Mikä on harjaton moottori?

Harjaton moottori on tasavirralla (DC) toimiva sähkömoottori. Vaikka se on kalliimpi kuin tavallinen sähkö- tai harjattu moottori, sillä on huomattavia etuja edeltäjäänsä verrattuna. Erityisesti harjattomalla moottorilla on parempi suorituskyky ja se kuluu vähemmän kuin samankokoiset harjatut moottorit.
Harjattoman moottorin etujen ymmärtäminen edellyttää harjatun moottorin perustaitoja. Harjatussa moottorissa sähkömagneetti on asennettu pyörivään varteen, jota kutsutaan ankkuriksi tai roottoriksi. Ankkuri sijaitsee kahden magneetin välissä, jotka on asetettu hevosenkengän kokoonpanoon, jota kutsutaan yhdessä staattoriksi. Kun sähkövirta syötetään sähkömagneettiin, varsi liikkuu ja kohdistaa sähkömagneetin pohjois- ja etelänavan staattorin vastakkaisten napojen kanssa.

Sähkömagneetti jäätyisi tässä asennossa, jos se ei voisi muuttaa napaisuutta. Jotta moottori pyörii, sähkövirran suunta on vaihdettava. Virran muuttaminen kääntää sähkömagneetin navat, jolloin ankkuri jatkaa pyörimistään, kunnes se kohdistuu staattoriin. Napaisuuden on muututtava nopeasti edestakaisin, jotta voidaan luoda jatkuva spin.

Virran muutos tapahtuu harjoilla, jotka on asennettu ankkuriin akselin lähelle. Kun ankkuri pyörii, harjat yhdistyvät vuorotellen akselin kosketuspisteeseen. Tämä kosketuspiste on kytketty virtalähteeseen. Pyörittämällä harjoja kosketuspisteen ympärillä virta muuttaa nopeasti suuntaa ja vaihtaa sähkömagneetin napaisuuden.

Harjatut moottorit ovat halpoja valmistaa, mutta niillä on rajoituksensa. Harjat kuluvat hankautumisesta kosketuspistettä ja akselia vasten. Myös tämän kontaktin kitka heikentää suorituskykyä.
Harjaton moottori kääntää tämän mallin nurinpäin. Magneetit sijoitetaan ankkuriin ja niitä ympäröi yksi tai useampi sähkömagneetti. Virtakytkintä ohjaa tietokone, joka kytkee sähkömagneetit pois päältä ja päälle kytkemällä virran; tietokone voi myös ottaa huomioon moottorin nykyisen nopeuden optimoidakseen tehokkuuden ilman harjoja.

Kaikki tämä tekee harjattomasta moottorista huomattavasti tehokkaamman kuin samankokoiset harjatut moottorit. Harjattomilla moottoreilla on erinomainen hallinta, tarkkuus ja tehokkuus; myös harjaton moottori on hiljaisempi. Suuremmissa malleissa, joissa ylikuumeneminen voi olla ongelma, ne on helpompi jäähdyttää ja harjat eivät kulu.

Teollisuussovellusten lisäksi kotielektroniikka ja tietokoneet käyttävät harjattomia moottoreita sekä sähkö- ja hybridiajoneuvoja. Harjaton moottori on suosittu myös kaukosäätimen (RC) kilpa -harrastajien keskuudessa. Moottorit ovat kuitenkin paljon kalliimpia kuin harjatut moottorit, ja niitä käytetään yleensä vain silloin, kun etu on suurempi kuin kustannukset.