Hvad er Børsteløse DC Motorer

at Forstå princippet og anvendelsen af højeffektive motorer: 1 af 3

En motor konverterer leveret af elektrisk energi til mekanisk energi. Forskellige typer motorer er i almindelig brug. Blandt disse har børsteløse DC-motorer (BLDC) høj effektivitet og fremragende styrbarhed og bruges i vid udstrækning i mange applikationer. BLDC-motoren har strømbesparende fordele i forhold til andre motortyper.,

Motorer er Strøm Levering Maskiner

Når ingeniører står over for den udfordring, at designe elektriske udstyr til at udføre mekaniske opgaver, de måtte tænke over, hvordan elektriske signaler konverteres til energi. Så aktuatorer og motorer er blandt de enheder, der konverterer elektriske signaler til bevægelse. Motorer udveksler elektrisk energi til mekanisk energi.

den enkleste type motor er den børstede DC-motor. I denne type motor ledes elektrisk strøm gennem spoler, der er anbragt inden for et fast magnetfelt., Strømmen genererer magnetiske felter i spolerne; dette får spolesamlingen til at rotere, da hver spole skubbes væk fra den samme pol og trækkes mod den i modsætning til pol i det faste felt. For at opretholde rotation er det nødvendigt konstant at vende strømmen-så spolepolariteter kontinuerligt vil vende, hvilket får spolerne til at fortsætte med at” jage ” de i modsætning til faste poler. Strøm til spolerne leveres gennem faste ledende børster, der kommer i kontakt med en roterende kommutator; det er rotationen af kommutatoren, der forårsager reversering af strømmen gennem spolerne., Kommutatoren og børsterne er de vigtigste komponenter, der adskiller den børstede DC-motor fra andre motortyper. Figur 1 illustrerer det generelle princip for den børstede motor.

Figur 1: Betjening af den børstede DC-Motor.

faste børster leverer elektrisk energi til den roterende kommutator. Når kommutatoren roterer, vipper den kontinuerligt strømens retning ind i spolerne, vende spolepolariteterne, så spolerne opretholder højre rotation., Kommutatoren roterer, fordi den er fastgjort til den rotor, som spolerne er monteret på.

almindelige motortyper

motorer varierer afhængigt af deres effekttype (AC eller DC) og deres metode til generering af rotation (figur 2). Nedenfor ser vi kort på funktioner og anvendelser af hver type.

Figur 2: Forskellige Typer af Motorer

Børstet DC-motorer, med enkelt design og nem kontrol, er i vid udstrækning anvendes til at åbne og lukke disk-skuffen., I biler bruges de ofte til at trække, udvide og placere elektrisk drevne sidevinduer. De lave omkostninger ved disse motorer gør dem velegnede til mange anvendelser. En ulempe er imidlertid, at børster og kommutatorer har en tendens til at bære relativt hurtigt som følge af deres fortsatte kontakt, hvilket kræver hyppig udskiftning og periodisk vedligeholdelse.

en stepmotor drives af impulser; den roterer gennem en bestemt vinkel (trin) med hver puls., Fordi rotationen styres nøjagtigt af antallet af modtagne impulser, bruges disse motorer i vid udstrækning til at implementere positionsjusteringer. De bruges ofte til for eksempel at kontrollere papirfoder i FA .maskiner og printere—da disse enheder fodrer papir i faste trin, som let korreleres med pulstælling. Pauser kan også let styres, da motorrotationen stopper øjeblikkeligt, når pulssignalet afbrydes.

med synkrone motorer er rotationen synkron med frekvensen af forsyningsstrømmen., Disse motorer bruges ofte til at drive de roterende bakker i mikrobølgeovne; reduktionsgear i motorenheden kan bruges til at opnå de passende rotationshastigheder til opvarmning af mad. Også med induktionsmotorer varierer rotationshastigheden med frekvens; men bevægelsen er ikke synkron. Tidligere blev disse motorer ofte brugt i elektriske ventilatorer og vaskemaskiner.

Der er forskellige typer motorer til almindelig brug. I denne session ser vi på fordele og anvendelser af børsteløse DC-motorer.

hvorfor drejer BLDC-motorer?,

Som navnet antyder, bruger børsteløse DC-motorer ikke børster. Med børstede motorer leverer børsterne strøm gennem kommutatoren ind i spolerne på rotoren. Så hvordan passerer en børsteløs motor strøm til rotorspolerne? Det gør det ikke – fordi spolerne ikke er placeret på rotoren. I stedet er rotoren en permanent magnet; spolerne roterer ikke, men er i stedet fastgjort på plads på statoren. Fordi spolerne ikke bevæger sig, er der ikke behov for børster og en kommutator. (Se Figur. 3.,)

med den børstede motor opnås rotation ved at styre de magnetfelter, der genereres af spolerne på rotoren, mens magnetfeltet, der genereres af de stationære magneter, forbliver fast. For at ændre rotationshastigheden ændrer du spændingen for spolerne. Med en BLDC-motor er det den permanente magnet, der roterer; rotation opnås ved at ændre retningen af de magnetiske felter, der genereres af de omgivende stationære spoler. For at styre rotationen justerer du størrelsen og retningen af strømmen i disse spoler.,

Figur 3: EN BLDC Motor.

da rotoren er en permanent magnet, behøver den ingen strøm, hvilket eliminerer behovet for børster og kommutator. Strøm til de faste spoler styres udefra.

