Ako funguje motor BLDC: Podrobné vysvetlenie princípov bezbrushových jednosmerných motorov

Za posledné dve až tri desaťročia, a to z dôvodu nepretržitého rozvoja elektronických technológií a materiálov s permanentnými magnetmi,Bldc motoryTransformovali sa z medzery na motory na bežné Power Solutions pre rôzne priemyselné odvetvia.Bldc motoryboli široko používané v aplikáciách vrátane domácich spotrebičov, elektrických náradia, elektrických vozidiel a zariadení na automatizáciu priemyselnej automatizácie kvôli ich vysokej účinnosti, vysokej spoľahlivosti a dlhej životnosti. Prevádzkové princípy motorov BLDC však mnohým jednotlivcom stále nie sú známe. Tento článok vysvetlí všetko, čo potrebujete, aby ste si uvedomili pracovný princíp BLDC Motors, aby ste mohli získať podrobnejší pohľad na túto neuveriteľnú inováciu v súčasnom elektrotechnici.

Základná štruktúra motora BLDC

Predtým, ako sa dostaneme do pracovného princípu, by sme sa mali oboznámiť s jeho základnou štruktúrou:

Stator: Pripevnené vo vnútri krytu motora sa zvyčajne skladá z laminovaných kremíkových oceľových listov a okolo neho sú zviazané cievky, aby sa vytvorili niekoľko pólov elektromagnetu.

Rotor: Rotor je zvyčajne namontovaný na hriadeľ a obsahuje trvalé magnety. BLDC Motors možno rozdeliť do niekoľkých odrôd na základe rôznych konfigurácií trvalých magnetov.

Senzory haly: Na určenie polohy rotora a spätnej väzby k elektronickému riadiacemu systému.

Ovládač: Elektronický riadiaci systém, ktorý určuje načasovanie prúdu, ktorý preteká vinutými vinutiami na základe spätnej väzby zo senzorov haly alebo iných mechanizmov spätnej väzby.

Je potrebné poznamenať, že štruktúra motora BLDC Outrunner je jedinečná zo štruktúry vnútornej rotora. Rotor je vonku a stator je vo vnútri. Tento typ dizajnu je obzvlášť prevládajúci v aplikáciách, ktoré si vyžadujú vysoký krútiaci moment, napríklad pri pohybe drôtov.

Zásady elektromagnetizmu: základ bLDC motorickej prevádzky

Prevádzka motora BLDC určuje dva základné princípy elektromagnetizmu:

Ampereho zákon: Keď je dirigent prenášajúci súčasný v magnetickom poli, vodič bude vystavený sile. Stator motora BLDC je skonštruovaný zo stočených vinutí medi a po napätí týchto vinutí vytvárajú magnetické pole, ktoré interaguje medzi trvalými magnetmi rotora, aby sa vytvorila sila, ktorá poskytuje mechanický pohyb pre otáčanie rotora.

Faradayov zákon elektromagnetickej indukcie: Elektromotívna sila bude vyvolaná vo vodiči, keď rezne riadky magnetického poľa alebo sa nachádza v meniacom sa magnetickom poli. Všeobecne sa používa pri kontrole bez senzorov, kde sa deteguje poloha rotora snímaním zadných elektromotívnych síl.

Tieto princípy sa uplatňujú pri navrhovaní priemyselných motorov bez kefiek. Dosahujú to tak, že jemnou reguláciou prúdu prúdiaceho vinutia statorov zaisťujú priaznivé elektromagnetické interakcie s trvalými magnetmi rotora, aby sa dosiahla vysoká účinnosť a stabilita.

Proces komutácie motora BLDC

Najdôležitejší pracovný mechanizmus v motore BLDC sa nazýva elektronická komutácia. Je to najdôležitejší a najdôležitejší faktor rozlíšenia medzi motormi bez kefy a tradičnými kefovanými motormi.

Princíp komutácie: Kommutácia je proces zmeny smeru prúdu, pokiaľ ide o cievky motora, takže môže existovať súvislá elektromagnetická interakcia medzi rotorom a statorom, ktorý vytvára kontinuálny krútiaci moment.

Six-step commutation: The traditional control method of BLDC motors divides the electrical cycle into six steps. In every step, two out of the three-phase-windings are powered, while one phase is off.

Spätná väzba senzora haly: Senzory haly detekujú polohu stálych magnetov rotora, aby ovládač mohol určiť, ktorý vinutie by malo byť pod napätím a smer prúdu.

Sensor bez riadenia: Pokročilejšia metóda je určiť polohu rotora monitorovaním zadnej elektromotívnej sily vo fáze UN-UNEGING, nie sú potrebné žiadne senzory haly na implementáciu tejto komplexnej stratégie, čo vedie k väčšej spoľahlivosti pohonu.

Big BLDC Motors zvyčajne prijímajú zložitejšie kontrolné stratégie, ako je jednotka sínusovej vlny alebo kontrola vektorov, na dosiahnutie plynulejšieho výstupu krútiaceho momentu a vyššiu účinnosť.

