Mga modernong brushless DC motor
Salamat sa mga makabuluhang pag-unlad sa semiconductor electronics at ang teknolohiya upang lumikha ng malalakas na neodymium magnet, ang mga brushless DC motor ay malawakang ginagamit ngayon. Ginagamit ang mga ito sa mga washing machine, vacuum cleaner, fan, drone, atbp.
At kahit na ang ideya ng prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang brushless motor ay ipinahayag nang maaga sa simula ng ika-19 na siglo, naghintay ito sa mga pakpak hanggang sa simula ng panahon ng semiconductor, nang ang mga teknolohiya ay naging handa para sa praktikal na pagpapatupad ng ang kawili-wili at mahusay na konseptong ito, na nagbigay-daan sa mga brushless direct current na motor na lumakad nang kasinglawak ng ginagawa nila ngayon. …
Sa Ingles na bersyon, ang mga ito ay tinatawag na mga makina ng ganitong uri BLDC Motor — Brushless DC motors — walang brush na DC motor. Ang motor rotor ay naglalaman ng permanenteng magneto, at ang gumaganang windings ay matatagpuan sa stator, iyon ay, ang BLDC motor device ay ganap na kabaligtaran sa kung ano ang nasa klasikong brushed motor. Ang BLDC motor ay kinokontrol ng isang electronic controller na tinatawag ESC — Electronic Speed Controller - electronic cruise control.
Electronic regulator at mataas na kahusayan
Ang electronic regulator ay nagbibigay-daan sa mga de-koryenteng enerhiya na ibinibigay sa brushless motor na maayos na iba-iba. Hindi tulad ng mas simpleng mga bersyon ng resistive speed governors, na nililimitahan lang ang power sa pamamagitan ng pagkonekta ng resistive load nang magkakasunod sa motor, na nagpapalit ng sobrang power sa init, ang electronic speed control ay nagbibigay ng mas mataas na kahusayan nang hindi sinasayang ang electrical power na naihatid. enerhiya para sa hindi kinakailangang pag-init. ..
Brushless DC motor ay maaaring uriin bilang self-synchronizing synchronous motor, kung saan ang isang sparking node na nangangailangan ng regular na pagpapanatili ay ganap na naka-off — kolektor… Ang pag-andar ng kolektor ay kinuha sa pamamagitan ng electronics, dahil sa kung saan ang buong disenyo ng produkto ay lubos na pinasimple at nagiging mas compact.
Ang mga brush ay talagang pinapalitan ng mga electronic switch, ang mga pagkalugi kung saan ay mas maliit kaysa sa mekanikal na paglipat. Ang malalakas na neodymium magnet sa rotor ay nagbibigay-daan para sa mas malaking torque sa shaft. At mas mababa ang pag-init ng naturang makina kaysa sa hinalinhan ng kolektor nito.
Bilang resulta, ang kahusayan ng makina ay ang pinakamahusay, at ang kapangyarihan sa bawat kilo ng timbang ay mas mataas, kasama ang isang medyo malawak na hanay ng regulasyon ng bilis ng rotor at halos kumpletong kawalan ng nabuong interference sa radyo. Sa istruktura, ang mga makina ng ganitong uri ay madaling iniangkop upang gumana sa tubig at sa mga agresibong kapaligiran.
Ang electronic control unit ay isang napakahalaga at mahal na bahagi ng isang brushless DC motor, ngunit hindi ito maaaring ibigay.Mula sa aparatong ito, ang makina ay tumatanggap ng kapangyarihan, ang mga parameter na sabay-sabay na nakakaapekto sa parehong bilis at kapangyarihan na magagawa ng makina sa ilalim ng pagkarga.
Kahit na ang bilis ng pag-ikot ay hindi kailangang ayusin, kailangan pa rin ang isang electronic control unit, dahil hindi lamang nito dinadala ang control function, ngunit mayroon ding bahagi ng power supply. Masasabi nating ang ESC ay isang analogue ng frequency controller para sa asynchronous AC motorsespesyal na idinisenyo para sa pagpapagana at pagkontrol ng brushless DC motor.
Kontrol ng motor ng BLDC
Upang maunawaan kung paano kinokontrol ang isang BLDC motor, tandaan muna natin kung paano gumagana ang isang commutator motor. Sa kaibuturan nito ang prinsipyo ng pag-ikot ng frame na may kasalukuyang sa isang magnetic field.
