Како работи BLDC мотор: Детално објаснување на принципите на DC мотори без четки

Во текот на изминатите две до три децении, благодарение на континуираниот напредок на електронската технологија и материјалите со постојан магнет,BLDC моторисе трансформираа од ниши мотори во мејнстрим решенија за енергија за различни индустрии.BLDC моторисе широко користени во апликации, вклучувајќи апарати за домаќинство, електрични алати, електрични возила и опрема за индустриска автоматизација поради нивната висока ефикасност, висока доверливост и долг животен век. Сепак, принципите на работа на моторите BLDC сè уште не им се познати на многу поединци. Оваа статија ќе објасни се што треба да сфатите за принципот на работа на моторите BLDC за да можете да добиете подетален преглед на оваа неверојатна иновација во денешното електротехника.

Основната структура на BLDC мотор

Сега, пред да влеземе во принципот на работа, треба да се запознаеме со неговата основна структура:

Статор: Фиксиран внатре во куќиштето на моторот, тој генерално се состои од ламинирани лимови од силикон челик, а намотките се намотани околу него за да се создадат неколку електромагнетни столбови.

Ротор: Роторот обично се поставува на вратилото и содржи постојани магнети. BLDC моторите може да се класифицираат во неколку варијанти врз основа на различните конфигурации на постојаните магнети.

Хол сензори: За одредување на положбата на роторот и повратна информација до електронскиот контролен систем.

Контролор: Електронски контролен систем кој го одредува времето на струјата што тече низ намотките на статорот врз основа на повратните информации од сензорите на Хол или други механизми за повратна информација.

Вреди да се напомене дека структурата на моторот на понизок BLDC е единствена од структурата на внатрешниот ротор. Роторот е надвор, а статорот е внатре. Овој тип на дизајн е особено распространет во апликациите кои бараат висок вртежен момент, како на пример при погонот на пропелери на дронови.

Принципите на електромагнетизмот: Основата на моторното работење на BLDC

Два основни принципи на електромагнетизмот ја одредуваат работата на моторот BLDC:

Амперовиот закон: Кога спроводникот што носи струја е во магнетно поле, спроводникот ќе биде подложен на сила. Статорот на моторот BLDC е конструиран од намотани бакарни намотки, и откако овие намотки ќе се напојуваат, тие создаваат магнетно поле кое комуницира помеѓу постојаните магнети на роторот за да генерира сила што обезбедува механичко движење за вртење на роторот.

Фарадејовиот закон за електромагнетна индукција: Електромоторната сила ќе биде индуцирана во проводникот кога тој ги пресекува линиите на магнетното поле или е во променливо магнетно поле. Широко се користи во контролата без сензор, каде што положбата на роторот се открива со чувствителност на задните електромоторни сили.

Овие принципи се применуваат при дизајнирање на индустриски мотори без четкички. Тие го постигнуваат ова со фино регулирање на струјата што тече низ намотките на статорот, обезбедувајќи поволни електромагнетни интеракции со постојаните магнети на роторот за да се постигне висока ефикасност и стабилност.

Процесот на комутација на BLDC мотор

Најважниот механизам за работа во BLDC моторот се нарекува електронска комутација. Тоа е најважниот и клучен фактор за разлика помеѓу моторите без четки и традиционалните четкани мотори.

Принцип на комутација: Комутацијата е процес на менување на насоката на протокот на струја во однос на намотките на моторот, така што може да постои континуирана електромагнетна интеракција помеѓу роторот и статорот, што создава континуиран вртежен момент.

Комутација во шест чекори: Традиционалниот метод на контрола на моторите BLDC го дели електричниот циклус на шест чекори. Во секој чекор, две од трифазните намотки се напојуваат, додека една фаза е исклучена.

Повратни информации од сензорот за сала: сензорите на холот ја откриваат положбата на постојаните магнети на роторот, така што контролорот може да одреди која намотка треба да се напојува и насоката на струјата.

Контрола без сензори: Понапреден метод е да се одреди позицијата на роторот со следење на задната електромоторна сила во фазата што не е напојувана, не се потребни сензори на Хол за спроведување на оваа сложена стратегија, што резултира со поголема сигурност на погонот.

Големите BLDC мотори обично прифаќаат посложени контролни стратегии, како што е погон на синусен бран или векторска контрола, за да постигнат помазен излез на вртежен момент и поголема ефикасност.

