رایج‌ترین نوع موتور در صنعت ابزارهای برقی، موتورهای یونیورسال (با جاروبک کربنی) هستند. “فرکانس بالا” به موتورهایی اشاره دارد که با فرکانسی بالاتر از فرکانس معمولی 50 یا 60 هرتز کار می‌کنند. ابزارهای برقی با فرکانس بالا کارایی بیشتری دارند، یعنی برای همان مقدار جریان ورودی، توان خروجی بیشتری تولید می‌کنند و عملکرد بهتری دارند. همچنین این ابزارها وزن کمتری دارند و سرعت آنها قابل کنترل‌تر است. در کنار این ویژگی‌ها، طول عمر بیشتری نیز دارند. بنابراین، این فناوری انتخابی عالی است زمانی که به حداکثر کارایی و عملکرد نیاز دارید.
آیا تاکنون فکر کرده‌اید که موتورهای فرکانس بالا چه ویژگی‌هایی دارند و مزایای آنها نسبت به موتورهای یونیورسال معمولی چیست؟
بالاترین کارایی ممکن
فناوری موتور سنکرون با آهنربای دائم AGP (PMSM) دارای کارایی عملیاتی بسیار بالا، چگالی گشتاور بالا، تحویل گشتاور روان و عملکرد دینامیکی بالا تحت بار است. AGP یکی از معدود تولیدکنندگان در صنعت ابزارهای برقی است که از این فناوری استفاده می‌کند. موتورهاى PMSM در بار کامل به کارایی شگفت‌انگیز 90% دست می‌یابند، در حالی که موتورهای دور بالا یا موتورهای سوئیچ‌شده رلوکتانس (SR) رقبا به‌طور متوسط 75% کارایی دارند و موتورهای کربن براش (موتورهای یونیورسال) به‌طور متوسط تنها 60% کارایی دارند.
حداکثر توان خروجی و حداکثر عملکرد
به‌خاطر کارایی بالای خروجی، موتور PMSM می‌تواند از جریان موجود بیشترین استفاده را ببرد و بالاترین توان خروجی و عملکرد را ارائه دهد. برای مثال، خروجی موتور کرگیر DM20 بیش از 3300 وات با ورودی تک‌فاز 230 ولت و 3700 وات (16 آمپر) است. برای اینکه یک موتور یونیورسال معمولی به این سطح از خروجی برسد، نیاز به ورودی تقریباً 5500 وات خواهد داشت که معادل 24 آمپر است!
بالاترین نسبت توان به وزن
در شرایطی که باید ابزار را هرچه سبک‌تر ساخت، یک موتور PMSM کوچک می‌تواند همان میزان قدرتی که یک موتور یونیورسال سنگین‌تر تولید می‌کند، فراهم کند. این باعث می‌شود وزن کلی ابزار به طور قابل توجهی کاهش یابد. به‌طور مثال، سنباده‌زن دیوار SB9 سبکترين سنباده‌زن دیواری در صنعت است، در حالی که موتور ۴۵۰ واتی PMSM آن قدرت بیشتری نسبت به یک موتور یونیورسال ۶۵۰ واتی تولید می‌کند.
مقایسه و خرید محصولات پرفروش:
دامنه وسیع سرعت عملیاتی
موتورهای یونیورسال زمانی که سرعتشان از طریق کاهش ولتاژ الکترونیکی تنظیم می‌شود، قدرت زیادی را از دست می‌دهند و به راحتی داغ می‌شوند، که این موضوع دامنه سرعت قابل استفاده آنها را در مواقعی که به عملکرد حداکثری نیاز است، به شدت محدود می‌کند. موتورهای فرکانس بالا هنگامی که سرعت آنها کم می‌شود، عملکرد خوبی دارند. در این موتورها، برای کاهش سرعت، فرکانس تغییر می‌کند، نه ولتاژ. به این ترتیب، موتور می‌تواند در سرعت‌های مختلف، حتی با بار کامل، به خوبی کار کند و این امکان را می‌دهد که در محدوده وسیعی از سرعت‌ها (بر اساس تنظیمات دنده‌ها) عملکرد مطلوبی داشته باشد.
ساختار کاملاً بسته
موتورهای یونیورسال برای خنک شدن به جریان هوا نیاز دارند، بنابراین باید منافذی داشته باشند که هوای محیط وارد موتور شود. اما این منافذ باعث می‌شود که گرد و غبار، آب یا مواد مایع مانند دوغاب وارد موتور شوند و در نتیجه عمر موتور کاهش یابد. موتورهای با فرکانس بالا می‌توانند به‌طور کامل بسته و محصور طراحی شوند، به‌طوری‌که جریان هوا یا آب برای خنک‌کردن موتور، اطراف قسمت‌های داخلی آن حرکت می‌کند. این موتورها می‌توانند به دو روش خنک‌کاری با هوا یا آب عمل کنند. در هر دو روش، فضای داخلی موتور از محیط بیرون جدا است و به همین دلیل، خطر ورود آلودگی‌ها مانند گردوغبار، آب یا گل و لای به داخل موتور کاهش می‌یابد. در میان این دو روش، خنک‌سازی با آب، کارآمدتر و مؤثرتر است.
