Я довольно долгое время интересуюсь инструментом Milwaukee, да и сам являюсь владельцем нескольких причиндалов их производства. Но меня всегда смущал факт, что на русскоязычном сайте информации об использованных технологиях кот наплакал, а на сторонних ресурсах сплошной маркетинговый пафос. Поэтому для общего блага решил изложить без лишнего маркетинга собранную мной за все время информацию по технологиям Fuel и не только.
В любом инструменте Milwaukee, выпускаемом под торговой маркой Fuel, применяется три основных технологии:
- Бесщеточный двигатель PowerState
- Аккумуляторная платформа RedLithium
- Электронная система контроля и управления RedLink Plus
Соединенные воедино они нацелены на увеличение мощности, времени работы и срока эксплуатации, а так же снижения возможных негативных моментов при работе инструмента.
Бесщеточный двигатель
Самая важная «фишка» современного инструмента любого производителя – это бесщеточные двигатели. С них и начнем. На самом деле, «бесщеточных двигателей», в смысле «не имеющих щеток» довольно много: асинхронные двигатели переменного тока (к слову, одно из изобретений Теслы), шаговые, вентильные (ВД), вентильные реактивные (ВРД) и др. Но речь пойдет о вентильных двигателях.
По-английски «Brushless Direct Current motor» или BLDC motor (дословно «бесщеточный двигатель постоянного тока»). Грамотное название двигателей данного типа на русском языке «вентильный двигатель«. Хоть и не совсем правильный, но распространенный и уже закрепившийся вариант это «бесщеточный двигатель» (придется использовать его), иногда употребляется «бесколлекторный двигатель».
Принцип работы бесщеточного двигателя (справа) в сравнении со стандартным коллекторным двигателем (слева).
По сути, это вывернутый наизнанку знакомый каждому двигатель постоянного тока. Магниты перемещаются на ротор, а обмотки — на статор. Щеточно-коллекторный узел, отвечающий за коммутацию обмоток, заменяется электроникой – на ротор устанавливается один или несколько датчиков, отслеживающих его положение (обычно датчики Холла), а контроллер на основе этих данных подает напряжение на нужную в данный момент обмотку, создавая перемену полей и вращение. Отсюда и название «вентильный» – управляемый вентилями (электронными ключами = транзисторами).
Вверху – бескорпусный коллекторный двигатель, применяемый в инструменте предыдущей версии M18. Внизу – бесщеточный двигатель PowerState, разработанный Milwaukee для инструмента M18 Fuel. В обоих используются мощные и дорогие неодимовые магниты (Nd2Fe14B).
Отсутствие коллекторно-щеточного узла (тот самый, который искрит, шумит, снижает КПД и нуждается в регулярном обслуживании и замене) дает следующие плюсы:
- Срок службы двигателя в идеале ограничен только сроком службы подшипников.
- Выше показатели КПД за счет отсутствия потерь на скользящем контакте щеток и коллектора, соответственно больше мощность и меньше потребление.
- Меньше шумят, меньше греются, и практически не создают радиопомех.
- Более простая и компактная конструкция двигателя (как минимум короче на толщину коллекторного узла).
- Могут работать в агрессивных и взрывоопасных средах, при повышенной влажности.
- Переносят большую нагрузку по моменту.
- Широкий диапазон регулировки скорости вращения (при желании можно «превратить» буквально в шаговый двигатель).
- Одинаково мощные при любом направлении вращения.
Но есть и недостатки:
- Необходимо использовать дорогие мощные магниты, довольно сложную и дорогую управляющую электронику.
- Значительное увеличение ресурса двигателя требует, чтобы и остальные механические и электронные компоненты (редуктор, подшипники, ключи и т.п.) прибора имели соответствующий ресурс.
Все это долгое время препятствовало широкому применению бесщеточных двигателей в электроинструменте. Да и сейчас инструмент с такими двигателями является скорее уделом «премиум класса».
Технология сама по себе не нова, благодаря своим свойствам BLDC двигатели десятилетия используются в компьютерной и бытовой электронике (вентиляторы, floppy, CD/DVD, HDD и др.), в промышленности, радиомоделировании, медицинском оборудовании, авиационной и космической технике, одним словом, везде, где важны их уникальные свойства.
