Fırçalı DC Motor Nedir? Brush DC Motor Çalışma Prensibi

Fırçalı DC motor: DC motorların rotorlarındaki manyetik alan, elektrik akımının etkisi ile meydana gelir. Hareketli olan rotor kısmına akım, sabit bir iletken tel üzerinden verilmez. Çünkü motor dönerken iletken tel motor miline sarılır. Kollektör ve fırça denilen bir mekanizma ile motorun hareketli olan kısmına akım aktarılır. Kollektör ve fırça kullanılan bu tip motorlara fırçalı DC motor (Brush dc motor) adı verilir.

Fırçalı DC Motor Çalışma Prensibi

Fırçalı DC motor nasıl çalışır? Motorun rotor üzerinde bobinleri vardır. Motorun ana gövdesinde (statör)  ise mıknatıslar (magnet) yer alır. Bu mıknatısın, bir yönü pozitif + N, diğer yönü ise negatif – S kalıcı mıknatıslardır. Rotor mili üzerinde yer alan bobinlere kollektör ve fırçalar (kömür) yardımıyla elektrik akımı uygulanır. Uygulanan elektrik akımı bobinlerde manyetik alan meydana getirir.

Magnetlerin manyetik alanı ile bobinlerin oluşturduğu manyetik alan (magnetic field) sürekli çakışacak şekilde bir etki gösterir. Rotorun sol tarafı, sol taraftaki stator mıknatısından, sağ taraftaki mıknatısa doğru itilir. Rotorun sağ tarafı sağ mıknatıstan sol tarafa doğru itilir. Rotor çevresindeki manyetik alanın polaritesi sürekli değişerek, motor mili sürekli olarak dönmeye başlar. Bundan dolayı mil hareket etmiş olur. Fırçalı DC motorların, iki terminali arasındaki gerilim değiştirilerek hız kontrolü sağlanabilir.

Fırçalı DC motorlar doğrudan mil çıkışına monte edilebilirler. Ayrıca üzerlerinde redüktör (şanzıman, dişli kutusu) de bulundurabilirler. Redüktörün kullanım amacı, motor devir hızını azaltarak daha yüksek tork sağlamaktır. Tam tersi şekilde çalışan, yani momenti azaltan ve devir sayısını arttıran dişli sistemleri de vardır.

Fırçalı DC Motor Avantajı

Fırçalı DC motorlar seri üretilir ve yaygın olarak kullanılır, diğer motor türlerinden  ucuzdur. Motora uygulanan gerilimin büyüklüğü ve yönü değiştirilerek hız ve yön kontrolü yapılabilir. Küçük boyutlu DC motorları microcontroller ile sürmek için L293D gibi sürücü entegreler kullanılır. Sürücü devresi basit, kullanımı kolay ve fiyatı uygundur.

Fırçalı DC Motor Dezavantajı

Fırçalar motor çalışırken devamlı rotor miline sürtündüğü için, bu fırçalar zamanla aşınır. Bu fırçalar karbon veya bakırdan imal edilir. Randımanlı çalışması için motorların fırçaları kolayca değiştirilebilecek şekilde tasarlanmıştır. Ayrıca sürtünme ısı meydana getirdiğinden fırçalı motorların verimleri fırçasız motorlara göre daha düşüktür. Fırçalı motorların bakıma ihtiyaçları vardır. Aşınan parçalarının periyodik olarak değiştirilmesi gerekir.

Günümüzde motor sürücü entegreleri ile fırçalı DC motor imalatı yapılmaktadır. Bu motorlardan; yüksek dinamik ivmelenme, düşük atalet momenti, bakım istemeyen, sağlam tasarım, redüktör, fren, tako, encoder montajı ve yüksek verim alma imkanı vardır.

Fırçalı DC Motor Parçaları

Fırçalı DC motorlar gövdelerindeki manyetik alanın kaynağına göre iki gruba ayrılır.

• Sabit magnet motor (mıknatıslı)
• Elektromıknatıslı motor

Bütün motorlarda, motorları meydana getiren parçalar hemen hemen aynıdır. Fırçalı DC motor parçaları;

Rotor (Endüvi)

Rotor; DC motor , DC dinamo ve AC seri motorun dönen bölümüdür. Rotor, 0,3- 0,7 mm kalınlığında çelik saclardan yapılır. Silindirik gövde üstüne açılan ve oluklara yerleştirilen sargılardan meydana gelir. Rotor sargılarının uçları, bakır dilimlerden yapılır ve üstüne fırçaların temas ettiği bölüme (kollektöre) bağlanır.

Gövde (Statör)

AC motor veya DC motorlarda N-S kutuplarının meydana getirilmesi için yapılan sargıların yerleştirildiği bölüme statör denir. Küçük motorların statörleri doğal mıknatıstan yapılır. Yüksek güçlü motorların statörleri bobinler ile meydana getirilir. Statörleri gövde içerisine oturtulur. Statörün içinde doğal mıknatıs olabileceği gibi elektromıknatıs da olabilir.

Motor Yan Kapakları

Kapaklar ve statör motoru dışarının olumsuz etkilerinden korumak için demir, demir alaşımı veya alüminyumdan yapılır. Rotorun statör içinde merkezi olarak monte olma görevini kapaklar yapar.

Fırçalar ve Donanımları

AC ve DC ile çalışan kollektörlü motorların kollektöre temas ederek elektrik akımının iletilmesini sağlar. Bu parçalara fırça (kömür) adı verilir. Fırça (brush), motorun gerilim ve akım değerine göre değişik özelliklerde sert, orta sert, yumuşak karbon, karbon bakır alaşımlı vb. imal edilirler.

Motor kömürlerinin kollektöre düzgün bir şekilde basmasını sağlamak için baskı yayları kullanılmaktadır. Kullanıldıkça zaman içerisinde fırça arızaları meydana gelir. Fırçalar aşınır ve biter. Fırçaların bittiği şöyle anlaşılır; kollektör de aşırı ark (kıvılcım) meydana gelir ve motorun sesi değişir. Bu kıvılcım bazen ozon gazı meydana getirir.

Fırçalı DC Motor Kullanım Alanları

Kalkınma momenti yüksek ve sabit devir sayılı yerlerde kullanılır.

• Vantilatör, aspiratör ve tulumbalar, kâğıt fabrikaları,
• Dokuma tezgâhları, gemi pervaneleri,
• Matbaa makineleri ve asansörler kullanım alanları içerisindedir.

Fırçalı dc motor fiyatları kullanım alanları, kapasite ve markalarına göre değişmektedir.