ли переходить на технику с бесще­точными двигате­лями?

Ваши коллеги правы: бесщеточные двигатели в любой технике действительно гораздо экономичнее, производительнее и медленнее изнашиваются.

При этом такие модели дороже и сложнее устроены. Значит, их будет тяжелее починить.

Расскажу о плюсах и минусах бесщеточных моторов в сравнении с традиционными — коллекторными или щеточными.

Двигатель называют бесщеточным, или бесколлекторным, потому что в его конструкции вместо механических щеток и коллектора  электронная схема. В инструкциях к таким устройствам можно встретить сокращение BLDC — от англ. brushless direct current, что в переводе означает «бесщеточный двигатель постоянного тока».

Отсутствие подвижных щеток в двигателе позволяет снизить трение, износ и искрообразование. Благодаря этому такие моторы и, соответственно, сами устройства служат дольше.

Техника с бесколлекторными двигателями функционирует за счет взаимодействия магнитов на роторе и обмоток на статоре. Управляет этим движением электронный контроллер. Расскажу подробнее об этих компонентах.

Ротор — единственная вращающаяся часть двигателя. Внутри ротора или на нем устанавливают один или несколько постоянных магнитов. Они создают магнитное поле, которое приводит двигатель в работу.

Статор — неподвижная часть двигателя, которая окружает ротор. Он состоит из обмоток или катушек, через которые проходит электрический ток, создающий вращающееся магнитное поле  .

Контроллер — мозг двигателя. Он управляет подачей тока и определяет, когда и какие обмотки активировать, чтобы магнитное поле создавалось в нужный момент. Контроллер регулирует скорость и направление вращения ротора.

Датчики работают как глаза контроллера. Они отслеживают положение ротора и передают эту информацию в режиме реального времени. Благодаря этим данным контроллер своевременно подает ток на нужные катушки и обеспечивает плавное вращение ротора.

Основное отличие в том, что в бесколлекторном двигателе не используются щетки для передачи электрического тока на ротор. Именно из-за щеток и появляются основные проблемы: трение, износ и потребность в регулярном обслуживании.

Эффективность. Бесщеточные двигатели используют меньше энергии для выполнения той же работы, что и коллекторные. Это особенно важно для техники, которая работает от аккумулятора. Например, если у вас есть электродрель с бесщеточным двигателем, она проработает на одной зарядке дольше, чем аналогичная модель того же бренда с щеточным мотором.

Износ. Из-за отсутствия щеток, которые требуют постоянной замены, бесщеточные двигатели изнашиваются значительно медленнее. То есть дрель или шуруповерт с бесколлекторным двигателем прослужит дольше. Это особенно важно при интенсивной эксплуатации, если вы профессионально занимаетесь строительными работами или в принципе хотите купить инструмент, который прослужит дольше.

Безопасность. В бесколлекторных двигателях нет щеток, которые могут искрить при работе, что особенно критично на высоких скоростях. В итоге риск возгорания сводится к минимуму и делает такие двигатели безопаснее. В первую очередь это касается мест, где есть легковоспламеняющиеся материалы, например строительных площадок, мастерских или заводов. Поэтому производители чаще ставят бесщеточные двигатели в инструменты и спецоборудование, где важна повышенная безопасность.

Скорость. Благодаря точному электронному управлению и отсутствию трения щеток бесколлекторные двигатели достигают более высоких скоростей. Это важно для инструментов, где высокая скорость позволяет быстрее справляться с задачами.

Мощность. В отличие от коллекторных бесщеточные двигатели выдают большую мощность при тех размерах и весе устройства. Это возможно благодаря более эффективному использованию электроэнергии и отсутствию потерь, вызванных трением.

Инструменты с бесщеточными двигателями могут работать с более твердыми материалами и справляться с большими нагрузками, что делает их универсальными.

Шум. Бесколлекторные двигатели работают гораздо тише, ведь в них нет щеток, которые создают шум при трении о коллектор. Разница в уровне шума важна и ощутима, например, если ремонт или сбор мебели затянулся: с бесщеточным шуруповертом вы с большей вероятностью избежите критики соседей. Проверено на практике: во время одного из переездов пришлось собирать икеевский стол и комплект стульев в два часа ночи.

