Kuidas töötab BLDC mootor: harjadeta alalisvoolu mootorite põhimõtete üksikasjalik seletus

Viimase kahe kuni kolme aastakümne jooksul tänu elektroonilise tehnoloogia ja püsimagnetiliste materjalide pideva edasiliikumise tõttuBldc mootoridon muutunud nišimitest erinevate tööstusharude tavapärasteks lahendusteks.Bldc mootoridon kasutatud laialdaselt rakendustes, sealhulgas majapidamisseadmed, elektrilised tööriistad, elektrisõidukid ja tööstusautomaatikaseadmed tänu nende kõrge efektiivsuse, suure töökindluse ja pika eluea tõttu. Kuid BLDC mootorite tööpõhimõtted pole paljudele inimestele endiselt teada. See artikkel selgitab kõike, mida peate mõistma BLDC mootorite tööpõhimõtte kohta, et saaksite selle uskumatu uuenduse üksikasjalikuma ülevaate tänapäeva elektrotehnikast.

BLDC mootori põhistruktuur

Nüüd, enne tööpõhimõttesse sattumist, peaksime tutvuma selle põhistruktuuriga:

Staatoriga: fikseeritud mootori korpuse sees, see koosneb tavaliselt lamineeritud räni terasest lehtedest ja selle ümber keritakse mähiseid, et luua mitu elektromagnetiposti.

Rootor: Rootor paigaldatakse tavaliselt võllile ja sisaldab püsimagneteid. BLDC mootoreid saab alaliste magnetide erinevate konfiguratsioonide põhjal jagada mitmeks sordiks.

Saali andurid: rootori asukoha ja tagasiside määramiseks elektroonilisse juhtimissüsteemi.

Kontroller: elektrooniline juhtimissüsteem, mis määrab voolu ajastuse, mis voolab läbi staatori mähiste saali andurite või muude tagasisidemehhanismide tagasiside põhjal.

Väärib märkimist, et Outrunner BLDC mootori struktuur on sisemise rootori struktuurist ainulaadne. Rootor on väljas ja staator on sees. Seda tüüpi disain on eriti levinud rakendustes, mis nõuavad suurt pöördemomenti, nagu droonide propellerite ajamisel.

Elektromagnetilisuse põhimõtted: BLDC mootori toimimise alus

BLDC mootori toimimise määravad kaks elektromagnetilisuse põhiprintsiipi:

Ampere'i seadus: kui praegune vedav juht on magnetväljas, allutatakse juhile jõud. BLDC -mootori staatoril on valmistatud mähitud vaskmähistest ja pärast nende mähiste pingestamist loovad need magnetvälja, mis interakteerub rootori püsimagnetite vahel, et genereerida jõud, mis tagab rootori pöörde jaoks mehaanilise liikumise.

Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadus: Elektromotoorne jõud indutseeritakse juhtseadis, kui see lõikab magnetvälja jooned või on muutuvas magnetväljas. Seda kasutatakse laialdaselt sensorita juhtimises, kus rootori asukoht tuvastatakse, tundes tagumise elektromotoorseid jõude.

Neid põhimõtteid rakendatakse tööstuslike harjadeta mootorite kujundamisel. Nad saavutavad selle, reguleerides peeneks staatori mähiste kaudu voolavat voolu, tagades soodsa elektromagnetilise interaktsiooni rootori püsiv magnetitega, et saavutada kõrge efektiivsus ja stabiilsus.

BLDC mootori kommutatsiooniprotsess

BLDC mootori kõige olulisemat töömehhanismi nimetatakse elektrooniliseks kommuteerimiseks. See on kõige olulisem ja peamine eristamistegur harjadeta mootorite ja traditsiooniliste harjatud mootorite vahel.

Kommutatsiooni põhimõte: kommutatsioon on voolu voolavuse suuna muutmine mootori mähiste osas nii, et rootori ja staatori vahel võib eksisteerida pidevat elektromagnetilist koostoimet, mis loob pideva pöördemomendi.

Kuueastmeline kommutatsioon: BLDC mootorite traditsiooniline juhtimismeetod jagab elektritsüklit kuueks etapiks. Igal etapil on kahefaasilistest näpunäidetest kaks, samal ajal kui üks etapp on välja lülitatud.

Halli anduri tagasiside: saali andurid tuvastavad rootori püsimagnetite asukoha, nii et kontroller saaks kindlaks teha, millised mähised tuleks pingestada, ja praegust suunda.

Anduritu kontroll: arenenum meetod on rootori asukoha määramine, jälgides selja elektromotoorset jõudu energiata faasis, selle keeruka strateegia rakendamiseks pole saali andureid vaja, mille tulemuseks on draivi suurem usaldusväärsus.

Suured BLDC mootorid võtavad sujuvam pöördemomendi väljundi ja suurema efektiivsuse saavutamiseks tavaliselt kasutusele keerukamaid juhtimisstrateegiaid, näiteks siinuslainejagu või vektorite juhtimist.