Не так давно данный тип двигателя начал приходить и на рынок электроинструмента. Первый бесщеточный инструмент был выпущен компанией Makita в 2003 году для военной и аэрокосмической промышленности. В 2006 году Panasonic выпустила первый импульсный шуруповерт с бесщеточным двигателем (EY7540LN2S). Milwaukee первые в мире, кто выпустил бесщеточный 12В инструмент (в 2012 году).
Первый промышленный бесщеточный инструмент, выпущенный компанией Makita в 2003 году и шуруповерт Panasonic (справа).
За прошедшие 12 лет каждый уважающий себя (и своих клиентов) производитель уже имеет в линейке целые серии инструмента, оснащенного бесщеточными двигателями. Многие производители уже даже не упоминают, что использован именно этот тип двигателя или ограничиваются скромненькой пометкой в характеристиках.
Работа бесщеточного двигателя (BLDC) напрямую зависит от управляющей электроники и, соответственно, требует источника питания постоянного тока. Это главная причина, по которой практически весь бесщеточный инструмент – аккумуляторный. Есть и сетевой, например, у Hilti – они используют вентильный реактивный электродвигатель (SRM, близкий «родственник» шагового двигателя), так же управляемый электроникой с предварительным преобразованием переменного тока в постоянный.
Отбойный молоток Hilti TE 1000-AVR в разерезе, где видно безобмоточный ротор из магнитомягкого материала.
Двигатель PowerState
PowerState – это бесщеточный двигатель, разработанный Milwaukee и выпущенный в начале 2012 года. По заявлениям компании это самый производительный и надежный бесщеточный мотор среди представленных на инструментальном рынке.
Двигатели PowerState для различного инструмента.
Внешне мотор как мотор. Для сравнения на фото внешний вид двигателей 18-вольтовых импульсных шуруповертов. К слову, победил Milwaukee, как и во многих других тестах, так что, возможно, это не пустые обещания производителя.
Слева-направо: Hilti SID 18A, Makita LXDT06, Milwaukee 2653-22.
Согласно тестированию в лабораториях Milwaukee, новый мотор обладает ресурсом, в 10 раз превышающим ресурс мотора, применяемого на моделях предыдущей версии M18 (500 часов у M18 Fuel и 50 часов у M18). Тут, правда, вкрался маркетинг, «50 часов» – до первой замены щеток, а не до полного выхода из строя. У двигателей M12 Fuel заявленный ресурс так же 500 часов. На счет ресурса простых M12 ничего не могу сказать, там даже мотор со встроенными несменными щетками.
Щетки на 4-полюсном коллекторном двигателе предыдущего поколения M18.
За счет использованных технологий, по сравнению с предыдущей линейкой M18, мощность у M18 Fuel выросла на 25% при том, что мотор стал более компактным и менее прожорливым (за счет повышения КПД).
Внешний вид и устройство двигателя инструмента Milwaukee M18 предыдущего поколения.
Двигатель PowerState в инструменте Milwaukee M18 Fuel (шуруповерт 2603 или 2604).
На практике, производитель обещает нам в 2 раза больше мощности и в 4 раза дольше время работы. Заявлено это для M18 Fuel () относительно бесщеточной . Для нашего рынка это Makita DHP459 (на унылом официальном российском сайте ее попросту нет, поэтому без ссылки). Насчет мощности близко к правде (крутящий момент макиты – 45 Нм, а милки — 82 Нм). Насчет времени работы, кто его знает… У обоих производителей есть аккумуляторы 18В емкостью от 1.5 Ач до 5 Ач. Ну, вы поняли…
RedLink Plus
RedLink – электронная интеллектуальная система контроля и управления разработки Milwaukee. Подобные системы применяются во всех электроинструментах приличного уровня любых приличных производителей. До переименования в Redlink она называлась DPM (Digital Power Management – Электронное управление мощностью).
Взаимодействие компонентов Milwaukee Fuel под управлением RedLink Plus.
Функция RedLink, как и всех подобных систем, заключается в защите от перегрева, перегрузки (выключает двигатель при резком повышении потребления тока до 70 А на протяжении 0.5 сек.) и управлении всеми компонентами инструмента для эффективной работы и предотвращения поломки инструмента из-за человеческих ошибок и неправильного использования.
Трехфазная плата коммутации, через которую контроллер управляет двигателем.
Часто подобные системы сохраняют диагностические данные, которые помогают сервисным центрам понять причины выхода из строя оборудования для его скорейшего ремонта и дальнейшего предотвращения подобных поломок в случае их массовости. Кроме того, на основе этих данных несложно проследить условия эксплуатации и отказать в гарантии в случае их несоблюдения.