عدم وجود جاروبک برای طول عمر بیشتر
موتورهای فرکانس بالا به دلیل اینکه از روش الکترونیکی برای تغییر جهت جریان (کموتاسیون) استفاده می‌کنند، نیازی به جاروبک‌های کربنی ندارند. این جاروبک‌ها در موتورهای معمولی برای انتقال برق به قسمت‌های متحرک موتور استفاده می‌شوند، ولی به مرور زمان فرسوده می‌شوند و نیاز به تعویض دارند. به‌دلیل نبود این جاروبک‌ها در موتورها با فرکانس بالا، دیگر مشکلی به نام فرسودگی جاروبک‌ها وجود ندارد و بنابراین عمر مفید این موتورها بیشتر است. این باعث می‌شود که یک موتور فرکانس بالا تقریباً ۱۰ برابر بیشتر از یک موتور یونیورسال عمر کند. موتورهای فرکانس بالا قادرند دوره‌های کاری طولانی را تحت شرایط سخت تحمل کنند.
نتیجه‌گیری
مزایای موتورهای فرکانس بالا و PMSM شرکت AGP واقعاً جذاب هستند. تنها نقطه ضعف این فناوری، هزینه بالاتر تولید آنها است که اجتناب‌ناپذیر است. تجهیزات کنترل الکترونیکی پیشرفته و قطعات خاص از جنس آهنربای دائم با مواد نادر، به طور ذاتی گران‌قیمت هستند. در شرایطی که ویژگی‌های خاص موتورهای فرکانس بالا (مثل کارایی بالا، عمر طولانی، و کنترل سرعت دقیق) نیاز نباشد، همچنان ابزارهایی که از موتورهای یونیورسال استفاده می‌کنند، پرکاربردترین و رایج‌ترین ابزارها در بازار خواهند بود.
منبع: www.agp-powertools.com
Why Choose PMSM High Frequency Technology?
Have you ever wondered what high frequency motors are, and what their advantages over conventional universal motors are?
Why choose PMSM high frequency technology?
The most common motor type in the powertool industry is the traditional (carbon brush type) universal motor. High frequency refers to motors which run at a higher frequency than the conventional 50 or 60 Hz. High frequency power tools have much higher efficiency, meaning higher output for the same current input, and superior performance with lighter weight. All this combined with superior speed controllability and longer tool life make high frequency a fantastic choice when maximum performance is needed.
Highest possible efficiency
AGP’s permanent magnet synchronous motor technology (PMSM) has extremely high operational efficiency, high torque density, smooth torque delivery, and high dynamic performance under load. AGP is the one of the only manufacturers in the power tool industry employing this technology. AGP’s PMSM motors achieve an astounding 90% efficiency at full load, while competitors’ high cycle induction or switched reluctance (SR) motors on average achieve about 75%, and universal motors on average achieve about 60% efficiency.
Maximum power output and performance
As a result of its high output efficiency, the PMSM motor can make the most of the available current. For example, the output of the DM20 diamond core drill motor is over 3300 W on single phase 230 V 3700 W(16 A) input. For a typical universal motor to match that level of output, it would need almost 5500 W input, which would be 24 Amperes!
AGP DM20 High-Frequency Brushless Diamond Core Drilling Motor
Highest power-to-weight ratio
In situations where it is crucial to make a tool as light as possible, a very small PMSM motor can achieve equal the power output as a much heavier universal motor, leading to astonishing weight savings. An example of this is the SB9 drywall sander. It is the lightest drywall sander in the industry, yet its 450 W PMSM motor puts out more power than a 650W universal motor.
AGP SB9 Brushless Drywall Sander
Wide operational speed range
Universal motors lose a lot of power and easily overheat when their speed is electronically reduced by varying the voltage, severely limiting their usable speed range when maximum performance is required. A special characteristic of high frequency motors is that they perform very well when their speed is reduced, since the frequency is changed rather than the voltage, and this makes it possible to operate the motor at full load in a very wide speed range in any given mechanical gear ratio.
Totally enclosed construction
Universal motors need to have vents open to the environment to allow air flow to cool the motor. Inevitably, contaminants, such as dust, water or slurry will be sucked into the air inlets, shortening the life of the motor. A high frequency motor can be totally enclosed, with cooling flowing around the outside of the stator. They can either be air-cooled or water-cooled, and in either case, the inside of the motor will be totally enclosed. Water cooling is the most efficient cooling method.
Brushless for much longer life
Since high frequency motors are electronically commutated, they do not use carbon brushes, and this eliminates a key maintenance requirement and primary source of wear suffered by universal motors. This allows a high frequency motor to last about 10 times longer than a universal motor. High frequency motors can tolerate very long duty cycles under harsh conditions.
Conclusion
The advantages of AGP’s PMSM high frequency motors are truly compelling. The only drawback to this technology is the unavoidable increased cost to produce them. The sophisticated control electronics and special rare-earth permanent magnet components are inherently expensive.
Therefore, in cases where the special characteristics of high frequency are not needed, there will always be a need for power tools with universal motors and they will continue to be the most common type on the market.