Вибрации. Из-за отсутствия трения между щетками и коллектором бесщеточные двигатели создают меньше вибраций. Это уменьшает износ других деталей в устройстве, продлевает срок службы техники и делает работу более комфортной для пользователя. Например, минимальные вибрации в шуруповертах позволяют выполнять работу более точно и меньше уставать, если нужно собрать шкаф, стол и комод за один присест.

Цена обслуживания. Из-за меньшего количества подвижных частей бесщеточные двигатели ломаются реже, но ремонт при этом дороже. Щетки в коллекторных двигателях требуют частой замены, но сделать это можно самостоятельно или менее затратно.

Частота обслуживания в большинстве случаев зависит от того, как вы будете использовать шуруповерт. Если планируете доставать его пару раз в год, вряд ли заметите разницу в стоимости ремонта.

Цена инструмента. Бесщеточные двигатели обычно дороже, чем коллекторные, что сказывается на цене самого инструмента. Но эта разница часто компенсируется долговечностью и повышенной эффективностью.

На маркетплейсе цены на шуруповерт с аккумулятором в комплекте и щеточным двигателем стартуют от 1500 ₽, с бесщеточным в той же комплектации — от 3100 ₽.

Бесколлекторные двигатели ставят не только в инструменты. Их можно встретить в домашней технике.

Дроны и квадрокоптеры. Бесщеточные двигатели — сердце современных дронов. Они легкие, компактные, позволяют летать дольше, дают свободу для точных маневров, отвечают за стабильное и плавное вращение винтов. Это особенно важно для коптеров, которые должны точно удерживать позицию в воздухе и быстро реагировать на команды управления.

Вентиляторы. Бесколлекторные двигатели позволяют технике работать практически бесшумно и экономично в плане энергопотребления. Например, в Xiaomi Mijia Floor Fan бесщеточный двигатель обеспечивает высокую скорость вращения и дальность подачи воздуха до 12 метров.

Стиральные и сушильные машины. Помимо более тихой работы и экономии электроэнергии бесщеточные двигатели позволяют использовать больше программ стирки, как, например, в Weissgauff WM 998. Благодаря этим моторам можно точно контролировать скорость вращения барабана, что помогает подобрать оптимальные режимы для разных типов тканей.

Фены и стайлеры. Например, в Dyson Supersonic бесколлекторный мотор позволяет выдавать быстрый и мощный поток воздуха при минимальном уровне шума и вибраций. Такой подход сокращает время сушки и укладки, а еще бережет волосы.

Пылесосы. Бесщеточные двигатели используют в автомобильных, вертикальных, моющих и роботах-пылесосах. Такие моторы обеспечивают более высокую мощность, практически бесшумную работу и позволяют устройству убрать большую площадь на одном заряде.

Роботы — мойщики окон. Бесколлекторные двигатели надежно удерживают устройство на вертикальных поверхностях. Благодаря современному типу мотора мойщики быстрее и эффективнее справляются с чисткой окон и зеркал. Пример — квадратный Hobot-298 Ultrasonic.

Электрические зубные щетки и ирригаторы. Например, в Oclean X Pro бесколлекторный двигатель позволяет выдавать до 84 000 движений в минуту для эффективной и бережной чистки зубов. При этом уровень шума во время работы щетки с таким мотором будет невысоким, а срок службы больше, чем у коллекторных аналогов.

Электросамокаты. Например, Xiaomi Mi Electric Scooter благодаря бесщеточному двигателю может подниматься в гору под углом 14°, ехать с плавным ускорением до 25 км/ч и проезжать на одном заряде до 30 км.

Если вы планируете пользоваться техникой пару раз в год и не будете ее перегружать, можно сэкономить и взять устройство с щеточным двигателем.

Если планируете нагружать технику по полной и использовать ее на регулярной основе, можно переплатить и взять устройства с более надежными бесщеточными двигателями.