การเติบโตของมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน (BLDC) ถือเป็นความก้าวหน้าที่เหนือกว่ามอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านแบบดั้งเดิมอย่างรอบด้าน ทั้งในด้านการออกแบบโครงสร้าง ประสิทธิภาพ และต้นทุนการดำเนินงาน มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านแบบดั้งเดิมสามารถสลับกระแสไฟฟ้าผ่านจุดสัมผัสทางกลระหว่างแปรงถ่านและคอมมิวเตเตอร์ ข้อบกพร่องทางโครงสร้างนี้ทำให้มอเตอร์เหล่านี้ไม่สามารถพัฒนาตัวชี้วัดหลักๆ เช่น ประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และความน่าเชื่อถือได้ ในทางตรงกันข้าม มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านกลับใช้เทคโนโลยีการสลับกระแสไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์ โดยละทิ้งแปรงถ่านและคอมมิวเตเตอร์ไปโดยสิ้นเชิง ซึ่งช่วยแก้ปัญหาพื้นฐานของมอเตอร์แบบดั้งเดิมและตอบสนองความต้องการหลักของอุตสาหกรรมมอเตอร์สมัยใหม่ได้อย่างสมบูรณ์แบบ นั่นคือ “ประสิทธิภาพสูง อายุการใช้งานยาวนาน และการใช้พลังงานต่ำ”
ประการแรก อายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษและต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำคือ “ไพ่ตาย” ของมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน แปรงถ่านและคอมมิวเตเตอร์ของมอเตอร์แบบแปรงถ่านแบบดั้งเดิมจะสึกหรออย่างต่อเนื่องภายใต้แรงเสียดทานความเร็วสูง โดยมีอายุการใช้งานโดยทั่วไปเพียง 1,000 ถึง 3,000 ชั่วโมง ในสถานการณ์อุตสาหกรรมที่มีการทำงานอย่างต่อเนื่อง อาจจำเป็นต้องปิดเครื่องเพื่อเปลี่ยนแปรงถ่านทุกเดือน ซึ่งไม่เพียงแต่เพิ่มต้นทุนการบำรุงรักษา แต่ยังส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อประสิทธิภาพการผลิตอีกด้วย อย่างไรก็ตาม มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านสามารถสลับการทำงานด้วยไฟฟ้าผ่านเซ็นเซอร์ฮอลล์และตัวควบคุม โดยไม่มีการสัมผัสทางกลและชิ้นส่วนที่สึกหรอ อายุการใช้งานอาจสูงถึง 10,000 ถึง 30,000 ชั่วโมง ซึ่งมากกว่ามอเตอร์แบบแปรงถ่านแบบดั้งเดิมถึง 5 ถึง 10 เท่า หากนำเครื่องดูดฝุ่นในครัวเรือนมาเป็นตัวอย่าง ผลิตภัณฑ์ที่ใช้มอเตอร์แบบแปรงถ่านมักจะประสบปัญหาพลังงานลดลงหลังจากใช้งานไป 1 ถึง 2 ปี ในขณะที่ผลิตภัณฑ์ที่ใช้มอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่านจะมีอายุการใช้งานยาวนานถึง 5 ถึง 8 ปี โดยแทบไม่ต้องบำรุงรักษาใดๆ ในช่วงเวลาดังกล่าว ซึ่งช่วยลดต้นทุนการใช้งานของผู้ใช้ได้อย่างมาก
ประการที่สอง คุณสมบัติประสิทธิภาพสูงและประหยัดพลังงานทำให้มอเตอร์เหล่านี้สามารถแข่งขันกับปัญหาการขาดแคลนพลังงานได้ดีกว่า แรงเสียดทานของแปรงถ่านในมอเตอร์แบบแปรงถ่านแบบดั้งเดิมจะทำให้เกิดการสูญเสียพลังงาน 10% ถึง 20% และประกายไฟที่สับเปลี่ยนยังทำให้เกิดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานลดลงอีก โดยทั่วไปประสิทธิภาพโดยรวมจะอยู่ระหว่าง 60% ถึง 75% การกำจัดการสูญเสียแรงเสียดทานเชิงกลทำให้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านสามารถเพิ่มขึ้นเป็น 85% ถึง 95% ภายใต้กำลังไฟฟ้าที่เท่ากัน การใช้พลังงานของมอเตอร์เหล่านี้ต่ำกว่ามอเตอร์แบบแปรงถ่านแบบดั้งเดิมมากกว่า 30% ยกตัวอย่างเช่น มอเตอร์สายพานลำเลียงในสายการประกอบอุตสาหกรรม มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านขนาด 5 กิโลวัตต์ทำงาน 8,000 ชั่วโมงต่อปี เมื่อคำนวณจากราคาไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่ 0.6 หยวนต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง สามารถประหยัดค่าไฟฟ้าได้ 7,200 หยวนต่อปี เมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบแปรงถ่านที่มีกำลังไฟฟ้าเท่ากัน ในระบบมอเตอร์เสริมของยานยนต์พลังงานใหม่ คุณสมบัติประสิทธิภาพสูงของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านช่วยปรับปรุงระยะเดินทางของยานยนต์โดยตรง ทำให้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านกลายเป็นตัวเลือกหลักของผู้ผลิตยานยนต์