Kontrolleri roll BLDC mootori süsteemis

BLDC mootor ei saa iseseisvalt töötada ja seda tuleb kombineerida spetsialiseeritud elektroonilise kontrolleriga:

Mootorijuht: tavaliselt kolmefaasiline silla muundur, mis põhineb võimsusel MOSFET või IGBT, mis lülitab voolutee vastavalt juhtsignaalile

Mikrokontroller: võtab vastu signaale positsiooniandurist, teostab juhtseadmeid ja genereerib PWM -signaale toiteseadmete juhtimiseks.

Suletud ahela juhtimine: tagab täpse kiiruse juhtimise või positsioonijuhtimise, mis põhineb rakenduse vajadustel.

Ohutu kaitsefunktsioon: ülevoolukaitse, üle temperatuuri kaitse, alapinge kaitse jne.

48 V BLDC mootorisüsteemi rakendused on laialt levinud elektriliste jalgrataste, väikeste elektrisõidukite ja mõne muu tööstusliku rakenduse korral. Selle kontroller ja käitlemisringkond peavad hakkama saama kõrgemate pingete ja vooludega ning tavaliselt omama keerukamad jõudlus- ja kaitsefunktsioonid.

BLDC mootorite jõudluse omadused ja rakenduse stsenaariumid

Vaatame nüüd pärast BLDC motoorse toimimise põhimõtete õppimist nende jõudlusprobleeme:

Kõrge efektiivsus: kuna harjade ja kommutaatorite hõõrdekadude puudumine on nende tõhusus tavaliselt üle 85%, mõnel juhul isegi üle 95%.

Hea kiiruse-torkese omadused: pakub laias valikus pöördemomendi väljundit.

Suurem eluiga: ilma mehaaniliste kulumiselementideta piirab eluiga lõppkokkuvõttes laagrid.

Parem soojuse hajumise efektiivsus: otsene kontakt staatori mähiste ja mootori korpuse vahel soojuse tõhusamaks hajumiseks.

Madal müra ja elektromagnetilised häired: harja kommutatsioonist ei tekitata säteid ja müra.

Spetsiaalse struktuuri tõttu on Outrunner BLDC mootor võimelisem pakkuda madalamat pöördemomenti madalal kiirusel, muutes need eriti sobivaks otsese ajamissüsteemi jaoks, näiteks droonide propellerid ja ventilaatoriteks jne. Stabiilsuse ja vastupidavuse eelistega muudab harjadeta mootor automaatikaseadmetes ja täppisinstrumentides toiteallika valimise.

BLDC mootorite juhtimisalgoritmid

Arenenud moodne BLDC juhtimistehnoloogia on ületanud selle lihtsa kuueastmelise kommuteerimismeetodi:

Trapetsikujuline lainekontroll: kõige põhilisem juhtimismeetod on trapetsoolik vool. Seda on lihtne rakendada, kuid see tekitab märkimisväärse amplituudiga pöördemomendi.

Sinusoidaalne juhtkontroll: mootori juhtimine sinusoidaalse voolu abil, mis võib vähendada mootori pöördemomendi pulsatsiooni ja muuta jooksu sujuvamaks.

Väljale orienteeritud juhtimine (FOC): rakendades matemaatilist teisendust, tõlgitakse 3-faasiline vool juhtimiseks pöörlevasse koordinaatsüsteemi, mis põhjustab optimaalset pöördemomendi juhtimist ja energiatõhusust.

Sensor Fusion Technology: integreerib parema kontrolli täpsuse ja vastupidavuse tagamiseks mitu tagasisidesignaali (nt saali andurid, kooderid ja praegune proovivõtmine).

Suure võimsusega rakenduste väljakutsete tõttu, näiteks soojusjuhtimine, tõhususe optimeerimine ja dünaamiline reageerimine, kasutatakse tavaliselt keerukamaid juhtimisalgoritme suurte BLDC mootorite jaoks.

Järeldus: BLDC mootorite tööpõhimõtted ja eelised

Bldc mootoridTäpselt kontrollige voolu staatori mähistes elektroonilise juhtimissüsteemi kaudu ja interakteeruge rootori püsimagnetitega, et saavutada elektrienergia tõhus muundamine mehaaniliseks energiaks. Alates väikestest tarbeelektroonikaseadmetest kuni suurte tööstusseadmeteni, alates madala pingerakendusest kuni 48 V BLDC mootorisüsteemideni, harjadeta alalisvoolumootoriteni, millel on suure tõhusus, kõrge töökindlus ja suurepärased kontrollitulemused, on tehnoloogiliste edusammude ja energiatõhususe parandamine erinevates tööstusharudes. Elektroonilise juhtimistehnoloogia ja püsimagnetmaterjalide pideva arendamise abil võime ette näha, et BLDC Motorsil on laiem rakenduse väljavaade ja silmapaistvam jõudlus.

Kui olete meie toodetest huvitatud või teil on küsimusi, palun palunVõtke meiega ühendustJa me vastame teile 24 tunni jooksul.