מה זה מנוע בראשלס
בשנים האחרונות צצים יותר ויותר כלי עבודה עם מנועי בראשלס (brushless) – מה זה בעצם, ולמה זה טוב יותר מהמנועים הרגילים?
מנוע חשמלי הוא אלמנט פשוט אבל גאוני, המאפשר להפוך את החשמל האגור בסוללה או זורם בחוטים בקיר לכוח מכאני. המנוע החשמלי מאפשר לקדוח, לנסר, לשבור ולשייף דברים בהרבה פחות מאמץ וזמן מאשר אם היינו משתמשים בכוח השרירים. יש סוגים רבים של מנועים חשמליים, חלקם מותאמים לעבודה עם זרם/מתח חילופין (כמו זה שברשת הביתית) וחלקם מותאמים לעבודה עם זרם/מתח ישר (כמו בסוללות). בכתבה זו נעסוק רק במנועים העובדים על זרם ישר.
עיקרון הפעולה של מנוע חשמלי
מנוע חשמלי הופך זרם חשמלי לכוח מכאני על ידי המרתו לכוח מגנטי, וניצול כוח המשיכה בין מגנטים בעלי קוטביות (“צפון” ו"דרום") הפוכה. בכל מנוע חשמלי יש שני חלקים עיקריים – חלק קבוע, שדה (נקרא בדרך כלל Stator באנגלית), וחלק נייד, עוגן (Rotor באנגלית). על כל אחד מהחלקים יש מגנטים, שהמשיכה בינם מייצרת את הכוח ומכאן את התנועה של המנוע החשמלי. כדי שהמנוע החשמלי יסתובב בצורה רציפה, חובה שהמגנטים על אחד החלקים יהיו אלקטרו-מגנטים, משמע מגנטים היוצרים שדה מגנטי רק כאשר זורם דרכם זרם. הקוטביות של האלקטרו-מגנטים נקבעת על פי כיוון הזרם הזורם דרכם. ברמה הבסיסית, הרעיון הוא לשנות את זרימת החשמל דרך האלקטרומגנטים ככל שהמנוע מסתובב, כך שכל פעם המגנטים על העוגן ימשכו למגנטים הבאים בכיוון התנועה על השדה (ובמנועים המתוחכמים יותר, גם ידחו מהמגנטים הקודמים על השדה).
מנוע חשמלי מסורתי עם פחמים
במנוע החשמלי המסורתי לזרם ישר, שהומצא עוד במאה ה-19, הרכיב האחראי על ניתוב הזרם דרך האלקטרומגנטים נקרא קומיוטטור. זהו למעשה מתג רב-מגעים שמסתובב עם העוגן. מגעים חשמליים, שבדרך כלל עשויים מחומר מוליך רך כמו גרפיט (ולכן נקראים בעברית “פחמים”. באנגלית הם נקראים brushes, מברשות), מחליקים על הקומיוטטור כאשר הוא מסתובב, וסוגרים כל פעם מעגל דרך מגעים שונים. מדובר במנגנון גאוני בפשטותו, ללא רכיבים מתוחכמים, וניתן למעשה לבנות מנוע כזה לבד בבית (ויש ברשת לא מעט מדריכים המסבירים איך). אך למנוע זה גם חסרונות רבים הרלוונטיים לשימוש בו בכלי עבודה:
1. הפחמים נשחקים עם הזמן, ודורשים החלפה.
2. המגע בין הפחמים למגעים בקומיוטטור לא מושלם, וגורם לאובדן אנרגיה, מה שפוגע ביעילות הכלי – משמע המנוע יהיה פחות חזק עבור צריכת זרם נתונה, או יצרוך יותר זרם כדי לספק כח נתון. במילים אחרות – הסוללה תחזיק פחות זמן.
3. המגע הלא מושלם בין הפחמים למגעים יוצר ניצוצות – עניין שעשוי להיות מסוכן כאשר עובדים בסביבת חומרים דליקים כגון אדי בנזין, אדי צבע וכדומה. הניצוצות הללו גם יוצרים “רעש אלקטרוני”, שעשוי להפריע לעבודת מכשירים שונים.
4. החיכוך בין הפחמים לקומיוטטור גוזל חלק מכח המנוע, מה שפוגע גם כן ביעילות.
5. בזמן שהפחמים עוברים בין המגעים, יש נפילה במתח – מה שגורם לאובדן אנרגיה. בעיה זו גם מגבילה את מהירות הסיבוב של מנועי פחמים.
6. מנגנון הפחמים תופס נפח גדול יחסית, וגורם למנוע להיות גדול יותר.
הפתרון – מנוע נטול פחמים/מברשות brushless
בשנות השישים, עם התפתחות תעשיית האלקטרוניקה, הומצא המנוע “נטול המברשות”, בו מחליף “מוח” אלקטרוני את המגעים המכאניים של הפחמים והקומיוטטור. חיישן על השדה מזהה את מיקום העוגן ומעביר את המידע למוח האלקטרוני, שמנתב בהתאם את הזרם לאלקטרומגנטים השונים על השדה.
מנוע זה אומנם כולל רכיבים אלקטרוניים “מסובכים”, אך למעשה מדובר בפריטים פשוטים מאוד ואמינים מאוד. מצד שני, נחסך הצורך בפחמים הנשחקים והבעייתיים, ומתקבל מנוע קומפקטי יותר, חזק יותר ויעיל יותר, שיכול להסתובב מהר יותר ומבלי לייצר ניצוצות מסוכנים. המשמעות היא שכלי בגודל נתון ועם סוללה נתונה יעבוד יותר זמן ויספק יותר כח עבודה ביחס לכלי זהה עם מנוע מסורתי. בנוסף, כלים כאלו יהיו בטוחים יותר לעבודה בסביבת חומרים דליקים, ויפריעו פחות לפעולת כלים הרגישים לרעש אלקטרוני.
למעשה החיסרון היחיד של מנוע נטול פחמים הוא העובדה שמנועים אלו עדיין יקרים יותר לייצור מאשר מנועים מסורתיים, ולכן מחיר הכלים העושים שימוש במנועי בראשלס הוא גבוה יותר. אולם עבור מי שעובד עם הכלים בצורה אינטנסיבית היתרון באמינות, באורך החיים וגם בביצועים ובמשקל, שווים בהחלט את ההשקעה.
למוצרים באתר שעובדים עם מנוע בראשלס לחצו כאן
