Бесщеточные двигатели постоянного тока и их преимущества
Любой специалист по механике должен понимать разницу между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока. Щеточные двигатели когда-то были очень распространены. На самом деле, они все еще существуют в наши дни, хотя их в значительной степени заменяют их бесщеточные аналоги, правильный тип постоянного тока любого типа может сделать проект или домашний электроинструмент намного более эффективным. Что ж, давайте познакомимся с различными типами двигателей
Вот уже несколько лет мы наблюдаем, как бесщеточные двигатели начинают доминировать в производстве профессиональных инструментов для аккумуляторных инструментов. Это здорово, но что в этом такого? До тех пор, пока мы все еще могу управлять этим деревянным винтом, это действительно имеет значение? Ну, да, это так. Существенные различия и последствия существуют при работе с щеточными и бесщеточными двигателями.
Любой специалист по механике должен понимать разницу между щеточными и бесщеточными двигателями постоянного тока. Щеточные двигатели когда-то были очень распространены. На самом деле, они все еще существуют в наши дни, хотя их в значительной степени заменяют их бесщеточные аналоги, правильный тип постоянного тока любого типа может сделать проект или домашний электроинструмент намного более эффективным.
�� Что такое двигатель постоянного тока?
двигатель постоянного тока – одна из самых фундаментальных машин за последние 200 лет. Этот электродвигатель использует постоянный ток для создания вращательного движения и позволил разработчикам создавать электроинструменты, мобильное оборудование, компьютерные компоненты и другие бесценные приложения на батарейках. Они представляют собой класс, отличный от двигателей переменного тока, которые столь же продуктивны, но обеспечивают различные преимущества. Класс двигателей постоянного тока в целом разделен на двигатели постоянного тока с щеткой и бесщеточные двигатели постоянного тока, и эта статья поможет тем, кто хочет понять, что отличает один двигатель постоянного тока от другого. Основные принципы, лежащие в основе обоих типов двигателей постоянного тока, будут объяснены, а затем сравнены, чтобы показать, где каждая машина работает лучше всего в промышленности.
�� Щеточные Двигатели
Почищенные Щеткой Двигатели постоянного тока (часто называемые просто “щеточными двигателями”) являются одними из старейших электродвигателей и используют постоянный ток с механической коммутацией для выработки механической энергии.
Эти двигатели, как следует из их названия, используют щетки для подключения источника постоянного тока к роторному узлу, который является компонентом двигателя, содержащим якорь, коллекторные кольца и выходной вал. Статор или внешний корпус двигателя содержит поле постоянного магнита, создаваемое либо постоянным магнитом, либо какой-либо неподвижной катушкой электромагнита. Постоянное магнитное поле имеет полюса (магнитные пары север – юг), и их линии магнитного поля непрерывно проходят через весь узел ротора. Этот узел питается, когда щетки зажимают кольца коллектора, который направляет ток через якорь и его обмотки. Когда ток проходит через эти катушки, якорь становится собственным электромагнитом и взаимодействует с постоянными полюсами поля статора. Поскольку узел ротора может свободно вращаться, создаваемое якорем поле, следовательно, будет отталкивать поле статора, вызывая вращение вала. Это вращение пропорционально токам возбуждения якоря и статора, и изменение этих токов приведет к различным выходным характеристикам.
❌ Недостатки щеточных двигателей
�� Принцип работы бесщеточных двигателей такой же, как у двигателей со щетками (управление переключением с использованием обратной связи по положению внутреннего вала), но их общая конструкция отличается. Конструкция бесщеточных блоков снижает внутреннее сопротивление и помогает рассеивать тепло, выделяемое в катушках статора. Таким образом, эффективность повышается, поскольку тепло катушек может рассеиваться более эффективно благодаря гораздо большему корпусу стационарного двигателя.
�� Хотя щеточные двигатели недороги, надежны и имеют высокий крутящий момент или коэффициент инерции, они также имеют ряд недостатков.
Эти компоненты со временем изнашиваются, образуя пыль. Этот тип двигателя требует регулярного технического обслуживания для очистки или замены щеток.
Они также обладают низкой теплоотдачей из-за ограничений ротора, высокой инерции ротора, низкой максимальной скорости и электромагнитных помех (EMI) из-за образования дуги на щетках.
�� В отличие от щеточного двигателя, постоянный магнит на бесщеточном блоке установлен на роторе. Статор выполнен из рифленой прокатанной стали и содержит обмотки катушки. С другой стороны, щеточные устройства требуют небольшого количества внешних компонентов или вообще не требуют их, и поэтому хорошо работают в ограничительных условиях.
✔️ Плюсы щеточных двигателей
�� Щеточные двигатели также легко настраиваются. Вы можете изменить их, чтобы получить точную скорость, которую вы хотите, с помощью используемого напряжения.
�� По сравнению с бесщеточными двигателями, щеточный двигатель отлично подходит для начинающих, так как их цены значительно более доступны.
