Τι είναι ο κινητήρας bldc και τα πλεονεκτήματά του

1.concept των κινητήρων DC χωρίς ψύξη

Ένας κινητήρας DC χωρίς ψήκτρες (BLDC), γνωστός και ως κινητήρας χωρίς ψήκτρες ή σύγχρονος κινητήρας DC, είναι ένας τύπος κινητήρα που δεν απαιτεί βούρτσες ή μετακινούμενους για λειτουργία. Η είσοδος σε έναν κινητήρα BLDC είναι άμεσο ρεύμα (DC), αλλά ουσιαστικά προσομοιώνει εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) με κυκλικά μεταβαλλόμενα τους κύριους διακόπτες μετατροπέα. Αυτό δημιουργεί ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο στις περιελίξεις των πηνίων, επιτρέποντας στον ρότορα του κινητήρα να βιώνει συνεχή ροπή και συνεπώς συνεχή περιστροφή. Οι κινητήρες BLDC μπορούν να ρυθμιστούν ως μονο φάσμα, δύο φάσεις ή τριφασικά ανάλογα με τον αριθμό των περιελίξεων του στάτη. Οι πιο συνηθισμένοι κινητήρες BLDC είναι τριφασικοί κινητήρες. Το παρακάτω διάγραμμα απεικονίζει την αποσυναρμολόγηση ενός τριφασικού κινητήρα χωρίς ψήκτρες.

2. Εφαρμογή των κινητήρων DC χωρίς ψύξη

Εκτιμάται ότι το μέγεθος της αγοράς των κινητήρων BLDC θα φτάσει περίπου 19,76 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2022, με την τεχνολογία Motor BLDC να γίνεται ολοένα και πιο ώριμη, οι Motors BLDC έχουν βρει εκτεταμένες εφαρμογές σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένων των στρατιωτικών, αεροδιαστημικών, βιομηχανικών, αυτοκινήτων, συστημάτων πολιτών και οικιακών συσκευών. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε συσκευές χαμηλής τάσης, χαμηλής ισχύος, όπως μικρά ρομπότ, αεροσκάφη, ηλεκτρικά ποδήλατα, ηλεκτρικά κενού και ηλεκτρικά εργαλεία.

Παρακάτω είναι μερικές δημοφιλείς εφαρμογές:

Στραβάρτη κενού/στεγνωτήρα μαλλιών: Όταν πρόκειται για στεγνωτήρες μαλλιών ή ηλεκτρομυτικά κενού, η γνωστή μάρκα είναι Dyson. Ο στεγνωτήρας μαλλιών Dyson, που προωθείται ως 'Black Technology Next-Generation, διαθέτει τον ευφυή ψηφιακό κινητήρα V9, ο οποίος είναι μικρότερος, ελαφρύτερος και ταχύτερος από τους παραδοσιακούς κινητήρες. Χωρίς τη χρήση των βούρτσες άνθρακα, ο κινητήρας μπορεί να επιτύχει ταχύτητα έως και 110.000 περιστροφές ανά λεπτό και είναι μικρότερος και ελαφρύτερος από άλλους κινητήρες. Ο κινητήρας που χρησιμοποιείται στον ψηφιακό κινητήρα του Dyson είναι ένας κινητήρας DC χωρίς φάσμα, ουσιαστικά ένας τύπος κινητήρα Bldc.

Drones/gimbals:

Το κλειδί για τον έλεγχο του κινητήρα στα αεροσκάφη είναι ο έλεγχος ταχύτητας και κατεύθυνσης. Τα πιο δημοφιλή drones είναι αναμφισβήτητα αυτά από το DJI. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει την αποσυναρμολόγηση του Spark Drone, με τέσσερις κινητήρες BLDC ορατοί σε κάθε γωνία.

Παρόμοιες εφαρμογές περιλαμβάνουν τη συσσώρευση.

Λειτουργικά εργαλεία: Τα κοινά χειροκίνητα ηλεκτρικά εργαλεία που βρίσκονται στην καθημερινή ζωή περιλαμβάνουν τα ηλεκτρικά κλειδιά της Bosch, τα τρυπάνια και άλλα. Η εξοικονόμηση ενέργειας και η υψηλή απόδοση των κινητήρων DC χωρίς ψήκτρες, σε συνδυασμό με τη συνεχή μείωση του κόστους των χειροκίνητων ηλεκτρικών εργαλείων, οδήγησαν στην ταχεία ανάπτυξη στη χρήση των κινητήρων BLDC σε ηλεκτρικά εργαλεία. Οι πιο γνωστοί διεθνείς κατασκευαστές, όπως η Bosch, η DeWalt, η Milwaukee και άλλοι, οδηγούν αυτή την τάση.

