Kuinka BLDC -moottori toimii: yksityiskohtainen selitys harjattomien DC -moottorien periaatteista

Viimeisen kahden tai kolmen vuosikymmenen aikana elektronisen tekniikan ja pysyvien magneettimateriaalien jatkuvan edistymisen vuoksiBLDC -moottoritovat muuttuneet niche -moottoreista valtavirran voimaratkaisuiksi eri toimialoille.BLDC -moottoritNiitä on käytetty laajasti sovelluksissa, mukaan lukien kodinkoneet, sähkötyökalut, sähköajoneuvot ja teollisuusautomaatiolaitteet niiden tehokkuuden, korkean luotettavuuden ja pitkän käyttöiän vuoksi. BLDC -moottorien toimintaperiaatteita ei kuitenkaan vielä tunneta monille yksilöille. Tämä artikkeli selittää mitä sinun tarvitsee ymmärtää BLDC-moottorien toimintaperiaatteesta, jotta saat yksityiskohtaisemman kuvan tästä uskomattomasta innovaatiosta nykypäivän sähkötekniikassa.

BLDC -moottorin perusrakenne

Nyt, ennen kuin pääsemme työperiaatteeseen, meidän pitäisi perehtyä sen perusrakenteeseen:

Staattori: kiinnitetty moottorin kotelon sisälle, se koostuu yleensä laminoiduista piisäterälevyistä ja kelat haavoitetaan sen ympärille useiden sähkömagneettikohtien luomiseksi.

Roottori: Roottori asennetaan yleensä akseliin ja sisältää pysyviä magneeteja. BLDC -moottorit voidaan luokitella useisiin lajikkeisiin pysyvien magneettien eri kokoonpanojen perusteella.

Hall -anturit: Roottorin sijainnin ja palautteen määrittämiseksi elektroniseen ohjausjärjestelmään.

Ohjain: Staattorin käämitysten läpi virtaavan virran ajoituksen elektroninen ohjausjärjestelmä, joka perustuu salin anturien palautteen tai muiden palautemekanismien perusteella.

On syytä huomata, että Outrunner BLDC -moottorirakenne on ainutlaatuinen sisärroottorin rakenteesta. Roottori on ulkona ja staattori on sisällä. Tämäntyyppinen suunnittelu on erityisen yleistä sovelluksissa, jotka vaativat suurta vääntömomenttia, kuten drone -potkurien ajamisessa.

Sähkömagneettisuuden periaatteet: BLDC -moottorin toiminta

Kaksi sähkömagnetismin perusperiaatetta määrittävät BLDC -moottorin toiminnan:

Amperen laki: Kun nykyistä kannettava kapellimestari on magneettikentällä, kapellimestari altistetaan voimalle. BLDC -moottorin staattori on rakennettu kelatuista kuparikääkkeistä, ja kun nämä käämät ovat virranneet, ne luovat magneettikentän, joka on vuorovaikutuksessa roottorin pysyvien magneettien välillä voiman luomiseksi, joka tarjoaa mekaanisen liikkeen roottorin kääntymiseksi.

Faradayn sähkömagneettisen induktion laki: Johtimessa indusoidaan elektromotiivivoima, kun se leikkaa magneettikenttälinjoja tai on muuttuvassa magneettikentässä. Sitä käytetään laajasti anturittomassa ohjauksessa, jossa roottorin sijainti havaitaan havaitsemalla takaosan elektromotiivivoimat.

Nämä periaatteet sovelletaan teollisuusharjattomien moottorien suunnittelussa. He saavuttavat tämän säätelemällä hienosti staattorin käämien läpi virtaavaa virtaa varmistaen suotuisat sähkömagneettiset vuorovaikutukset roottorin pysyvien magneettien kanssa korkean hyötysuhteen ja vakauden saavuttamiseksi.

BLDC -moottorin kommutointiprosessi

BLDC -moottorin tärkein työmekanismi kutsutaan elektroniseksi kommutoinniksi. Se on tärkein ja tärkein erotustekijä harjattomien moottorien ja perinteisten harjattujen moottorien välillä.

Kommutoinnin periaate: Kommutointi on prosessi, jolla nykyisen virtauksen suunnan muuttaa moottorin kelaihin, jotta roottorin ja staattorin välillä voi olla jatkuvaa sähkömagneettista vuorovaikutusta, joka luo jatkuvan vääntömomentin.

Kuuden vaiheen kommutointi: BLDC-moottorien perinteinen ohjausmenetelmä jakaa sähköjakson kuuteen vaiheeseen. Jokaisessa vaiheessa kaksi kolmivaiheisesta tullasta on virtalähde, kun taas yksi vaihe on pois päältä.

Hall -anturin palaute: Hall -anturit havaitsevat roottorin pysyvien magneettien sijainnin, jotta ohjain voi määrittää, mikä käämi tulisi virittää ja nykyinen suunta.

Anturiton hallinta: Edistyneempi menetelmä on määrittää roottorin sijainti seuraamalla takaosan sähkömoottorivoimaa energisoimattomassa vaiheessa, tämän monimutkaisen strategian toteuttamiseksi ei tarvita halliin-antureita, mikä johtaa aseman luotettavuuteen.

Suuret BLDC -moottorit omaksuvat yleensä monimutkaisempia ohjausstrategioita, kuten siniaaltoveto tai vektoriohjaus, sujuvamman vääntömomentin ja suuremman tehokkuuden saavuttamiseksi.

