Kako deluje motor BLDC: podrobna razlaga načel brezkrtačnih DC motorjev

V zadnjih dveh do treh desetletjih zaradi nenehnega napredka elektronske tehnologije in trajnih magnetnih materialov,BLDC Motorsso se preoblikovali iz nišnih motorjev v glavne rešitve moči za različne panoge.BLDC Motorsso se pogosto uporabljali v aplikacijah, vključno z gospodinjskimi aparati, električnimi orodji, električnimi vozili in industrijsko avtomatizacijsko opremo zaradi visoke učinkovitosti, visoke zanesljivosti in dolge življenjske dobe. Vendar načela delovanja motorjev BLDC še vedno niso znana veliko posameznikov. Ta članek bo razložil vse, kar se morate zavedati o delovnem načelu BLDC Motors, tako da boste v današnjem elektrotehniku ​​lahko podrobneje ogledali to neverjetno inovacijo.

Osnovna struktura motorja BLDC

Zdaj, preden se lotimo delovnega načela, bi se morali seznaniti z njegovo osnovno strukturo:

Stator: pritrjen znotraj ohišja motorja, na splošno je sestavljen iz laminiranih silicijevih jeklenih listov, okoli njega pa so naviti tuljave, da ustvarijo več elektromagnetnih drogov.

Rotor: Rotor je običajno nameščen na gred in vsebuje stalne magnete. BLDC motorje je mogoče razvrstiti v več sort, ki temeljijo na različnih konfiguracijah stalnih magnetov.

Hall Senzors: Za določitev položaja rotorja in povratne informacije v elektronski krmilni sistem.

Krmilnik: Elektronski krmilni sistem, ki določa čas toka, ki teče skozi statorske navitja, ki temeljijo na povratnih informacijah s senzorjev dvorane ali drugih mehanizmov povratnih informacij.

Omeniti velja, da je motorična struktura Ouronner BLDC edinstvena iz notranje strukture rotorja. Rotor je zunaj, stator pa v notranjosti. Ta vrsta zasnove je še posebej razširjena v aplikacijah, ki zahtevajo visok navor, kot pri pogonu propelerjev dronov.

Načela elektromagnetizma: Temelj motorja BLDC

Dva osnovna načela elektromagnetizma določata delovanje motorja BLDC:

Amperejev zakon: Ko je prevodnik, ki nosi trenutni, bo v magnetnem polju dirigent podvržen sili. Stator motorja BLDC je izdelan iz navitih navitij bakra in po tem, ko se ta navitja napolnijo, ustvarijo magnetno polje, ki medsebojno deluje med trajnimi magnetnimi magnetom rotorja, da ustvari silo, ki zagotavlja mehansko gibanje, da se rotor obrne.

Faradayev zakon o elektromagnetni indukciji: Elektromotivna sila bo v prevodniku inducirana, ko reže magnetne poljske črte ali je v spreminjajočem se magnetnem polju. Široko se uporablja v brez senzorjev, kjer se zazna položaj rotorja z zaznavanjem zadnje elektromocijske sile.

Ta načela se uporabljajo pri oblikovanju industrijskih brezkrtačnih motorjev. To dosežejo tako, da fino uravnavajo tok, ki teče skozi navitij statorja in tako zagotovi ugodne elektromagnetne interakcije s stalnimi magnetnimi magnetom rotorja, da dosežejo visoko učinkovitost in stabilnost.

Proces komutacije motorja BLDC

Najpomembnejši delovni mehanizem v motorju BLDC se imenuje elektronska komutacija. Je najpomembnejši in ključni faktor razlikovanja med brezkrtačnimi motorji in tradicionalnimi krtačenimi motorji.

Načelo komutacije: Komutacija je postopek spreminjanja smeri toka v zvezi s tuljavami motorja, tako da lahko obstaja neprekinjena elektromagnetna interakcija med rotorjem in statorjem, ki ustvarja neprekinjen navora.

Šeststopenjska komutacija: tradicionalna metoda nadzora motorjev BLDC deli električni cikel na šest korakov. V vsakem koraku se poganjata dva od trifaznih navidov, ena faza pa je izklopljena.

Povratne informacije senzorjev Hall: Hall Sensors zaznajo položaj stalnih magnetov rotorja, tako da lahko krmilnik določi, katero navijanje je treba energijo in tokovno smer.

Nadzor brez senzorjev: Naprednejša metoda je določiti položaj rotorja s spremljanjem zadnje elektromotivne sile v neenakomerni fazi, za izvajanje te zapletene strategije niso potrebni nobeni senzorji dvorane, kar bi povzročilo večjo zanesljivost pogona.

Veliki mototorji BLDC običajno sprejemajo bolj zapletene strategije nadzora, kot sta sinusni valovni pogon ali vektorski nadzor, da dosežejo bolj gladek izhod navor in večjo učinkovitost.