Улогата на контролорот во моторниот систем BLDC

BLDC моторот не може да работи сам и треба да се комбинира со специјализиран електронски контролер:

Двигател на моторот: обично трифазен мост инвертер базиран на моќност MOSFET или IGBT кој ја менува тековната патека според контролниот сигнал

Микроконтролер: прима сигнали од сензорот за позиција, врши контролни алгоритми и генерира PWM сигнали за придвижување на уредите за напојување.

Контрола со затворена јамка: Обезбедува точна контрола на брзината или контрола на положбата врз основа на потребите на апликацијата.

Функција за безбедна заштита: заштита од прекумерна струја, заштита од прекумерна температура, заштита од поднапон итн.

Апликациите за 48V BLDC моторни системи се широко распространети во електричните велосипеди, малите електрични возила и некои други индустриски апликации. Неговиот контролер и кола за ракување треба да се справат со повисоки напони и струи и обично имаат покомплексен сет на функции и заштитни функции.

Карактеристики на изведба и сценарија за примена на BLDC Motors

Сега да ги погледнеме нивните предности во изведбата откако ќе ги научиме принципите на работа на моторот BLDC:

Висока ефикасност: Поради отсуството на загуби од триење од четките и комутаторите, нивната ефикасност обично е над 85%, дури и над 95% во некои случаи.

Карактеристики на добра брзина-вртежен момент: Обезбедува широк опсег на излезниот вртежен момент.

Поголем век на траење: Без механички елементи на абење, животниот век на крајот е ограничен само од лежиштата.

Подобрена ефикасност на дисипација на топлина: Директен контакт помеѓу намотките на статорот и куќиштето на моторот за поефикасна дисипација на топлина.

Низок шум и електромагнетни пречки: Нема искри и бучава што се создаваат со менување на четката.

Поради својата специјална структура, моторот BLDC кој е понизок е поспособен да обезбеди поголем вртежен момент при мали брзини, што ги прави особено погодни за системи за директно возење, како што се пропелери и вентилатори на дронови, итн. Со предностите на стабилност и издржливост, моторот без четки го прави избор на напојување во опрема за автоматизација и прецизни инструменти.

Контролни алгоритми на BLDC Motors

Развиената модерна технологија за контрола на BLDC го надмина овој едноставен метод на комутација во шест чекори:

Контрола на трапезоиден бран: Најосновниот метод на контрола е бранова форма на трапезоидна струја. Едноставно е да се спроведе во пракса, но произведува бранови на вртежен момент со значителна амплитуда.

Синусоидна контрола: возење на моторот со синусоидна струја, што може да го намали бранувањето на вртежниот момент на моторот и да го направи работењето помазно.

Контрола ориентирана кон терен (FOC): со примена на математичка трансформација, 3-фазната струја се преведува на ротирачкиот координатен систем за контрола, што доведува до оптимална контрола на вртежниот момент и енергетска ефикасност.

Технологија на фузија на сензори: Интегрира повеќе сигнали за повратни информации (на пр., сензори за сала, енкодери и земање примероци од струја) за подобра прецизност и робусност на контролата.

Поради предизвиците во апликациите со висока моќност, како што се термичко управување, оптимизација на ефикасноста и динамичен одговор, обично се користат пософистицирани контролни алгоритми за Big BLDC моторите.

Заклучок: Работните принципи и предностите на BLDC Motors

BLDC моторипрецизно контролирајте ја струјата во намотките на статорот преку електронски контролен систем и комуницирајте со постојаните магнети на роторот за да постигнете ефикасна конверзија на електричната енергија во механичка енергија. Од мали електронски уреди за широка потрошувачка до голема индустриска опрема, од апликации со низок напон до 48V BLDC моторни системи, DC моторите без четкички, со нивната висока ефикасност, висока доверливост и одлични контролни перформанси, го поттикнуваат технолошкиот напредок и подобрувањето на енергетската ефикасност во различни индустрии. Со континуираниот развој на технологијата за електронска контрола и материјалите со постојан магнет, можеме да предвидиме дека моторите BLDC ќе имаат поширок изглед за примена и поизвонредни перформанси.

Ако сте заинтересирани за нашите производи или имате какви било прашања, ве молиме слободноконтактирајте со наси ние ќе ви одговориме во рок од 24 часа.