�� Бесщеточные двигатели
Бесщеточный двигатель использует постоянный магнит в качестве ротора. Он использует трехфазные приводные катушки и специализированный датчик, который отслеживает положение ротора. И когда датчик отслеживает положение ротора, он посылает опорные сигналы контроллеру. Контроллер, в свою очередь, активирует катушки упорядоченным образом – по одной фазе за раз. Главное отличие состоит в том, что здесь нет коммутатора и – что удивительно – нет щеток. Вместо этого бесщеточный двигатель имеет ротор, прикрепленный неодимовыми магнитами, и стальной корпус с обмотками и набором подшипников. Датчики встроены для изменения выходного сигнала – правильно установленный он будет поддерживать высокую точность и производительность нашего устройства.
❌ Недостатки бесщеточных двигателей
Как и во всех других устройствах, бесщеточные двигатели постоянного тока также имеют несколько недостатков по сравнению с другими двигателями. Поскольку бесщеточный двигатель постоянного тока во многих случаях превосходит щеточный двигатель постоянного тока, однако бесщеточный двигатель постоянного тока также имеет несколько недостатков, которые
обсуждаются ниже:
�� Стоимость бесщеточного двигателя постоянного тока сравнительно выше по сравнению с щеточным двигателем постоянного тока, а электронный контроллер также увеличивает стоимость общей настройки, так как в традиционном двигателе используется недорогая механическая коммутационная установка с использованием щеток.
�� Когда бесщеточный двигатель постоянного тока работает на низкой скорости, во время вращения на низкой скорости возникают небольшие вибрации. Однако вибрации уменьшаются на высокой скорости.
�� Короче говоря, бесщеточный двигатель постоянного тока имеет много преимуществ перед традиционными щеточными двигателями постоянного тока, такими как низкие затраты на техническое обслуживание и менее частые требования к техническому обслуживанию. Они также
✔️ Плюсы бесщеточных двигателей
�� Бесщеточные двигатели быстро не изнашиваются, и они прослужат долго, часто дольше, чем другие части радиоуправляемого автомобиля. У них нет щеток внутри, и именно поэтому они имеют гораздо больший срок службы. Кроме того, поскольку у них нет щеток, бесщеточный двигатель потребует меньшего обслуживания, будет иметь меньше проблем и в долгосрочной перспективе обойдется вам дешевле.
�� В бесщеточном двигателе нет щеток для чистки или замены, поэтому вам нужно только поддерживать подшипник, который нуждается в периодической смазке для контроля.
�� Бесщеточные двигатели часто могут работать в течение пяти-шести лет без каких-либо проблем! Это намного больше, чем вы могли бы ожидать от щеточного двигателя. Вес и размеры двигателя относительно меньше и легче
. Это не является бременем для вашего автомобиля, поэтому оно также может значительно повысить вашу скорость и управляемость.
�� Щеточные и бесщеточные двигатели: Почему дополнительные расходы?
Благодаря бесщеточной технологии ротор состоит из магнитов и статора катушек, которые попеременно заряжаются положительно или отрицательно.Таким образом, полюса притягиваются и отталкиваются, позволяя двигателю вращаться. Преимущество заключается в том, что между ротором и статором отсутствует физический контакт. Энергия передается от одного к другому через магнетизм между электромагнитами.
В обычном электродвигателе ротор (вращающаяся часть машины) приводится в движение внутри статора (неподвижная часть). Оба соединены электрическим соединением: коллектором или коллектором, который контактирует с небольшими угольными щетками.
Приводимый в действие постоянным током, двигатель работает с переменным током, вырабатываемым электронной картой, которая преобразует постоянный ток в трехфазную переменную частоту.
Таким образом, катушки подаются попеременно для создания вращающегося поля и, следовательно, вращения.
Электронный модуль, встроенный в двигатель или в корпус, непрерывно регулирует ток, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью.
Это повышает общую производительность и, таким образом, обеспечивает реальное соотношение цены и качества.
Товары из категорий��
[add permalink=”Drills-And-Screw-Drivers” count=”7″ lang=”ru”]
�� Где используются щеточные и бесщеточные двигатели
Как мы уже говорили ранее, бесщеточный двигатель набирает популярность по сравнению с щеточным двигателем. Оба двигателя могут быть найдены в широком спектре применений. Щеточные двигатели постоянного тока по-прежнему часто используются в бытовой технике и автомобилях. Они также сохраняют сильную промышленную нишу благодаря своей способности изменять соотношение крутящего момента к скорости – уникальное свойство для них.
При такой популярности это неудивительно. Бесщеточный двигатель работает дольше и потребляет меньше электроэнергии. Он ломается реже – щеток нет, поэтому они не изнашиваются. И это самая распространенная причина повреждения электроинструментов. Он меньше и легче, чем коллекторные, а также более мощный. Из-за этого он обеспечивает лучший крутящий момент. Если инструмент оснащен двигателем такого типа, обычно легко найти информацию о нем, а в случае щеточных двигателей многие производители просто опускают это упоминание.