Úloha ovládača v motorovom systéme BLDC

BLDC motor nemôže pracovať sám a musí byť kombinovaný so špecializovaným elektronickým ovládačom:

Vodič motora: Zvyčajne trojfázový menič mostíka založený na Power MOSFET alebo IGBT, ktorý prepína aktuálnu cestu podľa riadiaceho signálu

Mikrokontrolér: prijíma signály zo snímača polohy, vykonáva riadiace algoritmy a generuje signály PWM na riadenie napájacích zariadení.

Ovládanie uzavretej slučky: Poskytuje presné riadenie rýchlosti alebo riadenie polohy na základe potrieb aplikácie.

Funkcia bezpečnej ochrany: nadmerná ochrana, ochrana nadmernej teploty, ochrana pod napätím atď.

Aplikácie pre 48 V motorových systémov BLDC sú rozšírené v elektrických bicykloch, malých elektrických vozidlách a niektorých ďalších priemyselných aplikáciách. Jeho obvody ovládača a manipulácie sa musia vysporiadať s vyšším napätím a prúdmi a zvyčajne majú zložitejšiu sadu výkonnostných a ochranných funkcií.

Výkonné charakteristiky a scenáre aplikácií BLDC motorov

Teraz sa pozrime na ich výkonnostné výhody po tom, čo sa naučíme zásady motorickej prevádzky BLDC:

Vysoká účinnosť: V dôsledku absencie strát trenia z kefiek a komutátorov je ich účinnosť v niektorých prípadoch zvyčajne nad 85%, dokonca viac ako 95%.

Dobré charakteristiky rýchlosti: poskytuje širokú škálu výstupu krútiaceho momentu.

Väčšia životnosť: Bez prvkov mechanického opotrebenia je životnosť iba obmedzená iba ložiskami.

Vylepšená účinnosť rozptylu tepla: priamy kontakt medzi vinutím statora a krytom motora pre efektívnejšie rozptyl tepla.

Nízky hluk a elektromagnetické rušenie: Neexistujú žiadne iskry a hluk generované kefou komutáciou.

Vďaka svojej osobitnej štruktúre je motor Outrunner BLDC schopný poskytovať vyšší krútiaci moment pri nízkych rýchlostiach, vďaka čomu je obzvlášť vhodný pre systémy priameho pohonu, ako sú vrtule a ventilátory dronov atď. S výhodami stability a trvanlivosti, bez kefového motora je kefový motor vo výbere napájania v automatizačných zariadeniach a presných nástrojoch.

Riadiace algoritmy BLDC motorov

Vyvinutejšia moderná technológia riadenia BLDC prekonala túto jednoduchú metódu komutácie šiestich krokov:

Kontrola lichobežnej vlny: Najzákladnejšou riadiacou metódou je lichobežníkový prúd vlny. Je jednoduché uviesť do praxe, ale vytvára krútiace momenty značnej amplitúdy.

Sínusoidné riadenie: Vedenie motora sínusoidálnym prúdom, ktorý môže znížiť zvlnenie krútiaceho momentu motora a urobiť plynulejší beh.

Ovládanie orientované na pole (FOC): Použitím matematickej transformácie sa 3-fázový prúd prekladá do rotujúceho súradnice pre riadenie, čo vedie k optimálnemu riadeniu krútiaceho momentu a energetickej účinnosti.

Technológia fúzie senzora: integruje viac signálov spätnej väzby (napr. Senzory haly, kódovače a súčasný odber vzoriek) pre lepšiu presnosť a robustnosť riadenia.

Vzhľadom na výzvy vo vysoko výkonných aplikáciách, ako je tepelná správa, optimalizácia účinnosti a dynamická reakcia, sa pre veľké motory BLDC zvyčajne používajú sofistikovanejšie kontrolné algoritmy.

Záver: Pracovné princípy a výhody motorov BLDC

Bldc motoryPresne riadte prúd v vinutí statora prostredníctvom elektronického riadiaceho systému a interaguje s trvalými magnetmi rotora, aby ste dosiahli účinnú premenu elektrickej energie na mechanickú energiu. Od malých spotrebiteľských elektronických zariadení po veľké priemyselné vybavenie, od aplikácií s nízkym napätím po 48 V motorových systémov BLDC, Brushless DC Motors, s vysokou účinnosťou, vysokou spoľahlivosťou a vynikajúcim riadiacim výkonom, vedú technologický pokrok a zlepšenie energetickej účinnosti v rôznych odvetviach. S nepretržitým vývojom technológie elektronickej riadenia a materiálov na permanentné magnetické materiály môžeme predpokladať, že BLDC Motors budú mať širšiu vyhliadku na aplikáciu a vynikajúci výkon.

Ak máte záujem o naše výrobky alebo máte nejaké otázky, neváhajte a neváhajteKontaktujte násA odpovieme vám do 24 hodín.