محرك التيار المستمر بدون فرش ليس المنتج الأقدم ، ولكنه تم تطويره على أساس المحرك المصقول ، وهيكله أكثر تعقيدًا من المحرك المصقول.
يتكون محرك DC بدون فرش من جسم محرك وسائق. إنه يختلف عن محرك DC المصقول. لا يستخدم محرك DC بدون فرشاة جهاز فرشاة ميكانيكي ، ولكن محرك متزامن مغناطيسي دائم ذو موجة مربعة يتم التحكم فيه ذاتيًا ، ويتم استخدام مستشعرات Hall بدلاً من الكربون. يستخدم عاكس الفرشاة NdFeB كمادة مغناطيسية دائمة للعضو الدوار.
ومع ذلك ، في القرن الماضي ، عندما ولد المحرك الكهربائي ، كان المحرك الكهربائي العملي المنتج في شكل بدون فرش.
أربعينيات القرن الثامن عشر: بدأ اختراع المحرك الكهربائي
ظهرت النماذج المبكرة للآلات الكهربائية لأول مرة في أربعينيات القرن الثامن عشر من خلال عمل الراهب والعالم البينديكتين الاسكتلندي أندرو جوردون. واصل علماء آخرون ، مثل مايكل فاراداي وجوزيف هنري ، تطوير آلات كهربائية سابقة ، وتجريب الحقول الكهرومغناطيسية واكتشاف كيفية تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
1832: اختراع أول محرك يعمل بالتيار المستمر
في عام 1832 ، اخترع الفيزيائي البريطاني ويليام ستورجون أول محرك يعمل بالتيار المستمر يمكن أن يوفر طاقة كافية لقيادة الآلات ، ولكن تطبيقه كان محدودًا للغاية نظرًا لانخفاض إنتاجه من الطاقة.
1834: صنع أول محرك كهربائي حقيقي
على خطى Sturgeon ، دخل Thomas Davenport من ولاية فيرمونت التاريخ عندما اخترع أول محرك كهربائي رسمي يعمل بالبطارية في عام 1834. كان أول محرك كهربائي بطاقة كافية لأداء المهمة ، واستخدم اختراعه لتشغيل مطبعة صغيرة .
في عام 1837 ، حصل توماس دافنبورت وزوجته إميلي دافنبورت على أول براءة اختراع لمحرك يعمل بالتيار المستمر.
لكن تصميم محركهم لا يزال يعاني من نفس مشاكل القوة والكفاءة مثل William Sturgeon. ولسوء الحظ ، نظرًا لارتفاع تكلفة طاقة البطارية ، أفلس توماس ولم تكن الآلة متاحة تجاريًا.
1886: اختراع محرك DC العملي
في عام 1886 ، تم تقديم أول محرك DC عملي يمكن أن يعمل بسرعة ثابتة مع وزن متغير. كان فرانك جوليان سبراغ مخترعها ، وكان هذا المحرك هو الذي وفر الحافز للاستخدام الواسع النطاق للمحركات في التطبيقات الصناعية.
من الجدير بالذكر أن هذا المحرك العملي يستخدم شكلًا بدون فرش ، وهو محرك غير متزامن على شكل قفص السنجاب AC ، والذي لا يزيل الشرر وفقدان الجهد عبر اللفات فحسب ، بل يمكنه أيضًا توصيل الطاقة بسرعة ثابتة. ومع ذلك ، فإن المحركات غير المتزامنة بها العديد من العيوب التي لا يمكن التغلب عليها ، لذا فإن تطوير تكنولوجيا المحركات يكون بطيئًا.
بعد وقت قصير من ولادة المحرك بدون فرش ، اخترع الناس محرك الفرشاة DC. نظرًا لهيكله البسيط ، وسهولة الإنتاج والمعالجة ، والصيانة المريحة والتحكم السهل ، أصبح محرك الفرشاة DC هو السائد في ذلك الوقت بمجرد ظهوره.
1887: براءة اختراع المحرك التعريفي AC
في عام 1887 ، اخترع نيكولا تيسلا المحرك التعريفي بالتيار المتردد وحصل على براءة اختراع بنجاح بعد عام. لم يكن مناسبًا لمركبات الطرق ، ولكن تم تعديله لاحقًا بواسطة مهندسي Westinghouse. في عام 1892 ، تم تصميم أول محرك حثي عملي ، تلاه دوار دوار متعرج ، مما يجعل المحرك مناسبًا لتطبيقات السيارات.
1891: تطوير المحرك ثلاثي الأطوار
في عام 1891 ، بدأت شركة جنرال إلكتريك في تطوير محركات تحريضية ثلاثية الطور. للاستفادة من تصميم دوار الجرح ، وقعت جنرال إلكتريك وويستنجهاوس اتفاقية ترخيص مشتركة في عام 1896.
1955: بدأ عصر المحركات التي تعمل بالتيار المستمر عديمة الفرشاة
في عام 1955 ، الولايات المتحدة د. هاريسون وآخرون. تقدمت بطلب للحصول على أول براءة اختراع لاستبدال الفرشاة الميكانيكية لمحركات التيار المستمر المصقول بدوائر تبديل الترانزستور ، والتي كانت بمثابة ولادة لمحركات التيار المستمر عديمة الفرشاة. ومع ذلك ، لم يكن هناك جهاز للكشف عن موضع الدوار في ذلك الوقت ، ولم يكن للمحرك قدرة على بدء التشغيل.
1962: اختراع أول محرك يعمل بالتيار المستمر عديم الفرشاة (BLDC)
بفضل التقدم في تكنولوجيا الحالة الصلبة في أوائل الستينيات ، في عام 1962 ، اخترع TG Wilson و PH Trickey أول محرك DC بدون فرش (BLDC) ، والذي أطلقوا عليه "محرك DC مع تبديل الحالة الصلبة". أحد العناصر الأساسية للمحرك عديم الفرش هو أنه لا يتطلب مبدلًا ماديًا ، مما يجعله الخيار الأكثر شيوعًا لمحركات أقراص الكمبيوتر والروبوتات والطائرات.
استخدموا عناصر Hall لاكتشاف موضع الدوار والتحكم في تبديل تيار اللف ، مما جعل محرك التيار المستمر بدون فرش عمليًا ، ولكن محدودًا بسعة الترانزستور ، كانت قوة المحرك صغيرة نسبيًا.
السبعينيات حتى الوقت الحاضر: التطور السريع لتطبيقات محركات التيار المستمر بدون فرش
منذ السبعينيات ، مع ظهور أجهزة أشباه موصلات الطاقة الجديدة (مثل GTR ، MOSFET ، IGBT ، IPM) ، التطور السريع لتكنولوجيا التحكم في الكمبيوتر (MCU ، DSP ، نظرية التحكم الجديدة) ، والتطور السريع للأداء العالي النادر مواد المغناطيس الدائم للأرض (مثل السماريوم مع ظهور الكوبالت ، NdFeB) ، تطور محرك التيار المستمر عديم الفرشاة بسرعة واستمرت السعة في الزيادة.
بعد ذلك ، مع إدخال محرك Mac الكلاسيكي DC بدون فرش وسائقه في عام 1978 ، وتطوير محرك بدون فرش ذو موجة مربعة ومحرك DC بدون فرش في الثمانينيات ، بدأ المحرك عديم الفرشاة حقًا في الدخول إلى المرحلة العملية وتطور بسرعة .