Благодаря такой надежности и долговечности бесщеточные двигатели постоянного тока нашли множество применений: производство, вычислительная техника и многое другое. Они используются в электромобилях нового поколения и все большем количестве электроинструментов нового поколения – отверток, дрелей, перфораторов. Они также встречаются в роботах, дронах и радиоуправляемых автомобилях, как игрушечных, любительских, так и профессиональных.
�� Щеточный или бесщеточный?
Таким образом, бесщеточные двигатели могут быть более мощными, чем ваши традиционные аккумуляторные инструменты с щеткой. Беспроводные приборы, использующие бесщеточный электронный двигатель, более эффективны и интеллектуальны в том, как двигатель регулирует расход энергии аккумулятора. Этот уровень интеллекта и эффективности приводит к:
- Меньший объем технического обслуживания и более длительный срок службы – благодаря отсутствию угольных щеток
- Больше мощности – меньше ограничений в двигателе, который расходует энергию
- Более длительное время работы и меньшая зарядка аккумулятора – благодаря эффективному использованию энергии.
�� Вам понравилась эта запись в блоге? Почему бы не показать нам немного любви и не поделиться ею! Или прочитайте другие наши записи в блоге, которые полны интересной и информативной информации.
FAQ❓
�� Используется ли бесщеточный двигатель в аккумуляторной дрели?
Да, у этого типа дрели меньший вес
�� Бесщеточный двигатель чаще встречается в аккумуляторных инструментах?
В настоящее время они более распространены
�� Бесщеточный мотор дороже щеточного?
Да бесщеточный мотор дороже
Заключение��
бесщеточные двигатели могут быть более мощными, чем ваши традиционные аккумуляторные инструменты с щеткой. Беспроводные приборы, использующие бесщеточный электронный двигатель, более эффективны и интеллектуальны в том, как двигатель регулирует расход энергии аккумулятора.
Бесщеточные электродвигатели постоянного тока: назначение и принцип работы
Двигатели постоянного тока бывают щеточными и бесщеточными. Практически все современные электроинструменты имеют второй вариант двигателей. Рассмотрим принцип работы бесщеточного электродвигателя постоянного тока, как он устроен, плюсы и минусы.
Устройство бесщеточного двигателя
Такие виды двигателей не имеют ротора в традиционном понимании. Вместо него установлен специальный магнит. Он оснащен приводными катушками, имеющими три фазы, а также датчиком, который контролирует положение ротора и посылает сигналы на контроллер. Он же в свою очередь начинает поочередное включение катушек. Происходит это по одной фазе за один раз. Главное отличие бесщеточного двигателя постоянного тока от щеточного в том, что у него нет щеток и коммутатора. Вместо этого установлен ротор и магниты, к которым он крепится. В данном случае используются неодимовые магниты.
Применение современных магнитных материалов, таких как неодимовые магниты, позволяет создавать компактные и мощные двигатели.
Корпус изготавливается из стали, он оснащен обмотками, а также имеет набор подшипников. Для измерения выходного канала установлены специальные датчики. Они позволяют сделать работу бесщеточного двигателя постоянного тока точной, а также повысить эффективность устройства.
Важно! Основное отличие бесщеточного двигателя в том, что его работа основана на принципе электромагнитной индукции. Внутри корпуса установлено два основных элемента – ротор и статор. А датчики Холла и контроллер позволяют отслеживать такие параметры работы как напряжение в системе, скорость ротора, особенности его положения.
Основные особенности
Двигатели данного типа имеют несколько важных особенностей:
- Устройство способно заменить сразу несколько приспособлений: преобразователь частоты, регулировку скорости асинхронного двигателя, а также двигателя постоянного тока;
- Может осуществлять работу как на высокой, так и на низкой скорости;
- Отличные характеристики крутящего момента как на средних, так и на высоких оборотах;
- Бесступенчатое регулирование скорости;
- Плавный старт, нет резкой остановки;
- Не образуются искры благодаря отсутствию трения;
- Стойкость к неровной вибрации.
Важно! Большинство современных устройств оснащены сенсорами обратной связи, такими как энкодеры или датчики Холла, что позволяет увеличить точность управления вращением и обнаружить любые отклонения в работе двигателя.
Разработчики регулярно работают над улучшением эффективности таких двигателей, что помогает уменьшить энергопотребление и повысить продолжительность автономной работы приспособлений.