Sa bawat oras na ang frame na may kasalukuyang umiikot at nakahanap ng isang equilibrium na posisyon, ang commutator (ang mga brush na pinindot laban sa kolektor) ay nagbabago ng direksyon ng kasalukuyang sa pamamagitan ng frame at ang frame ay nagpapatuloy. Ang prosesong ito ay paulit-ulit habang ang frame ay gumagalaw mula sa poste patungo sa poste. Sa motor ng kolektor lamang mayroong maraming gayong mga frame at mayroong ilang mga pares ng mga magnetic pole, kaya naman ang brush collector ay naglalaman ng hindi dalawang contact, ngunit marami.
Ganoon din ang ginagawa ng ECM. Binabaliktad nito ang polarity ng magnetic field sa sandaling ang rotor ay kailangang tumalikod mula sa posisyon ng equilibrium. Tanging ang control boltahe ay hindi ibinibigay sa rotor, ngunit sa stator windings, at ito ay ginagawa sa tulong ng mga semiconductor switch sa tamang oras (rotor phases).
Ito ay malinaw na ang kasalukuyang sa stator windings ng isang brushless motor ay dapat na ibigay sa tamang oras, iyon ay, kapag ang rotor ay nasa isang tiyak na kilalang posisyon. Upang gawin ito, gamitin ang isa sa mga sumusunod na pamamaraan.Ang una ay batay sa sensor ng posisyon ng rotor, ang pangalawa ay sa pamamagitan ng pagsukat ng EMF ng isa sa mga coils na kasalukuyang hindi tumatanggap ng kapangyarihan.
Ang mga sensor ay iba, magnetic at optical, ang pinakasikat ay mga magnetic sensor Hall effect… Ang pangalawang paraan (batay sa pagsukat ng EMF), bagama't epektibo, ay hindi nagpapahintulot ng tumpak na kontrol sa mababang bilis at sa start-up. Ang mga sensor ng Hall, sa kabilang banda, ay nagbibigay ng mas tumpak na kontrol sa lahat ng mga mode. Mayroong tatlong ganoong mga sensor sa tatlong-phase na BLDC motors.
Ang mga motor na walang rotor position sensor ay naaangkop sa mga kaso kung saan ang motor ay nagsisimula nang walang shaft load (fan, propeller, atbp.). Kung ang pagsisimula ay ginagawa sa ilalim ng pagkarga, kinakailangan ang isang motor na may mga sensor ng posisyon ng rotor. Ang parehong mga pagpipilian ay may kanilang mga kalamangan at kahinaan.
Ang isang solusyon na may isang sensor ay nagiging isang mas maginhawang kontrol, ngunit kung hindi bababa sa isa sa mga sensor ay nabigo, ang engine ay kailangang i-disassemble, bilang karagdagan, ang mga sensor ay nangangailangan ng hiwalay na mga wire. Sa sensorless na bersyon, walang mga espesyal na wire ang kailangan, ngunit sa panahon ng start-up ang rotor ay uugoy pabalik-balik. Kung hindi ito katanggap-tanggap, kinakailangang mag-install ng mga sensor sa system.
Rotor at stator, bilang ng mga phase
Ang rotor ng isang BLDC motor ay maaaring panlabas o panloob at ang stator ay panloob o panlabas ayon sa pagkakabanggit. Ang stator ay gawa sa magnetically conductive material, na ang bilang ng mga ngipin ay ganap na hinati sa bilang ng mga phase. Ang rotor ay maaaring gawin, hindi kinakailangan ng isang magnetically conductive material, ngunit kinakailangang may mga magnet na mahigpit na nakakabit dito.
Kung mas malakas ang mga magnet, mas malaki ang magagamit na metalikang kuwintas. Ang bilang ng mga ngipin ng stator ay hindi dapat katumbas ng bilang ng mga rotor magnet.Ang pinakamababang bilang ng mga ngipin ay katumbas ng bilang ng mga yugto ng kontrol.
Karamihan sa mga modernong brushless DC motor ay tatlong-phase, para lamang sa pagiging simple ng disenyo at kontrol. Tulad ng sa AC induction motors, ang windings ng tatlong phase ay konektado dito sa stator ng isang "delta" o "star".
Ang nasabing mga motor na walang mga sensor ng posisyon ng rotor ay may 3 mga wire ng kuryente, at ang mga motor na may mga sensor ay may 8 mga wire: dalawang karagdagang mga wire para sa pagpapagana ng mga sensor at tatlo para sa mga output ng signal ng mga sensor.
Ang mga low-speed na panlabas na rotor motor ay ginawa gamit ang isang malaking bilang ng mga pole (at samakatuwid ay mga ngipin) sa bawat yugto upang makakuha ng pag-ikot na may isang angular frequency na makabuluhang mas mababa kaysa sa dalas ng control current. Ngunit kahit na may mga high-speed na tatlong-phase na motor, ang bilang ng mga ngipin na mas mababa sa 9 ay karaniwang hindi ginagamit.