Fordele af BLDC Motorer

EN BLDC motor med tre spoler på stator vil have seks elektriske ledninger (to til hver spole), der strækker sig fra disse spoler., I de fleste implementeringer vil tre af disse ledninger blive forbundet internt, med de tre resterende ledninger, der strækker sig fra motorhuset (i modsætning til de to ledninger, der strækker sig fra den tidligere beskrevne børstede motor). Ledninger i BLDC motor sagen er mere kompliceret end blot at forbinde strøm cellens positive og negative terminaler; vi vil se nærmere på, hvordan disse motorer arbejde i den anden session af denne serie. Nedenfor konkluderer vi ved at se på fordelene ved by BLDC motors.,

en stor fordel er effektivitet, da disse motorer kan styre kontinuerligt ved maksimal rotationskraft (drejningsmoment). Børstede motorer når derimod maksimalt drejningsmoment på kun bestemte punkter i rotationen. For at en Børstet motor skal levere det samme drejningsmoment som en børsteløs model, skal den bruge større magneter. Derfor kan selv små BLDC-motorer levere betydelig strøm.

den anden store fordel—relateret til den første—er styrbarhed. BLDC-motorer kan styres ved hjælp af feedbackmekanismer til levering nøjagtigt det ønskede drejningsmoment og rotationshastighed., Præcisionsstyring reducerer på sin side energiforbrug og varmeproduktion og forlænger batteriets levetid, hvis motorerne er batteridrevne.

BLDC-motorer tilbyder også høj holdbarhed og lav elektrisk støjgenerering takket være manglen på børster. Med børstede motorer slides børsterne og kommutatoren som følge af kontinuerlig bevægelig kontakt og producerer også gnister, hvor kontakten er lavet. Elektrisk støj er især resultatet af de stærke gnister, der har tendens til at forekomme i de områder, hvor børsterne passerer over hullerne i kommutatoren., Derfor anses BLDC-motorer ofte for at være at foretrække i applikationer, hvor det er vigtigt at undgå elektrisk støj.

Ideelle Applikationer til BLDC Motorer

Vi har set, at BLDC motorer tilbyder høj effektivitet og kontrollerbarhed, og at de har en lang levetid. Så hvad er de gode til? På grund af deres effektivitet og lang levetid anvendes de i vid udstrækning i enheder, der kører kontinuerligt., De har længe været brugt i vaskemaskiner, klimaanlæg og anden forbrugerelektronik; og for nylig vises de i fans, hvor deres høje effektivitet har bidraget til en betydelig reduktion i strømforbruget.

de bruges også til at køre vakuummaskiner. I et tilfælde resulterede en ændring i kontrolprogrammet i et stort spring i rotationshastighed—et eksempel på den superlative styrbarhed, som disse motorer tilbyder.,

BLDC-motorer bruges også til at dreje harddiske, hvor deres holdbarhed holder drevene i drift pålideligt på lang sigt, mens deres effektivitet bidrager til energireduktion i et område, hvor dette bliver stadig vigtigere.

mod bredere brug i fremtiden

Vi kan forvente at se BLDC-motorer brugt i en bredere vifte af applikationer i fremtiden. For eksempel vil de sandsynligvis blive vidt brugt til at drive servicerobotter—små robotter, der leverer tjenester inden for andre områder end fremstilling., Man kunne tro, at stepmotorer ville være mere egnede i denne type applikation, hvor pulser kunne bruges til præcist at kontrollere positionering. Men BLDC-motorer er bedre egnet til at kontrollere kraften. Og med en trinmotor ville det kræve en relativt stor og kontinuerlig strøm at holde positionen af en struktur som en robotarm. Med en BLDC-motor er alt, hvad der kræves, en strøm, der står i forhold til den eksterne kraft—hvilket giver mulighed for mere strømeffektiv kontrol. BLDC-motorer erstatter muligvis også enkle børstede dc-motorer i golfvogne og mobilitetsvogne., Ud over deres bedre effektivitet kan BLDC—motorer også levere mere præcis kontrol-hvilket igen kan forlænge batteriets levetid yderligere.BLDC-motorer er også ideelle til droner. Deres evne til at levere præcisionskontrol gør dem særligt velegnede til multirotor-droner, hvor dronens holdning styres ved nøjagtigt at kontrollere rotationshastigheden for hver rotor.

i denne session har vi set, hvordan BLDC-motorer tilbyder fremragende effektivitet, styrbarhed og lang levetid. Men omhyggelig og korrekt kontrol er afgørende for at drage fuld fordel af disse motorers potentiale., I vores næste session vil vi se på, hvordan disse motorer fungerer.

Module List