Преимущества использования
Бесщеточные двигатели постоянного тока с каждым годом становятся все популярнее. Это связано с такими их достоинствами:
- Во время работы практически нет трения. Это как раз и связано с отсутствием щеток. Именно поэтому двигатель меньше греется. Это положительно влияет на срок эксплуатации и плавность работы. Также двигатели можно дольше использовать, без перерывов;
- Устройства могут развиваться высокую скорость работы за считанные секунды;
- Простота регулировки крутящего момента. Благодаря этому в устройства можно внедрять переменную скорость. Это позволяет изменять количество оборотов во время работы техники;
- Высокая точность. Бесщеточные двигатели позволяют достичь высокой точности и контроля вращения, что делает их идеальными в сфере, где важна тонкая настройка позиционирования;
- За счет того, что бесщеточный двигатель имеет минимальное количество деталей, он имеет небольшой вес и размер;
- Бесшумность работы по сравнению с щеточными видами двигателей;
- Длительный срок эксплуатации даже при постоянной эксплуатации (более 6 лет);
- Требует минимального обслуживания за счет отсутствия щеток. Все, что нужно – это следить за работой подшипника, он нуждается в регулярной смазке;
- Высокая удельная мощность;
- Минимальные электропотери во время работы.
Основной недостаток такого двигателя заключается в его высокой стоимости. Также к минусам можно отнести вибрацию в случае, если устройство работает на минимальной скорости. Но если вы ищите устройство, которое прослужит не один год, то лучше всего остановиться именно на бесщеточном двигателе.
Применение
Обычно бесщеточные двигатели устанавливают, если устройство должно создавать для своей работы большое количество оборотов.
Крупные производители промышленного оборудования активно внедряют бесщеточные двигатели. Они часто используются в металлургии и других промышленных отраслях.
Итак, двигатели постоянного тока без щеток – это важный элемент современных технологий и механизмов. Их эффективность, качество и точность делают их незаменимыми для множества устройств, и, вероятно, их эффективность будет расти с развитием технологий и автоматизации.
Каков основной принцип работы бесщеточного двигателя постоянного тока?
Давайте сначала поговорим об основном принципе работы двигателя. Основы могут быть пропущены напрямую.
Все в детстве играли с магнитами. Разные полюса притягиваются друг к другу, и два магнита столкнулись, как только сблизились.
Теперь предположим, что ваши руки достаточно быстры, чтобы манить перед собой одним магнитом, а другой все время следует за вами.
Вы держите магнит в руке и рисуете круги, а другой магнит следует за вами по кругу.
Вышеизложенное является основным принципом вращения двигателя. Просто «магнит», используемый для соблазнения, — это не настоящий магнит, а магнитное поле, создаваемое катушкой, находящейся под напряжением.
1. Внедрение бесщеточного двигателя постоянного тока.
Бесщеточный двигатель постоянного тока, английская аббревиатура BLDC (Brushless Direct Current Motor). Статор (подвижная часть) двигателя представляет собой катушку или обмотку. Ротор (часть, которая вращается) представляет собой постоянный магнит, который является магнитом. В соответствии с положением ротора одночиповый микрокомпьютер используется для управления подачей питания на каждую катушку, так что магнитное поле, создаваемое катушкой, изменяется, чтобы постоянно соблазнять ротор спереди, чтобы заставить ротор вращаться. Это принцип вращения бесщеточного двигателя постоянного тока. Давайте погрузимся.
2. Основной принцип работы бесщеточного двигателя постоянного тока.
2.1. Структура бесщеточного двигателя постоянного тока
Начнем с самых простых катушек.
Как показано ниже. Катушку можно понимать как нечто, что растет как пружина. Согласно правилу правой спирали, изученному в младших классах средней школы, когда ток течет сверху вниз по катушке, верхняя полярность катушки — N, а нижняя — S.
Теперь сделайте еще одну такую же катушку. Затем поиграйтесь с позицией. Таким образом, если через него проходит ток, он будет действовать так, как будто есть два электромагнита.
Получите еще один, чтобы сформировать трехфазную обмотку двигателя.
В сочетании с ротором из постоянных магнитов это бесщеточный двигатель постоянного тока.
2.2. Схема коммутации тока бесщеточного двигателя постоянного тока
Причина, по которой бесщеточный двигатель постоянного тока использует только постоянный ток и не использует щетки, заключается в том, что существует внешняя цепь для специального управления подачей питания на его катушки. Основным компонентом этой схемы коммутации тока является полевой транзистор (транзитор с полевым эффектом). Полевой транзистор можно рассматривать как переключатель. На приведенной ниже диаграмме полевые транзисторы обозначены как AT (фаза A вверху), AB (фаза A внизу), BT, BB, CT, CB. «Открытие и закрытие» полевого транзистора управляется микроконтроллером.
2.3. Текущий процесс коммутации бесщеточного двигателя постоянного тока
Время «открытия и закрытия» полевого транзистора контролируется микроконтроллером. Наиболее часто используемым текущим методом коммутации является Six-step Commutation, что переводится как «шестишаговая коммутация». Теперь создайте систему координат. Шестиэтапный процесс коммутации выглядит следующим образом.