RedLink Plus явилась дальнейшим развитием системы RedLink. Теперь, к защитным функциям прибавилась еще и оптимизация производительности, за счет регулировки мощности в зависимости от крутящего момента и текущей нагрузки. В процессе работы система отслеживает все основные узлы (батарею, двигатель, говорят, даже курок снабдили собственным микроконтроллером) и подстраивает мощность под нагрузку. Благодаря этому инструмент всегда работает в оптимальном режиме, что положительно влияет на производительность, общую надежность, время работы и срок службы.
Устройство шуруповертов Milwaukee Fuel: основной контроллер у M18 обычно расположен в рукоятке, а у M12 – вдоль корпуса у основания рукоятки.
С современным развитием программируемых микроконтроллеров уже никого не удивить подобными «высокоинтеллектуальными» системами. Взять тот же Ardiuno, каких там только «чудес» не собирают, и это на простеньком микроконтроллере многолетней давности. В общем, возможности тут действительно большие, и реализация RedLink Plus со всеми её озвученными плюсами Milwaukee вполне по силам.
One-Key
Сейчас существует система , с помощью которой каждый может мониторить состояние инструмента, управлять его параметрами и вести инвентаризацию, через любое устройство под управлением Andriod или iOS с беспроводным соединением. Такого в мире инструмента еще не было! Вся информация хранится на облаке и доступна из любой точки, в том числе одновременно из разных. Другими словами, сидя в офисе можно иметь всю информацию о наличии и состоянии инструмента на разных объектах. Система совершенно бесплатна, однако инструмент, поддерживающий такую возможность, появится позже и постепенно; сколько он будет стоить пока не известно.
Аккумуляторы RedLithium
Последние годы все производители переводят линейки своих аккумуляторных продуктов с Ni-Cd на Li-Ion аккумуляторы. И все стараются добиться от этих батарей максимальной работоспособности и долговечности. На это и нацелена, представленная Milwukee в 2011 году, технология RedLithium (дословно – Красный Литий).
Заявленных свойств и характеристик для батарей RedLithium в компании Milwaukee добились за счет использования лучшей аккумуляторной «химии» (почти везде стоят Samsung’овские банки), интеллектуального блока контроля и управления элементами, а так же особой конструкции для уменьшения механических воздействий и защиты от попадания воды.
Взрыв-схемы предыдущего поколения аккумуляторов XC (слева) и их последней редакции (справа).
M18 имеют встроенную защиту от перегрузки, перегрева, чрезмерного разряда (M12 имеют лишь температурный датчик). Контролер и зарядное устройство могут контролировать состояние не только всей батареи в целом, но индивидуально каждого аккумуляторного элемента (в крупных батареях, похоже, блоками по 2-3 элемента).
Все это, по , должно дать их аккумуляторам ряд преимуществ, как над предыдущими поколениями батарей, так и над батареями конкурентов. Но, немного смущает, что информация даже из официальных источников (сайт, пресс релизы, каталог и т.п) различается, поэтому в скобках привожу другие встретившиеся мне значения:
- продолжительность работы увеличена на 40% (в 2 раза);
- обороты и крутящий момент выросли на 20%;
- количество циклов зарядки выросло на 50% (от 2 до 10 раз, 1400 циклов);
- могут работать при температуре окружающей среды до -20°C.
Сравнение мощности и времени работы различных поколений аккумуляторов Milwaukee.
По всей видимости, зависит от того, с чем сравнивать… Цифры, конечно маркетинговые, но по моему опыту и отзывам других, RedLithium очень достойные аккумуляторы. Заряд и разряд происходит достаточно щадяще, у своих M12 я ни разу не замечал, чтобы они заметно нагрелись. Вполне реально, что аккумуляторы прослужат достаточно долго. Кроме того батареи имеют неплохую гарантию: на Li-Ion 2 и 3 года для и 2 для нашего (при условии , и то не для всех аккумуляторов… как обычно, нас обделили…).
Внешний вид аккумулятора M18 XC 5.0 (48-11-1850).
M18 имеют довольно надежное и удобное крепление слайдерного типа. Индикатор заряда у M18 находится на батарее (у M12 – на инструменте). Главное, что все аккумуляторы RedLithium, как механически, так и электрически, полностью совместимы с оборудованием предыдущего поколения своей системы и наоборот.