ประสิทธิภาพการควบคุมที่ยอดเยี่ยมและเสถียรภาพในการทำงานช่วยให้สามารถปรับใช้กับสถานการณ์ที่ซับซ้อนได้มากขึ้น การควบคุมความเร็วของมอเตอร์แบบแปรงถ่านแบบดั้งเดิมอาศัยการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าของอาร์เมเจอร์ ซึ่งมีความแม่นยำในการควบคุมความเร็วต่ำและความเร็วในการตอบสนองช้า ทำให้ยากต่อการตอบสนองความต้องการการควบคุมที่แม่นยำ มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านสามารถควบคุมความเร็วและแรงบิดได้อย่างแม่นยำด้วยเทคโนโลยีการควบคุมแบบเวกเตอร์ ด้วยช่วงการควบคุมความเร็วที่กว้างถึง 1:1000 และเวลาตอบสนองตั้งแต่การทำงานที่ความเร็วต่ำคงที่ไปจนถึงการเริ่มต้นความเร็วสูงทันทีนั้นใช้เวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที ในด้านอากาศยานไร้คนขับ (UAV) ความสามารถในการควบคุมที่แม่นยำของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านช่วยให้มั่นใจได้ว่าโดรนจะลอยตัวได้อย่างมั่นคงและควบคุมทิศทางได้อย่างยืดหยุ่น ในด้านอุปกรณ์ทางการแพทย์ คุณสมบัติการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนต่ำของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านตรงตามข้อกำหนดที่เข้มงวดของเครื่องมือผ่าตัดเพื่อความเสถียรในการทำงาน นอกจากนี้ ประกายไฟที่เกิดจากมอเตอร์แบบแปรงถ่านแบบดั้งเดิมจะรบกวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยรอบ ในขณะที่มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านมีความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีกว่าระหว่างการทำงาน และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในสาขาต่างๆ เช่น การสื่อสารและการบินและอวกาศ ซึ่งมีข้อกำหนดด้านสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าสูงมาก
การค่อยๆ ขจัดข้อเสียเปรียบด้านต้นทุนได้เร่งให้เกิดความนิยมมากขึ้น ในช่วงแรกๆ เนื่องจากต้นทุนของตัวควบคุมและเซ็นเซอร์ฮอลล์ที่สูง ราคาของมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านจึงสูงกว่ามอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านแบบดั้งเดิมถึง 2-3 เท่า ซึ่งจำกัดการใช้งานในตลาดระดับกลางถึงล่าง ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์ ต้นทุนของชิปควบคุมมอเตอร์จึงลดลงอย่างมาก ขณะเดียวกัน การผลิตขนาดใหญ่ก็ช่วยลดราคามอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านโดยรวมลงมากกว่า 50% เมื่อเทียบกับสิบปีที่แล้ว ในหลายกรณีการใช้งาน แม้ว่าต้นทุนการซื้อมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านครั้งแรกจะสูงกว่าเล็กน้อย ประกอบกับอายุการใช้งานที่ยาวนานเป็นพิเศษและข้อดีด้านการประหยัดพลังงาน แต่ต้นทุนตลอดอายุการใช้งานก็ต่ำกว่ามอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านแบบดั้งเดิมอยู่แล้ว ยกตัวอย่างเช่น หลังจากนำมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านมาใช้ในพัดลมดูดอากาศในครัวเชิงพาณิชย์ ต้นทุนไฟฟ้าและค่าบำรุงรักษาที่ประหยัดได้ในแต่ละปีสามารถชดเชยส่วนต่างของต้นทุนเริ่มต้นได้ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ทางเศรษฐกิจในระยะยาวอย่างมีนัยสำคัญ
แน่นอนว่า ในสถานการณ์ง่ายๆ บางอย่างที่คำนึงถึงต้นทุนอย่างมากและมีข้อกำหนดการควบคุมต่ำ (เช่น ของเล่นและพัดลมขนาดเล็ก) มอเตอร์แบบแปรงถ่านแบบดั้งเดิมยังคงมีอายุการใช้งานอยู่บ้าง อย่างไรก็ตาม จากมุมมองของแนวโน้มการพัฒนาทางเทคโนโลยี ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการควบคุมมอเตอร์ ขอบเขตการใช้งานของมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านจึงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่เครื่องมือไฟฟ้าในชีวิตประจำวันไปจนถึงอุปกรณ์อุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ตั้งแต่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคไปจนถึงอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ มอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านกำลังส่งเสริมนวัตกรรมทางเทคโนโลยีของอุตสาหกรรมมอเตอร์ทั้งหมดด้วยข้อได้เปรียบที่ไม่อาจทดแทนได้ และได้กลายเป็นส่วนประกอบพลังงานหลักที่ขาดไม่ได้ในการผลิตทางอุตสาหกรรมสมัยใหม่และชีวิตประจำวัน




