Comparação de vantagens e desvantagens entre esquemas de motores com e sem escova

Um motor CC escovado produz um torque máximo em repouso, que diminui linearmente com o aumento da velocidade. Os motores sem escova podem superar algumas das limitações dos motores com escova; Eles incluem maior eficiência e menor sensibilidade ao desgaste mecânico. Esses benefícios vêm ao custo de sistemas eletrônicos de controle potencialmente menos robustos, mais complexos e mais caros.
Os motores sem escova típicos possuem ímãs permanentes que giram em torno de uma armadura fixa, eliminando o problema de conectar a corrente a uma armadura móvel. Um controlador eletrônico substitui o componente escova/comutador do motor DC sem escovas, que alterna constantemente a fase dos enrolamentos para manter o motor funcionando. O controlador realiza uma distribuição de energia de temporização semelhante usando um circuito de estado sólido em vez de um sistema de escova/comutador.
Os motores CC sem escovas oferecem diversas vantagens em relação aos motores CC sem escovas, incluindo alta relação torque-peso, maior torque por watt (maior eficiência), maior confiabilidade, menor ruído, maior vida útil (corrosão sem escovas e do comutador), eliminação de faíscas ionizantes de comutadores e redução geral da interferência eletromagnética (EMI). Como não há enrolamentos no rotor, eles não estão sujeitos à força centrífuga e, como os enrolamentos são suportados pela carcaça, podem ser resfriados por condução e não necessitam de fluxo de ar dentro do motor para resfriá-los. Isto, por sua vez, significa que o interior do motor pode ser completamente fechado e protegido contra sujeira ou outras substâncias estranhas.
A comutação do motor sem escova pode ser implementada em software usando um microcontrolador ou computador microprocessador, em hardware analógico ou em firmware digital usando um array de portas programáveis ​​em campo (FPGA). A reversão com componentes eletrônicos em vez de escovas permite maior flexibilidade e funcionalidade não disponíveis em motores CC com escovas, incluindo limites de velocidade, operação em "micropassos" para controle lento e/ou preciso do motor e manutenção do torque em repouso. O software do controlador pode ser customizado para motores específicos para uso na aplicação, resultando em maior eficiência de comutação.
A potência máxima aplicada a um motor sem escovas é amplamente limitada pelo calor, e muito calor enfraquecerá o ímã e danificará as propriedades de isolamento dos enrolamentos.
Os motores sem escova são mais eficientes do que os motores sem escova quando se trata de converter eletricidade em energia mecânica. Esta melhoria deve-se em grande parte à frequência da corrente de comutação determinada pelo feedback do sensor de posição. O benefício adicional se deve à ausência de escovas, o que reduz a perda de energia mecânica por atrito. Os ganhos de eficiência são maiores nas áreas sem carga e com carga baixa da curva de desempenho do motor. Sob altas cargas mecânicas, a eficiência dos motores sem escovas e dos motores com escovas de alta qualidade é comparável.
Os ambientes e requisitos para os fabricantes usarem motores CC sem escovas incluem operação livre de manutenção, alta velocidade e riscos de faíscas ou potencialmente afetar a operação de equipamentos eletronicamente sensíveis.
A estrutura de um motor sem escova pode ser semelhante à de um motor de passo. Ao contrário dos motores de passo, os motores sem escova são normalmente usados ​​para produzir rotação contínua. Os motores de passo geralmente não incluem sensores de posição do eixo para feedback interno da posição do rotor. Em vez disso, o controlador de passo dependerá de sensores para detectar a posição do dispositivo que está sendo acionado. Freqüentemente, eles param quando o rotor está em uma posição angular definida, enquanto ainda produzem torque. Um sistema de motor sem escovas bem projetado também pode ser mantido em zero RPM e torque limitado.