Vloga regulatorja v motornem sistemu BLDC

Motor BLDC ne more delovati sam in ga je treba kombinirati s specializiranim elektronskim krmilnikom:

Gonilnik motorja: ponavadi trifazni pretvornik mostu, ki temelji na moči MOSFET ali IGBT, ki preklopi trenutno pot v skladu s krmilnim signalom

MicroController: sprejema signale iz senzorja položaja, izvaja krmilne algoritme in ustvari PWM signale za pogon napajalnih naprav.

Nadzor zaprte zanke: zagotavlja natančen nadzor hitrosti ali nadzor položaja na podlagi potreb aplikacije.

Funkcija varnosti varnosti: zaščita nad pretekom, zaščita prekomerne temperature, premajhna zaščita itd.

Aplikacije za motorične sisteme 48V BLDC so zelo razširjene pri električnih kolesih, majhnih električnih vozilih in nekaterih drugih industrijskih aplikacijah. Njegov krmilnik in vodljivo vezje se morata spoprijeti z višjimi napetostnimi in tokovi ter ponavadi bolj zapleten nabor zmogljivosti in zaščitnih funkcij.

Značilnosti uspešnosti in scenariji uporabe motorjev BLDC

Zdaj pa si oglejmo njihove prednosti uspešnosti po učenju načel motornega delovanja BLDC:

Visoka učinkovitost: Zaradi odsotnosti izgub trenja zaradi ščetk in komutatorjev je njihova učinkovitost običajno nad 85%, tudi v nekaterih primerih nad 95%.

Dobre značilnosti hitrosti: zagotavlja široko paleto izhoda navora.

Večja življenjska doba: Brez mehanskih elementov obrabe življenjska doba le na koncu omejujejo ležaji.

Izboljšana učinkovitost odvajanja toplote: neposreden stik med navitjem statorja in ohišjem motorja za učinkovitejše odvajanje toplote.

Nizek hrup in elektromagnetna motnja: Ni iskric in hrupa, ki nastane zaradi komutacije čopiča.

Zaradi svoje posebne strukture je motor Ounner BLDC bolj sposoben zagotoviti večji navor pri nizkih hitrostih, zaradi česar je še posebej primeren za neposredne pogonske sisteme, kot so droni propelerji in ventilatorji itd. S prednosti stabilnosti in trajnosti, brezkrtačni motor omogoča izbiro napajanja v opremi za avtomatizacijo in natančno opremo.

Kontrolni algoritmi motorjev BLDC

Bolj razvita sodobna tehnologija nadzora BLDC je presegla to preprosto šeststopenjsko metodo komutacije:

Trapezoidni nadzor valov: Najosnovnejša kontrolna metoda je trapezoidni valovni tok. V praksi je preprosto, vendar proizvede navorne valovine veliko amplitude.

Sinusoidni nadzor: Vožnja z motorjem s sinusoidnim tokom, ki lahko zmanjša valovanje motorja in naredi tek bolj gladko.

Terensko usmerjeno krmiljenje (FOC): Z uporabo matematične transformacije se 3-fazni tok prevede v vrteči se koordinatni sistem za nadzor, kar vodi v optimalni nadzor navora in energetsko učinkovitost.

Tehnologija senzorja fuzije: za boljšo natančnost in robustnost integrira več signalov povratnih informacij (npr. Hall Sensors, Encoders in trenutno vzorčenje).

Zaradi izzivov v aplikacijah z veliko močjo, kot so upravljanje s toploto, optimizacijo učinkovitosti in dinamični odziv, se bolj izpopolnjeni krmilni algoritmi običajno uporabljajo za velike motorje BLDC.

Zaključek: Delovna načela in prednosti motorjev BLDC

BLDC MotorsNatančno nadzorujte tok v navitih statorja skozi elektronski krmilni sistem in interakcijo s trajnimi magneti rotorja, da dosežemo učinkovito pretvorbo električne energije v mehansko energijo. Od majhnih potrošniških elektronskih naprav do velike industrijske opreme, od nizkonapetostnih aplikacij do 48V motoričnih sistemov BLDC, brezkrtačnih DC motorjev z visoko učinkovitostjo, visoko zanesljivostjo in odlično kontrolno zmogljivostjo, ki v različnih panogah spodbujajo tehnološki napredek in izboljšanje energetske učinkovitosti. Z nenehnim razvojem tehnologije elektronskega krmiljenja in trajnih magnetnih materialih lahko predvidevamo, da bodo BLDC Motors imeli širše možnosti uporabe in bolj izjemne zmogljivosti.

Če vas zanimajo naši izdelki ali imate kakršna koli vprašanja, vas prosimokontaktirajte nasIn odgovorili vam bomo v 24 urah.