Mis on BLDC mootor ja selle eelised

1. Harjadeta alalisvoolumootorite kontseptsioon

Harjadeta alalisvoolumootor (BLDC), tuntud ka kui harjadeta mootor või sünkroonne alalisvoolumootor, on mootoritüüp, mille tööks pole vaja harju ega kommutaatoreid. BLDC mootori sisendiks on alalisvool (DC), kuid sisuliselt simuleerib see vahelduvvoolu (AC), lülitades tsükliliselt peamisi inverteri lüliteid. See loob pooli mähistes muutuva magnetvälja, võimaldades mootori rootoril kogeda pidevat pöördemomenti ja seega pidevat pöörlemist. BLDC mootoreid saab konfigureerida ühefaasiliseks, kahefaasiliseks või kolmefaasiliseks, olenevalt staatori mähiste arvust. Kõige sagedamini esinevad BLDC mootorid on kolmefaasilised mootorid. Allolev diagramm illustreerib kolmefaasilise harjadeta alalisvoolumootori lahtivõtmist.

2. Harjadeta alalisvoolumootorite kasutamine

Hinnanguliselt ulatub BLDC mootorite turu suurus 2022. aastaks ligikaudu 19,76 miljardi dollarini. Kuna BLDC mootoritehnoloogia muutub üha küpsemaks, on BLDC mootorid leidnud laialdasi rakendusi erinevates valdkondades, sealhulgas sõjanduses, lennunduses, tööstuses, autotööstuses, tsiviiljuhtimissüsteemides ja kodumasinates. Neid kasutatakse tavaliselt madala pingega väikese võimsusega seadmetes, nagu väikesed robotid, droonid, elektrijalgrattad, tolmuimejad ja elektritööriistad.

Allpool on mõned populaarsed rakendused:

Tolmuimeja/föön: Föönide või tolmuimejate puhul on tuntud kaubamärk Dyson. Dysoni föön, mida reklaamitakse 'järgmise põlvkonna musta tehnoloogiana', sisaldab V9 intelligentset digitaalset mootorit, mis on väiksem, kergem ja kiirem kui traditsioonilised mootorid. Ilma süsinikharju kasutamata suudab mootor saavutada kiiruse kuni 110 000 pööret minutis ning see on väiksem ja kergem kui teised mootorid. Dysoni digitaalmootorites kasutatav mootor on 'ühefaasiline harjadeta alalisvoolumootor', mis on sisuliselt BLDC mootori tüüp.

Droonid/Gimbalid:

Droonide mootori juhtimise võti on kiiruse ja suuna juhtimine. Kõige populaarsemad droonid on kahtlemata DJI omad. Allolev diagramm näitab Spark drooni lahtivõtmist, igas nurgas on näha neli BLDC mootorit.

Sarnaste rakenduste hulka kuuluvad kardaanid.

Elektrilised tööriistad: igapäevaelus leiduvate tavaliste käeshoitavate elektriliste tööriistade hulka kuuluvad Boschi elektrilised mutrivõtmed, puurid ja muud. Harjadeta alalisvoolumootorite energiasäästlikkus ja kõrge kasutegur koos käeshoitavate elektriliste tööriistade kulude pideva vähenemisega on viinud BLDC-mootorite kasutamise kiirele arengule elektritööriistades. Tuntumad rahvusvahelised tootjad, nagu Bosch, Dewalt, Milwaukee jt, juhivad seda suundumust.

3. Harjadeta alalisvoolumootori ehitus

Staator: BLDC mootori staator koosneb lamineeritud teraslehtedest, mille mähised on paigutatud piki sisemist ringtelge nikerdatud piludesse. Staator on sarnane asünkroonmootori omaga, kuid erineva mähise jaotusega. Enamikul BLDC mootoritel on kolm tähega ühendatud staatorimähist, millest igaüks koosneb mitmest omavahel ühendatud mähist. Rullid asetatakse piludesse ja ühendatakse omavahel mähiste moodustamiseks. Need mähised on jaotatud piki staatori ümbermõõtu, et luua ühtlaselt paigutatud magnetpoolused.

Rootor: BLDC mootorid kasutavad rootorina püsimagneteid, mille sees pole mähiseid. Rootori lõuna- ja põhjamagnetpoolused on paigutatud vaheldumisi. Lisaks kasutatakse pehmete magnetiliste materjalide tehnoloogia edenemise ja hindade languse tõttu püsimagnetrootorite valmistamiseks üha enam suure jõudlusega neodüümraud-boor-haruldaste muldmetallide materjale. Nende kõrge magnetenergia toode ja stabiilsed omadused võimaldavad BLDC mootoritel paremaid mehaanilisi omadusi ja dünaamilist reaktsiooni, samuti suuremat tõhusust ja kiirust. Siin on rootori magneti ristlõike skemaatiline diagramm Microchipi BLDC põhidokumendist:

Halli andurid: BLDC mootori juhtimise kõige olulisem aspekt on rootori asendi tuvastamine. Asendi tuvastamiseks on kaks meetodit: üks on asendiandurite kasutamine rootori asukoha tuvastamiseks, mida nimetatakse Halli anduriteks; teine ​​meetod on anduriteta, mis hõlmab rootori asendi tuvastamist tagasilöögi elektromotoorjõu tuvastamise teel. Anduritega BLDC mootorite puhul on enamik BLDC mootoreid staatoris kolm Halli andurit. Iga kommutatsiooni ajal on üks mähis ühendatud juhttoiteallika positiivse poolusega (vool siseneb mähisesse), teine ​​mähis on ühendatud negatiivse poolusega (vool voolab sellest välja) ja kolmas mähis on lahti ühendatud olekus. Pöördemoment tekib staatori poolide tekitatud magnetvälja ja püsimagneti vastasmõjul. Kui rootori magnetpoolus möödub Halli anduri lähedalt, väljastab andur kõrge või madala taseme signaali, mis näitab, et lõuna/põhja magnetpoolus läbib Halli anduri poolt tuvastatud piirkonda. Halli andurite poolt väljastatavate signaalide faasinihe võib olla kas 60° või 120°.