Ohjaimen rooli BLDC -moottorijärjestelmässä

BLDC -moottori ei voi toimia yksinään, ja se on yhdistettävä erikoistuneeseen elektroniseen ohjaimeen:

Moottorin ohjain: Yleensä kolmivaiheinen silta-invertteri, joka perustuu Power MOSFET: ään tai IGBT: hen, joka kytkeä nykyisen polun ohjaussignaalin mukaisesti

Mikrokontroller: Vastaanottaa signaaleja sijaintianturista, suorittaa ohjausalgoritmit ja tuottaa PWM -signaaleja teholaitteiden ohjaamiseksi.

Suljetun silmukan ohjaus: Tarjoa tarkan nopeudenhallinnan tai asennon hallinnan sovellustarpeiden perusteella.

Turvallinen suojaus: Ylivirtasuojaus, ylikuormitussuojaus, alajännitesuoja jne.

48 V: n BLDC -moottorijärjestelmien sovellukset ovat laajalle levinnyt sähköpyöriä, pieniä sähköajoneuvoja ja joitain muita teollisia sovelluksia. Sen ohjaimen ja käsittelypiirin on käsiteltävä suurempia jännitteitä ja virtauksia, ja niissä on yleensä monimutkaisempi joukko suoritus- ja suojaustoimintoja.

BLDC -moottorien suorituskykyominaisuudet ja sovellusskenaariot

Katsotaanpa nyt heidän suorituskyvyn etuja oppimisen jälkeen BLDC -moottorin toimintaperiaatteet:

Korkea hyötysuhde: Harjojen ja kommuttorien kitkahäviöiden puuttumisen vuoksi niiden tehokkuus on tyypillisesti yli 85%, joissakin tapauksissa jopa yli 95%.

Hyvän nopeuden torjuntaominaisuudet: Tarjoaa laajan vääntömomentin lähtöä.

Suurempi elinikä: Ilman mekaanisia kulutuselementtejä elinkaari on vain lopulta laakerit.

Parannettu lämmön hajoaminen: suora kosketus staattorin käämitysten ja moottorin kotelon välillä tehokkaamman lämmön hajoamisen saavuttamiseksi.

Matala melu ja sähkömagneettiset häiriöt: Harjakommutoinnilla ei ole kipinöitä ja melua.

Erityisen rakenteensa vuoksi Outrunner BLDC -moottori pystyy tarjoamaan suuremman vääntömomentin alhaisella nopeudella, mikä tekee niistä erityisen sopivia suorille käyttöjärjestelmille, kuten drone -potkurille ja puhaltimille jne. Vakauden ja kestävyyden eduilla harjaton moottori tekee siitä virtalähteen valinnan automaatiolaitteissa ja tarkkuusvälineissä.

BLDC -moottorien ohjausalgoritmit

Kehittyneempi moderni BLDC-ohjaustekniikka on ylittänyt tämän yksinkertaisen kuuden vaiheen kommutointimenetelmän:

Trapetsoidinen aallonohjaus: Perusohjausmenetelmä on trapetsoidinen virran aaltomuoto. On helppo toteuttaa käytännössä, mutta se tuottaa huomattavan amplitudin vääntömomenttia.

Sinusoidinen ohjaus: Moottorin ajaminen sinimuotoisella virralla, joka voi vähentää moottorin vääntömomentin aaltoilua ja tehdä juoksusta sujuvamman.

Kenttäkeskeinen ohjaus (FOC): Soveltamalla matemaattista muunnosta 3-vaiheinen virta käännetään pyörivään koordinaattijärjestelmään ohjausta varten, mikä johtaa optimaaliseen vääntömomentin hallintaan ja energiatehokkuuteen.

Anturifuusiotekniikka: Integroidaan useita palautesignaaleja (esim. Hall -anturit, kooderit ja nykyinen näytteenotto) paremman hallinnan tarkkuuden ja kestävyyden saavuttamiseksi.

Suurten voimien sovellusten, kuten lämmönhallinnan, tehokkuuden optimoinnin ja dynaamisen vasteen haasteiden vuoksi, hienostuneempia ohjausalgoritmeja käytetään tyypillisesti suurissa BLDC-moottorissa.

Johtopäätös: BLDC -moottorien työperiaatteet ja edut

BLDC -moottoritOhjaa tarkkaan staattorin käämien virtaa elektronisen ohjausjärjestelmän kautta ja vuorovaikutuksessa roottorin pysyvien magneettien kanssa sähköenergian tehokkaan muuntamisen saavuttamiseksi mekaaniseksi energiaksi. Pienistä kuluttajaelektronisista laitteista suuriin teollisuuslaitteisiin, pienijännitteisistä sovelluksista 48 V BLDC-moottorijärjestelmiin, harjattomiin tasavirtamoottoreihin, joilla on korkea tehokkuus, korkea luotettavuus ja erinomainen hallintasuorituskyky, edistävät teknistä kehitystä ja energiatehokkuuden parantamista eri toimialoilla. Elektronisen ohjaustekniikan ja pysyvien magneettimateriaalien jatkuvan kehityksen myötä voimme ennakoida, että BLDC -moottoreilla on laajempi sovellusmahdollisuus ja erinomaisempi suorituskyky.

Jos olet kiinnostunut tuotteistamme tai sinulla on kysyttävää, ole hyväOta yhteyttäJa me vastaamme sinulle 24 tunnin sisällä.