Hvad er BLDC-motor og dens fordele

1. Konceptet med børsteløse jævnstrømsmotorer

En børsteløs DC-motor (BLDC), også kendt som en børsteløs motor eller en synkron DC-motor, er en type motor, der ikke kræver børster eller kommutatorer til drift. Indgangen til en BLDC-motor er jævnstrøm (DC), men i det væsentlige simulerer den vekselstrøm (AC) ved cyklisk at skifte omskifterens hovedkontakter. Dette skaber et skiftende magnetfelt i spoleviklingerne, hvilket gør det muligt for motorrotoren at opleve kontinuerligt drejningsmoment og dermed kontinuerlig rotation. BLDC-motorer kan konfigureres som enfasede, tofasede eller trefasede afhængigt af antallet af statorviklinger. De mest almindeligt forekommende BLDC-motorer er trefasede motorer. Diagrammet nedenfor illustrerer demonteringen af ​​en trefaset børsteløs DC-motor.

2.Anvendelse af børsteløse jævnstrømsmotorer

Det anslås, at markedsstørrelsen for BLDC-motorer vil nå op på cirka 19,76 milliarder dollar i 2022. Med BLDC-motorteknologien, der bliver mere og mere moden, har BLDC-motorer fundet omfattende anvendelser inden for forskellige områder, herunder militær, rumfart, industri, bilindustrien, civile kontrolsystemer og husholdningsapparater. De bruges almindeligvis i lavspændingsenheder med lav effekt, såsom små robotter, droner, elektriske cykler, støvsugere og elværktøj.

Nedenfor er nogle populære applikationer:

Støvsuger/Hårtørrer: Når det kommer til hårtørrere eller støvsugere, er det velkendte mærke Dyson. Dyson-hårtørreren, der promoveres som 'næste-generations sort teknologi', har den intelligente V9-digitale motor, som er mindre, lettere og hurtigere end traditionelle motorer. Uden brug af kulbørster kan motoren opnå en hastighed på op til 110.000 omdrejninger i minuttet, og den er mindre og lettere end andre motorer. Motoren, der bruges i Dysons digitale motor, er en 'enfaset børsteløs jævnstrømsmotor' i det væsentlige en type BLDC-motor.

Droner/Gimbals:

Nøglen til motorstyring i droner er hastigheds- og retningskontrol. De mest populære droner er uden tvivl dem fra DJI. Diagrammet nedenfor viser adskillelsen af ​​Spark-dronen, med fire BLDC-motorer synlige i hvert hjørne.

Lignende applikationer inkluderer kardan.

Elværktøj: Almindelige håndholdte elværktøjer, der findes i det daglige liv, omfatter Boschs elektriske skruenøgler, boremaskiner og andre. Den energibesparende og høje effektivitet af børsteløse DC-motorer, kombineret med den kontinuerlige reduktion i omkostningerne ved håndholdte elværktøjer, har ført til hurtig udvikling i brugen af ​​BLDC-motorer i elværktøj. De mest kendte internationale producenter, såsom Bosch, Dewalt, Milwaukee og andre, fører denne tendens.

3.Børsteløs DC-motorkonstruktion

Stator: Statoren på en BLDC-motor er sammensat af laminerede stålplader med viklinger placeret i slidser udskåret langs den indre omkredsakse. Statoren ligner den for en induktionsmotor, men med en anden viklingsfordeling. De fleste BLDC-motorer har tre stjerneforbundne statorviklinger, der hver består af flere spoler forbundet med hinanden. Spoler er placeret i slidserne og forbundet til dannelse af viklinger. Disse viklinger er fordelt langs omkredsen af ​​statoren for at skabe jævnt fordelte magnetiske poler.

Rotor: BLDC-motorer bruger permanente magneter som rotoren uden spoler indeni. Rotorens syd- og nordmagnetiske poler er på skift arrangeret. Derudover, med fremskridt inden for blød magnetisk materialeteknologi og faldet i priserne, bruges højtydende neodymjernbor sjældne jordarters materialer i stigende grad til at fremstille permanentmagnetrotorer. Deres høje magnetiske energiprodukt og stabile egenskaber gør det muligt for BLDC-motorer at have bedre mekaniske egenskaber og dynamisk respons samt højere effektivitet og hastighedsområde. Her er et skematisk diagram af rotormagnetens tværsnit fra et principdokument om BLDC fra Microchip:

Hall-sensorer: Det mest afgørende aspekt ved BLDC-motorstyring er identifikation af rotorposition. Der er to metoder til positionsidentifikation: den ene er at bruge positionssensorer til at identificere rotorens position, kendt som Hall-sensorer; den anden metode er sensorløs, hvilket involverer at identificere rotorens position ved at detektere tilbage elektromotorisk kraft. For BLDC-motorer med sensorer indlejrer de fleste BLDC-motorer tre Hall-sensorer i statoren. Under hver kommutering er en vikling forbundet til den positive pol på styrestrømforsyningen (strømmen kommer ind i viklingen), den anden vikling er forbundet til den negative pol (strømmen løber ud af den), og den tredje vikling er i en afbrudt tilstand. Drejningsmomentet genereres af interaktionen mellem det magnetiske felt, der produceres af statorspolerne, og den permanente magnet. Når rotorens magnetiske pol passerer nær Hall-sensoren, vil sensoren udsende et signal på højt eller lavt niveau, hvilket indikerer, at den syd-/nordmagnetiske pol passerer gennem det område, der registreres af Hall-sensoren. Faseforskydningen mellem signalerne udsendt af Hall-sensorerne kan være enten 60° eller 120°.