2.4. Как вращается ротор бесщеточного двигателя постоянного тока?
Он основан на шестиступенчатой коммутации для создания вращающегося магнитного поля, которое постоянно соблазняет перед ротором. Так же, как рука в начале статьи, держащая магнит и рисующая круги. Если вы посмотрите на результирующее направление магнитного поля и на то, где расположен ротор, это станет ясно с первого взгляда.
Видите ли, южный полюс результирующего магнитного поля ждал перед северным полюсом ротора.
Пока синхронизация подачи питания на катушку соблюдается, направление синтетического магнитного поля всегда опережает положение ротора, а ротор всегда будет следовать за ним.
3. Как определить время коммутации?
Как упоминалось выше, ключом к управлению вращением ротора является коммутация тока, проходящего через катушку, когда ротор поворачивается на соответствующий угол, так что направление генерируемого магнитного поля изменяется, притягивая ротор и заставляя его вращаться. .
Как следует понимать время этой текущей коммутации? То есть, как мне узнать, где сейчас вращается ротор? Только когда я знаю, где находится ротор, я могу знать, к какой двухфазной сети подключаться.
На самом деле существует много способов определить положение ротора как с датчиком, так и без датчика. Давайте сначала поговорим о датчике, и датчик обычно использует датчик Холла.
3.1. Подтвердите положение ротора с помощью датчика
3.1.1. Датчики Холла
Датчики Холла могут обнаруживать изменения напряженности магнитного поля с помощью эффекта Холла. Согласно правилу левой руки, изученному в средней школе физики (используемому для определения направления силы заряженного проводника в магнитном поле), в петле, где расположен датчик Холла, магнитное поле отклоняет движение заряженных частиц, и заряженные частицы «попадают» в Холл. Между двумя сторонами датчика существует разность потенциалов. В это время вольтметр может быть подключен к обеим сторонам датчика Холла для обнаружения этого изменения напряжения, тем самым обнаруживая изменение напряженности магнитного поля. Принцип показан на рисунке ниже.
3.1.2. Как датчики Холла определяют положение ротора?
С датчиком Холла положение ротора может быть приблизительно известно. Датчики Холла обычно устанавливаются через каждые 120 градусов или каждые 60 градусов. Далее предполагается, что установка осуществляется через каждые 120 градусов.
Предполагается, что когда полюс N ротора пересекает чувствительную зону датчика Холла, выходное напряжение датчика Холла высокое (обычно 5 В). В противном случае он низкий.
По уровням HA, HB и HC можно узнать угол положения ротора. Например, если HA высокое, HB низкое и HC низкое, мы можем знать, что ротор находится под электрическим углом от 180 до 240 градусов (соотношение между электрическим углом и фактическим механическим углом будет обсуждаться позже). ). При использовании 3 датчиков Холла разрешающая способность составляет 60 градусов по электрическому углу. То есть я могу знать только то, что текущее положение ротора находится в пределах электрического угла 60 градусов, но мы не знаем точно, сколько градусов.
3.1.3. Связь между электрическим и механическим углами
Хотя немного странно вставлять сюда такое небольшое знание, я все же считаю это необходимым, потому что я чувствовал, что это было нелегко понять, когда я учился. Это может быть проще понять на примере датчика Холла здесь.
Механический угол — это угол, на который фактически поворачивается ротор двигателя.
Соотношение между электрическим углом и механическим углом связано с количеством пар полюсов ротора.
Потому что магнитное поле, создаваемое катушкой, фактически притягивает магнитные полюса ротора. Таким образом, для управления вращением двигателя нас интересует только электрический угол.
Электрический угол=число пар полюсов x механический угол
3.2. Метод оценки положения ротора без датчика
Эта яма немного велика, и этот ответ будет пропущен первым.
4. Скорость вращения и направление вращения бесщеточного двигателя постоянного тока.
4.4. Как контролировать направление вращения бесщеточного двигателя постоянного тока?
Порядок коммутации тока может быть изменен. Пусть магнитное поле, синтезируемое катушкой, вращается в противоположном направлении.
4.5. Как контролировать скорость бесщеточного двигателя постоянного тока?
Чем больше напряжение на катушке, тем больше ток через катушку, тем сильнее создаваемое магнитное поле и тем быстрее вращается ротор.
Поскольку подключенная мощность является постоянным током, мы обычно используем ШИМ (широтно-импульсную модуляцию) для управления напряжением на катушке. Простой принцип ШИМ заключается в следующем.
Следовательно, когда на бесщеточный двигатель постоянного тока подается питание, ШИМ, генерируемый однокристальным микрокомпьютером, используется для непрерывного управления открытием и закрытием полевого транзистора, так что катушка может многократно включаться и выключаться. Если время подачи питания велико (Duty большой), эквивалентное напряжение на обоих концах катушки будет большим, сила генерируемого магнитного поля будет сильнее, и ротор будет вращаться быстро; если время подачи питания короткое (обязанность мала), эквивалентное напряжение на обоих концах катушки будет небольшим, и напряженность генерируемого магнитного поля будет небольшой. Чем она слабее, тем медленнее вращается ротор.
