موتور BLDC و مزایای آن چیست

1. مفهوم موتورهای DC بدون برس

یک موتور DC بدون برس (BLDC) ، همچنین به عنوان یک موتور بدون برس یا یک موتور DC همزمان شناخته می شود ، نوعی موتور است که برای کار به برس یا کمیتور نیاز ندارد. ورودی به یک موتور BLDC جریان مستقیم (DC) است ، اما در اصل جریان متناوب (AC) را با تعویض چرخه سوئیچ های اینورتر اصلی شبیه سازی می کند. این یک میدان مغناطیسی در حال تغییر در سیم پیچ سیم پیچ ایجاد می کند و به روتور موتور اجازه می دهد گشتاور مداوم و در نتیجه چرخش مداوم را تجربه کند. موتورهای BLDC بسته به تعداد سیم پیچ های استاتور می توانند به صورت تک فاز ، دو فاز یا سه فاز پیکربندی شوند. متداول ترین موتورهای BLDC موتورهای سه فاز هستند. نمودار زیر جداسازی یک موتور DC بدون برس سه فاز را نشان می دهد.

2. کاربرد موتورهای DC بدون برس

تخمین زده می شود که اندازه بازار موتورهای BLDC تا سال 2022 به تقریباً 19.76 میلیارد دلار برسد. با توجه به اینکه فناوری موتور BLDC به طور فزاینده ای بالغ می شود ، موتورهای BLDC کاربردهای گسترده ای را در زمینه های مختلف از جمله سیستم های کنترل نظامی ، صنعتی ، خودرو ، سیستم های کنترل غیرنظامی و لوازم خانگی پیدا کرده اند. آنها معمولاً در دستگاه های کم ولتاژ و کم مصرف مانند روبات های کوچک ، هواپیماهای بدون سرنشین ، دوچرخه برقی ، جاروبرقی و ابزارهای برق مورد استفاده قرار می گیرند.

در زیر برخی از برنامه های محبوب:

جاروبرقی/سشوار: وقتی صحبت از سشوار یا جاروبرقی می شود ، مارک مشهور Dyson است. سشوار Dyson ، به عنوان 'فناوری سیاه نسل بعدی ،' دارای موتور دیجیتال هوشمند V9 است که کوچکتر ، سبک تر و سریعتر از موتورهای سنتی است. با استفاده از برس های کربن ، موتور می تواند به سرعت حداکثر 110،000 چرخش در دقیقه برسد و از سایر موتورهای کوچکتر و سبک تر است. موتور مورد استفاده در موتور دیجیتال Dyson یک موتور 'DC بدون برس تک فاز ،' در اصل یک نوع موتور BLDC است.

هواپیماهای بدون سرنشین/گیمبال:

کلید کنترل موتور در هواپیماهای بدون سرنشین کنترل سرعت و جهت است. بدون شک محبوب ترین هواپیماهای بدون سرنشین از DJI هستند. نمودار زیر جداسازی هواپیمای بدون سرنشین Spark را نشان می دهد ، با چهار موتور BLDC در هر گوشه قابل مشاهده است.

برنامه های مشابه شامل Gimbals است.

ابزارهای برق: ابزارهای قدرت دستی مشترک موجود در زندگی روزمره شامل آچار برقی ، مته ها و سایر موارد است. صرفه جویی در مصرف انرژی و راندمان بالا از موتورهای DC بدون برس ، همراه با کاهش مداوم در هزینه ابزارهای قدرت دستی ، منجر به توسعه سریع در استفاده از موتورهای BLDC در ابزارهای برق شده است. مشهورترین تولید کنندگان بین المللی ، مانند بوش ، دی ولت ، میلواکی و دیگران ، این روند را رهبری می کنند.

3. ساخت موتور DC بدون برس

استاتور: استاتور یک موتور BLDC از ورق های فولادی لمینت تشکیل شده است و سیم پیچ ها در شکاف های حک شده در محور داخلی داخلی قرار می گیرند. استاتور شبیه به موتور القایی اما با توزیع سیم پیچ متفاوت است. بیشتر موتورهای BLDC دارای سه سیم پیچ استاتور متصل به ستاره هستند که هر یک از چندین سیم پیچ به هم پیوسته اند. کویل ها در شکاف ها قرار می گیرند و به هم پیوسته می شوند تا سیم پیچ ها را تشکیل دهند. این سیم پیچ ها در امتداد دور استاتور توزیع می شوند تا قطب های مغناطیسی به طور مساوی ایجاد شود.

روتور: موتورهای BLDC از آهنرباهای دائمی به عنوان روتور استفاده می کنند و هیچ سیم پیچ در داخل آن وجود ندارد. قطب های مغناطیسی جنوبی و شمالی روتور به طور متناوب مرتب شده اند. علاوه بر این ، با پیشرفت فناوری مواد مغناطیسی نرم و کاهش قیمت ها ، مواد با عملکرد بالا با کارایی بالا از مواد خاکی با کارایی بالا به طور فزاینده ای برای ساخت روتورهای آهنربای دائمی استفاده می شود. محصول انرژی مغناطیسی بالا و خصوصیات پایدار آنها موتورهای BLDC را قادر می سازد تا از خصوصیات مکانیکی بهتر و پاسخ پویا و همچنین راندمان و دامنه بالاتر برخوردار باشند. در اینجا یک نمودار شماتیک از مقطع آهنربای روتور از یک سند اصلی در BLDC توسط میکروچیپ آورده شده است:

سنسورهای سالن: مهمترین جنبه کنترل موتور BLDC شناسایی موقعیت روتور است. دو روش برای شناسایی موقعیت وجود دارد: یکی استفاده از سنسورهای موقعیت برای شناسایی موقعیت روتور ، معروف به سنسورهای هال است. روش دیگر بدون سنسور است که شامل شناسایی موقعیت روتور با تشخیص نیروی الکتروموتوری پشت است. برای موتورهای BLDC با سنسورها ، بیشتر موتورهای BLDC سه سنسور سالن را در استاتور تعبیه کردند. در طول هر تعویض ، یک سیم پیچ به قطب مثبت منبع تغذیه کنترل (جریان وارد سیم پیچ می شود) وصل می شود ، سیم پیچ دوم به قطب منفی (جریان جریان از آن) وصل می شود و سیم پیچ سوم در حالت قطع است. گشتاور با تعامل بین میدان مغناطیسی تولید شده توسط کویل های استاتور و آهنربای دائمی ایجاد می شود. هنگامی که قطب مغناطیسی روتور در نزدیکی سنسور سالن عبور می کند ، سنسور یک سیگنال سطح بالا یا پایین را تولید می کند ، نشان می دهد که قطب مغناطیسی جنوبی/شمالی از منطقه ای که توسط سنسور سالن حس می شود عبور می کند. تغییر فاز بین خروجی سیگنال ها توسط سنسورهای سالن می تواند 60 درجه یا 120 درجه باشد.