Mikä on BLDC-moottori ja sen edut

1. Harjattomien tasavirtamoottorien käsite

Harjaton DC-moottori (BLDC), joka tunnetaan myös nimellä harjaton moottori tai synkroninen DC-moottori, on moottorityyppi, joka ei vaadi harjoja tai kommutaattoreita toimiakseen. BLDC-moottorin tulo on tasavirtaa (DC), mutta olennaisesti se simuloi vaihtovirtaa (AC) kytkemällä syklisesti pääinvertterikytkimiä. Tämä luo muuttuvan magneettikentän kelan käämiin, jolloin moottorin roottori voi kokea jatkuvaa vääntömomenttia ja siten jatkuvaa pyörimistä. BLDC-moottorit voidaan konfiguroida yksi-, kaksi- tai kolmivaiheisiksi staattorikäämien lukumäärästä riippuen. Yleisimmät BLDC-moottorit ovat kolmivaihemoottorit. Alla oleva kaavio havainnollistaa kolmivaiheisen harjattoman tasavirtamoottorin purkamista.

2. Harjattomien tasavirtamoottoreiden käyttö

BLDC-moottoreiden markkinoiden koon arvioidaan nousevan noin 19,76 miljardiin dollariin vuoteen 2022 mennessä. BLDC-moottoritekniikan kypsyessä yhä kypsempään BLDC-moottoreille on löydetty laajoja sovelluksia useilla aloilla, mukaan lukien sotilas-, ilmailu-, teollisuus-, auto-, siviili-ohjausjärjestelmät ja kodinkoneet. Niitä käytetään yleisesti pienjännitteisissä, pienitehoisissa laitteissa, kuten pienissä roboteissa, droneissa, sähköpyörissä, pölynimureissa ja sähkötyökaluissa.

Alla on joitain suosittuja sovelluksia:

Pölynimuri/hiustenkuivaaja: Mitä tulee hiustenkuivaajiin tai pölynimureihin, tunnettu tuotemerkki on Dyson. 'Seuraavan sukupolven mustana teknologiana' mainostettu Dyson-hiustenkuivaaja sisältää V9-älykkään digitaalimoottorin, joka on pienempi, kevyempi ja nopeampi kuin perinteiset moottorit. Ilman hiiliharjoja moottori voi saavuttaa jopa 110 000 kierrosta minuutissa, ja se on pienempi ja kevyempi kuin muut moottorit. Dysonin digitaalisessa moottorissa käytetty moottori on 'yksivaiheinen harjaton tasavirtamoottori', joka on olennaisesti eräänlainen BLDC-moottori.

Dronet/Gimbals:

Avain moottorin ohjaukseen droneissa on nopeuden ja suunnan ohjaus. Suosituimmat droonit ovat epäilemättä DJI:n droonit. Alla oleva kaavio näyttää Spark-droonin purkamisen, ja jokaisessa kulmassa näkyy neljä BLDC-moottoria.

Samanlaisia ​​sovelluksia ovat gimbalit.

Sähkötyökalut: Yleisiä käsikäyttöisiä sähkötyökaluja jokapäiväisessä elämässä ovat Boschin sähköavaimet, porat ja muut. Harjattomien tasavirtamoottoreiden energiansäästö ja korkea hyötysuhde yhdistettynä käsikäyttöisten sähkötyökalujen kustannusten jatkuvaan alenemiseen ovat johtaneet nopeaan kehitykseen BLDC-moottoreiden käytössä sähkötyökaluissa. Tunnetuimmat kansainväliset valmistajat, kuten Bosch, Dewalt, Milwaukee ja muut, johtavat tätä kehitystä.

3. Harjaton tasavirtamoottorin rakenne

Staattori: BLDC-moottorin staattori koostuu laminoiduista teräslevyistä, joiden käämit on sijoitettu loviin, jotka on veistetty sisäkehäakselia pitkin. Staattori on samanlainen kuin oikosulkumoottorissa, mutta sillä on erilainen käämitysjakauma. Useimmissa BLDC-moottoreissa on kolme tähtikytkettyä staattorikäämiä, joista jokainen koostuu useista toisiinsa kytketyistä keloista. Kelat asetetaan koloihin ja liitetään toisiinsa käämien muodostamiseksi. Nämä käämit on jaettu staattorin kehälle tasaisin välein olevien magneettinapojen luomiseksi.

Roottori: BLDC-moottorit käyttävät kestomagneetteja roottorina, eikä sisällä ole keloja. Roottorin etelä- ja pohjoinen magneettinapa on järjestetty vuorotellen. Lisäksi pehmeän magneettisen materiaalitekniikan kehittymisen ja hintojen laskun myötä korkean suorituskyvyn neodyymirautabooriharvinaisten maametallien materiaaleja käytetään yhä enemmän kestomagneettiroottoreiden valmistukseen. Niiden korkean magneettisen energian tuote ja vakaat ominaisuudet mahdollistavat BLDC-moottoreiden paremmat mekaaniset ominaisuudet ja dynaamisen vasteen sekä paremman hyötysuhteen ja nopeusalueen. Tässä on kaavio roottorimagneetin poikkileikkauksesta Microchipin BLDC:n pääasiakirjasta:

Hall-anturit: BLDC-moottorin ohjauksen tärkein osa on roottorin asennon tunnistaminen. Asennon tunnistamiseen on kaksi tapaa: toinen on käyttää asentoantureita roottorin asennon tunnistamiseen, joita kutsutaan Hall-antureiksi; Toinen menetelmä on sensoriton, jossa roottorin asento tunnistetaan tunnistamalla takaisin sähkömotorinen voima. Antureilla varustetuissa BLDC-moottoreissa useimmat BLDC-moottorit upottavat kolme Hall-anturia staattoriin. Jokaisen kommutoinnin aikana yksi käämi kytketään ohjausvirtalähteen positiiviseen napaan (virta tulee käämiin), toinen käämi kytketään negatiiviseen napaan (sitä virtaa ulos) ja kolmas käämi on irrotetussa tilassa. Vääntömomentti syntyy staattorikäämien tuottaman magneettikentän ja kestomagneetin välisestä vuorovaikutuksesta. Kun roottorin magneettinapa ohittaa Hall-anturin läheltä, anturi lähettää korkean tai matalan tason signaalin, joka osoittaa, että etelä/pohjoinen magneettinapa kulkee Hall-anturin havaitseman alueen läpi. Hall-antureiden lähettämien signaalien välinen vaihesiirto voi olla joko 60° tai 120°.