Сигнал ШИМ подключен к затвору полевого транзистора для управления открытием и закрытием полевого транзистора. Предположим, что когда напряжение на затворе высокое, полевой транзистор закрывается и включается; когда напряжение на затворе низкое, полевой транзистор выключен и не находится под напряжением.
Кроме того, верхние и нижние полевые транзисторы на одной фазе должны управляться сигналами ШИМ с противоположными фазами, чтобы предотвратить одновременное включение верхних и нижних полевых транзисторов, в результате чего ток не проходит через двигатель, а то же вверх и вниз, что приводит к короткому замыканию. Форма сигнала ШИМ, который управляет полевым транзистором, выглядит следующим образом.
Безщеточный двигатель принцип работы и устройство
Понимание бесщеточного двигателя постоянного тока и щеточного двигателя постоянного тока : Вхождение в мир бесщеточного и щеточного двигателя постоянного тока
Эта статья проливает свет почти на все, что касается двигателей BLDC. Принцип работы, виды, преимущества и многое другое описано в этой статье. Поэтому давайте рассмотрим каждый из них подробнее.
ЧТО ТАКОЕ БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА?
Бесщеточный электродвигатель постоянного тока (BLDC) — это электродвигатель, приводимый в действие напряжением постоянного тока и имеющий электронную коммутацию вместо щеток, как в традиционных двигателях постоянного тока. Двигатели BLDC сегодня более популярны, чем традиционные двигатели постоянного тока, но разработка двигателей этого типа была невозможна до 1960-х годов, когда была разработана твердотельная электроника.
ПРИНЦИП РАБОТЫ БЕСЩЕТОЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Двигатель BLDC работает по принципу, схожему с принципом работы щеточного двигателя постоянного тока. Закон силы Лоренцше, который гласит, что всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, он испытывает силу. В результате действия силы реакции магнит испытывает равную и противоположную силу. В Двигатель BLDC токоведущий проводник неподвижен, а постоянный магнит движется. Когда на катушки статора подается напряжение от источника, он становится электромагнитом и начинает создавать однородное поле в воздушном зазоре. Хотя источник питания является источником постоянного тока, при переключении образуется трапецеидальная форма напряжения переменного тока. Благодаря силе взаимодействия между статором электромагнита и ротором постоянного магнита, ротор продолжает вращаться. При переключении обмоток в виде сигнала высокого и низкого уровня на соответствующую обмотку подается напряжение, как на северный и южный полюса. Ротор постоянного магнита с северным и южным полюсами выравнивается с полюсами статора, заставляя двигатель вращаться.
ТИПЫ БЕСЩЕТОЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Существуют различные типы бесщеточных двигателей постоянного тока. Они классифицируются в зависимости от конструкции, вида деталей, мощности сигнала и других критериев. Разные типы устройств предлагают различные преимущества и поэтому используются в различных приложениях. Здесь, , я подробно рассмотрю типы бесщеточных двигателей постоянного тока, используемых сегодня. Я также рассмотрю плюсы и минусы каждого типа на основе таких параметров, как крутящий момент, скорость и эффективность.
РАСПРОСТРАНЕННЫЕ ТИПЫ БЕСЩЕТОЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Различные типы двигателей BLDC используются в различных условиях, таких как: B. в электрических промышленных машинах и в электронике. Бытовая техника, транспортные средства и роботизированные устройства.
ТИПЫ БЕСЩЕТОЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА МОЖНО КЛАССИФИЦИРОВАТЬ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ.
- На основе дизайна
- Внутренний бесщеточный двигатель постоянного тока (также называемый внутренним ротором)
- Внешний бесщеточный двигатель постоянного тока (также называемый внешним ротором)
- На основе использования датчика
- Бесщеточный двигатель постоянного тока с датчиком
- Бесщеточный бессенсорный двигатель постоянного тока
- Основано на количестве полюсов
- Однополюсный бесщеточный двигатель постоянного тока
- Многополюсный бесщеточный двигатель постоянного тока
- Основано на сигнале мощности Тип
- Бесщеточный синусоидальный двигатель постоянного тока
- Трапецеидальный бесщеточный двигатель постоянного тока двигатель
На сайте типы двигателей BLDC объясняются следующим образом.
БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Этот тип двигателя BLDC имеет вращающуюся часть (ротор) в наборе электромагнитных катушек (статор). Такая конструкция бесщеточного двигателя постоянного тока обеспечивает отвод тепла путем проводимости, поскольку катушки статора установлены на корпусе двигателя. Встроенный бесщеточный двигатель постоянного тока легко достигает максимальной скорости и лучше всего подходит для приложений, требующих более высоких скоростных характеристик. В таких двигателях часто не используется много полюсов на роторе. Это снижает его производительность на низких скоростях.
БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Этот выходной двигатель BLDC по сути противоположен входному типу. Также называемый двигателем BL с внешним ротором, он использует внешний корпус, который вращается вокруг неподвижной внутренней части. Двигатели BLDC с внешним ротором обычно используют большее количество полюсов постоянного магнита на роторе. Это означает больший крутящий момент и более плавный ход. Основным недостатком бесщеточного двигателя постоянного тока out runner является его низкая скорость. В результате эти типы двигателей лучше подходят для применения в системах с высоким крутящим моментом и низкой скоростью.
СЕНСОРНЫЙ БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА ДВИГАТЕЛЬ
Сенсорный бесщеточный двигатель постоянного тока полагается на датчики для получения данных о положении ротора. Эти типы двигателей BL обеспечивают надежную работу при более низких скоростях. На более низких скоростях датчики предоставляют точные данные для обеспечения плавного вращения. Основной недостаток двигателей с датчиками проявляется при более высоких скоростях , когда обратная связь с датчиком становится ненадежной. Неблагоприятные условия , такие как пыльная среда или высокие температуры, также влияют на датчики и, следовательно, на работу двигателя. Эти двигатели лучше подходят для применения на низких скоростях.
БЕССЕНСОРНЫЙ БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
В этом типе двигателя не используются датчики. Вместо этого контроллер полагается на обратную ЭДС, генерируемую в катушках статора, для расчета положения ротора. Эти разновидности бесщеточных двигателей постоянного тока обеспечивают наилучшую производительность на высоких скоростях.
Вы также можете использовать их в суровых условиях, поскольку в них не используются датчики. Его ошибка становится очевидной на низких скоростях, когда обратная ЭДС слишком мала для считывания контроллером или при запуске из установившегося состояния. Эти типы двигателей подходят для недорогих, высокоскоростных применений и жестких условий эксплуатации.
ОДНОПОЛЮСНЫЙ БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
В однополюсном двигателе используется ротор, состоящий из одной пары полюсов — северного и южного. Такая конструкция бесщеточного двигателя постоянного тока имеет свои преимущества и недостатки.
Начиная с мощности, двигатель может развивать очень высокие обороты. С другой стороны, на низких скоростях производительность униполярных двигателей значительно снижается, что влияет на стабильность и эффективность вращения. Поэтому их лучше всего использовать в высокоскоростных приложениях.
МНОГОПОЛЮСНЫЙ БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Многополюсные двигатели используют несколько полюсов на роторе, чаще всего до восьми. Как упоминалось выше, они размещаются противоположными полюсами друг к другу. Большее количество стержней обеспечивает более плавное вращение, но за счет скорости. В результате, эти типы двигателей BL не достигают высоких скоростей и в основном используются в низкоскоростных приложениях, где требуется высокий крутящий момент.
ДРУГИЕ ТИПЫ БЕСЩЕТОЧНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Принято группировать бесщеточные двигатели постоянного тока по сигналам напряжения питания и обратной ЭДС. Двигатели этой категории рассматриваются ниже.
Трапецеидальный бесщеточный двигатель постоянного тока: Трапецеидальный BLDC-двигатель использует токовый сигнал, имеющий трапецеидальную форму. Это простой метод переключения по сравнению с синусоидальным типом. Метод заключается в подаче питания на одну пару клемм за один раз, оставляя третью клемму неподключенной. Недостатком этого сигнала, несмотря на его простоту, является вызываемый им эффект пульсации крутящего момента. Это делает работу двигателя менее плавной, особенно на низких скоростях. На более высоких скоростях эти двигатели работают лучше, чем синусоидальные типы, и подходят для приложений, где в основном используются высокие скорости.
Синусоидальный бесщеточный двигатель постоянного тока: Эти типы бесщеточных двигателей постоянного тока используют сигнал рабочего цикла, который формирует синусоидальную волну. При таком способе переключения контроллер пытается запитать все обмотки статора и использует ток, повторяющий плавную синусоиду. В результате устраняется эффект домино крутящего момента, характерный для трапецеидальных двигателей. Синусоидальный двигатель BLDC обеспечивает плавную работу, но в основном на низких скоростях. На высоких скоростях крутящий момент снижается. Поэтому они лучше подходят для ситуаций на низких скоростях.
ПРЕИМУЩЕСТВА БЕСЩЕТОЧНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- Меньше общего обслуживания благодаря отсутствию щеток.
- Небольшой размер с гораздо лучшими тепловыми свойствами.
- Больший диапазон скоростей и меньший уровень электрического шума.
- Он не имеет механических переключателей или связанных с ними проблем.
- Высокая эффективность и высокое отношение мощности к размеру за счет использования ротора с постоянным магнитом.
- Высокая рабочая скорость даже в условиях нагрузки и разгрузки благодаря отсутствию ограничивающих скорость щеток.