3. Brushless DC Motor Construction

Στάτης: Ο στάτορας ενός κινητήρα BLDC αποτελείται από ελασματοποιημένα φύλλα χάλυβα, με περιελίξεις τοποθετημένες σε σχισμές σκαλισμένες κατά μήκος του εσωτερικού περιφερειακού άξονα. Ο στάτορας είναι παρόμοιος με αυτόν ενός επαγωγικού κινητήρα αλλά με διαφορετική κατανομή περιέλιξης. Οι περισσότεροι κινητήρες BLDC διαθέτουν τρεις περιελίξεις στάτορα που συνδέονται με τρία αστέρια, καθένα από τα οποία αποτελείται από πολλαπλά πηνία διασυνδεδεμένα. Τα πηνία τοποθετούνται στις σχισμές και διασυνδέονται για να σχηματίσουν περιελίξεις. Αυτές οι περιελίξεις κατανέμονται κατά μήκος της περιφέρειας του στάτορα για να δημιουργήσουν ομοιόμορφα διαχωρισμένους μαγνητικούς πόλους.

ROTOR: Οι κινητήρες Bldc χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες ως ρότορα, χωρίς πηνία μέσα. Οι νότιοι και βόρειοι μαγνητικοί πόλοι του ρότορα είναι εναλλάξ διατεταγμένοι. Επιπλέον, με την προώθηση της τεχνολογίας μαλακού μαγνητικού υλικού και τη μείωση των τιμών, τα υλικά σπάνιας γης Neodymium Iron Neodymium χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για να κατασκευαστούν ρότορες μόνιμου μαγνήτη. Τα προϊόντα υψηλής μαγνητικής ενέργειας και τα σταθερά χαρακτηριστικά τους επιτρέπουν στους κινητήρες BLDC να έχουν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και δυναμική απόκριση, καθώς και υψηλότερη απόδοση και ταχύτητα. Εδώ είναι ένα σχηματικό διάγραμμα της διατομής μαγνήτη του ρότορα από ένα αρχικό έγγραφο για το BLDC από το Microchip:

Αισθητήρες αίθουσας: Η πιο κρίσιμη πτυχή του ελέγχου του κινητήρα BLDC είναι η ταυτοποίηση θέσης του ρότορα. Υπάρχουν δύο μέθοδοι για την ταυτοποίηση θέσης: το ένα είναι να χρησιμοποιήσετε τους αισθητήρες θέσης για να προσδιορίσετε τη θέση του ρότορα, γνωστή ως αισθητήρες Hall. Η άλλη μέθοδος είναι ο αισθητήρας χωρίς αισθητήρα, η οποία περιλαμβάνει την ταυτοποίηση της θέσης του ρότορα ανιχνεύοντας την ηλεκτρομαγνητική δύναμη πίσω. Για τους κινητήρες BLDC με αισθητήρες, οι περισσότεροι κινητήρες BLDC ενσωματώνουν τρεις αισθητήρες αίθουσας στον στάτορα. Κατά τη διάρκεια κάθε μετακίνησης, μια περιέλιξη συνδέεται με τον θετικό πόλο της τροφοδοσίας ελέγχου (το ρεύμα εισέρχεται στην περιέλιξη), η δεύτερη περιέλιξη συνδέεται με τον αρνητικό πόλο (ρεύμα ρέει από αυτό) και η τρίτη περιέλιξη βρίσκεται σε αποσυνδεδεμένη κατάσταση. Η ροπή παράγεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου που παράγεται από τα πηνία του στάτη και τον μόνιμο μαγνήτη. Όταν ο μαγνητικός πόλος του ρότορα περάσει κοντά στον αισθητήρα της αίθουσας, ο αισθητήρας θα εξάγει ένα σήμα υψηλού ή χαμηλού επιπέδου, υποδεικνύοντας ότι ο νότιος/βόρειος μαγνητικός πόλος περνάει από την περιοχή που ανιχνεύεται από τον αισθητήρα Hall. Η μετατόπιση φάσης μεταξύ της παραγωγής σήματος από τους αισθητήρες της αίθουσας μπορεί να είναι είτε 60 ° είτε 120 °.