Аккумуляторы M12
На фото батарея M12, уже знакомая нашим читателям из обзоров шуруповерта Milwaukee M12 Fuel (2404) и мультирезака M12 (2426).
- 48-11-2402 – 12 В, 3 Ач (32 Втч), 400 грамм, 57 минут* (предыдущее поколение RedLithium)
- 48-11-2440 – 12 В, 4 Ач (43 Втч), 405 грамм, 76 минут*
- 48-11-2420 – 12 В, 2 Ач (22 Втч), 180 грамм, 40.5 минут*
* Время полного заряда, замеренного мной (вполне соответствует заявленному). По современным меркам это довольно долго, могли бы совершенно безболезненно уменьшить время минут на 10-20 за счет немного большего тока – аккумуляторы во время заряда еле теплые, сама зарядка и то больше греется.
Есть и «быстрое зарядное устройство», универсальное для M12 и M18. Время заряда меньше до 40% и улучшена индикация процесса, кроме того зарядка поддерживает грядущие аккумуляторы емкостью 6 и 9 Ач (для M18). Для желающих приобрести: американский каталожный номер – , европейский – . Только не забывайте, что американская версия потребует трансформатора или переделки, а насколько она ей поддается пока неизвестно (если кто-то захочет поделиться фотографиями внутренностей, многие будут благодарны!).
На самом деле аккумуляторы M12 не 12 вольт. Там стоят стандартные Li-ion банки 18650 с номиналом на 3.6 В, что дает 10.8 вольт (3×3.6). Полностью заряженный аккумулятор M12 показывает 12.2 – 12.5, что вполне объяснимо – любые заряженные аккумуляторы выдают больше номинала. Вот и написали 12 В (к слову, указанные Ватт-часы рассчитаны от номинала – 10.8).
У обычных RedLithium (48-11-2401) внутри установлены банки Samsung INR18650-15M на 1500mAh, а RedLithium XC 2.0 собраны из банок на 2000mAh. И те и другие – отличные аккумуляторы, рассчитанные на высокий ток нагрузки (у 15M даже немного больше). Емкость батарей с этими аккумуляторами соответствует заявленной. Большие батареи (RedLithium XC 4.0) разбирать мне жалко, но полагаю, что там должны быть те же INR18650-20R, как и в маленьких.
Схема оснащена термодатчиком и позволяет производить заряд и контроль каждой банки батареи по отдельности (как и было заявлено). Каких-либо «интеллектуальных» компонентов внутри аккумуляторов M12 нет.
Можно попробовать восстановить любую банку с помощью зарядок iMAX, OPUS и им подобным, не разбирая батареи (у Milwaukee M12 это не так просто сделать). У 4.0 Ач акумов банки собраны по парам.
Аккумуляторы M18
Аккумуляторов M18 выпускается значительно больше. На данный момент купить можно батареи емкостью от 1.5 Ач до 5 Ач. На январь 2016 анонсирован выход 18В аккумуляторов емкостью 6 Ач и 9 Ач. Вот уж будет, где разгуляться 
.
В самых первых акумах емкостью 1.5 Ач (48-11-1815) внутри стоят банки Samsung INR18650-15M (как и в M12 на 1.5 Ач). Напряжение у M18 указано «по-честному» – 3.6 x 5 = 18, хотя полностью заряженная батарея показывает чуть больше 20 вольт…
Каждый аккумулятор M18 уже имеет собственную плату электроники – часть той самой системы RedLink для мониторинга состояния элементов и контроля их заряда/разряда.
Можно предположить какие банки стоят в более емких моделях. Явно те же INR18650-20R в батареях на 2 Ач и 4 Ач. Скорей всего INR18650-25R в батареях емкостью 5 Ач (из банок Samsung – 2500 мАч это пока максимум).
Внутренности новых аккумуляторов RedLithium M18 емкостью 6 Ач и 9 Ач.
Сложно сказать, что используется в батареях на 6 и 9 Ампер-час. Согласно конструкции там должны стоять банки на 3000 мАч, а единственные известные банки такой емкости с током разряда 20 А это LG HG2. Очевидно, что эти батареи сейчас проходят этап рабочей «обкатки» (везет же кому-то ), по результатам которой к выходу в продажу их дизайн может претерпеть изменения.