- Меньшая геометрия двигателя и меньший вес по сравнению с щеточными двигателями постоянного тока и асинхронными двигателями переменного тока.
- Длительный срок службы, так как не требуется осмотр или обслуживание системы выключателей.
- Более высокая динамика благодаря низкой инерции и несущим обмоткам в статоре.
- Меньше электромагнитных помех.
- Низкий уровень шума благодаря отсутствию щеток.
БЕСЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА В СРАВНЕНИИ С. ЩЕТОЧНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Бесщеточный двигатель отличается от щеточного двигателя по ряду параметров, включая конструкцию, принцип работы и компоненты. Эти различия, в свою очередь, по-разному влияют на производительность и долговечность двигателя. Чтобы вы могли быстро понять различия, я разбил сравнения по упомянутым характеристикам и другим параметрам.
Конструкция: В бесщеточном двигателе используются электромагниты для статора и постоянные магниты для ротора. В щеточном двигателе все наоборот: вращающиеся катушки образуют ротор, а постоянный магнит — статор.
Метод коммутации: В щеточном двигателе используются щетки и механический коммутатор. Коммутатор бесщеточного двигателя постоянного тока является электронным и основан на твердотельной электронике. Крутящий момент при
различные уровни скорости. Щеточные двигатели испытывают небольшую потерю крутящего момента на более высоких скоростях.
Управление:Для работы двигателей BLDCтребуется электронное управление. Щеточным двигателям он не нужен, если только они не работают с переменной скоростью.
Уровень шума: Щеточные двигатели производят больше шума, чем двигатели BL, в основном из-за механического воздействия щеток на коммутатор. Шум бесщеточного двигателя постоянного тока всегда очень низкий, поскольку используется меньше механических частей.
Требования к техническому обслуживанию: По сравнению с щеточными типами, бесщеточные двигатели постоянного тока являются устройствами с низким уровнем технического обслуживания, поскольку в них не используются быстроизнашивающиеся детали, такие как щетки и коммутаторы.
Эффективность: Эффективность бесщеточного двигателя постоянного тока обычно намного выше, чем щеточного двигателя, до 85-90. Это объясняется отсутствием щеток, низкими потерями энергии и низким нагревом во время работы. КПД щеточных двигателей обычно составляет от 75% до 80%.
Датчики: Большинство бесщеточных двигателей используют датчики для определения положения ротора, а некоторые работают без датчиков. Щеточный двигатель не требует датчика.
Потребление энергии: Бесщеточные двигатели работают по сигналу рабочего цикла, что значительно снижает их энергопотребление. С другой стороны, щеточные двигатели поддерживают постоянный ток и не подходят для приложений, требующих экономии энергии, или там, где перегрев является проблемой.
Стоимость: Стоимость создания бесщеточного двигателя постоянного тока обычно высока по сравнению с традиционными щеточными типами. В основном это связано с включением дорогостоящих электронных схем управления, а иногда и датчиков.
Срок службы: Бесщеточные двигатели — это необслуживаемые устройства, которые служат долго. С другой стороны, щеточные двигатели содержат детали, которые требуют регулярного обслуживания и слишком быстро изнашиваются.
Подводя итоги сравнения бесщеточных и щеточных типов двигателей постоянного тока, ясно, что бесщеточные двигатели имеют больше преимуществ. В областях применения, где предпочтительнее использовать щеточные двигатели, их преимущества включают низкую стоимость и возможность работы в жестких условиях.
ВЕНТИЛЯТОР UNITED STAR’S BLDC MOTOR
Если вы собираетесь купить вентилятор с двигателем BLDC, вентилятор завода UnitedStar’s, тогда, будет вашим первым выбором 16 дюймов 12V BLDC настольный солнечный вентилятор для дома LED свет(USDC-418)!
Вентилятор Настольный солнечный вентилятор 16 дюймов 12V BLDC для дома LED Light — это отличный способ сохранить прохладу и комфорт в вашем доме в летние месяцы. Этот мощный и энергоэффективный вентилятор можно разместить на любом столе или поверхности в вашем доме, и он обеспечит освежающий бриз, который поможет сохранить прохладу и комфорт. Лопасти вентилятора изготовлены из долговечных и прочных материалов, а сам вентилятор заключен в элегантный и современный корпус. Вентилятор работает тихо и плавно, что делает его отличным дополнением к любому дому.
Солнечный вентилятор для дома доступен здесь для оптовой продажи. Как производитель настольных вентиляторов BLDC в Китае, мы прилагаем все усилия, чтобы быть надежным и хорошо вентилятор оптом, чтобы предложить производительность продукции и лучшее качество обслуживания клиентов с нашими клиентами.
В дополнение к солнечному вентилятору на нашем складе, мы также предлагаем услуги по изготовлению на заказ, не стесняйтесь обращаться к нам для любых пользовательских потребностей.