Co to jest silnik BLDC i jego zalety

1. Koncepcja bezszczotkowych silników DC

Bezszczotkowy silnik prądu stałego (BLDC), znany również jako silnik bezszczotkowy lub synchroniczny silnik prądu stałego, jest rodzajem silnika, który nie wymaga szczotek ani komutatorów do obsługi. Wejście do silnika BLDC to prąd stały (DC), ale zasadniczo symuluje prąd naprzemienny (AC) poprzez cykliczne przełączanie głównych przełączników falownika. Stwarza to zmieniające się pole magnetyczne w uzwojeniach cewki, umożliwiając wirnik silnika doświadczyć ciągłego momentu obrotowego, a tym samym ciągłego obrotu. Silniki BLDC można skonfigurować jako jednofazowe, dwufazowe lub trójfazowe w zależności od liczby uzwojeń stojana. Najczęściej spotykane silniki BLDC to silniki trójfazowe. Poniższy schemat ilustruje demontaż trójfazowego bezszczotkowego silnika prądu stałego.

2. Zastosowanie bezszczotkowych silników DC

Szacuje się, że wielkość rynku silników BLDC osiągnie około 19,76 miliarda dolarów do 2022 r., Gdy technologia motoryzacyjna BLDC staje się coraz bardziej dojrzała, BLDC Motors znalazły obszerne zastosowania w różnych dziedzinach, w tym wojskowe, lotnicze, przemysłowe, motoryzacyjne, cywilne systemy kontroli i urządzenia gospodarstwa domowego. Są one powszechnie stosowane w urządzeniach o niskim napięciu, niskim mocy, takim jak małe roboty, drony, rowery elektryczne, odkurzacze i elektronarzędzia.

Poniżej znajdują się popularne aplikacje:

Odkurzacz/suszarka do włosów: Jeśli chodzi o suszarki do włosów lub odkurzaczy, dobrze znaną marką jest Dyson. Suszarka do włosów Dyson, promowana jako czarna technologia nowej generacji, ”zawiera inteligentny silnik cyfrowy V9, który jest mniejszy, lżejszy i szybszy niż tradycyjne silniki. Bez użycia pędzli węglowych silnik może osiągnąć prędkość do 110 000 obrotów na minutę, i jest mniejszy i lżejszy niż inne silniki. Silnik używany w cyfrowym silniku Dysona jest „jednofazowym bezszczotkowym silnikiem DC, ” zasadniczo typem silnika BLDC.

Drony/Gimbale:

Kluczem do sterowania silnikiem w dronach jest kontrola prędkości i kierunku. Najpopularniejsze drony to niewątpliwie te z DJI. Poniższy schemat pokazuje demontaż drona Spark, z czterema silnikami BLDC widocznymi na każdym rogu.

Podobne aplikacje obejmują gimbale.

Narzędzia elektryczne: Wspólne ręczne elektronarzędzia występujące w codziennym życiu obejmują klucze elektryczne Boscha, ćwiczenia i inne. Oszczędzanie energii i wysoka wydajność bezszczotkowych silników prądu stałego, w połączeniu z ciągłym obniżeniem kosztów urządzeń elektrycznych, doprowadziły do ​​szybkiego rozwoju w stosowaniu silników BLDC w elektronarzędzi. Najbardziej znani międzynarodowi producenci, tacy jak Bosch, DeWalt, Milwaukee i inni, prowadzą ten trend.

3. Bezpośrednio konstrukcja silnika DC

STATOR: Stownik silnika BLDC składa się z laminowanych arkuszy stalowych, z uzwojeniami umieszczonymi w szczelinach rzeźbionych wzdłuż wewnętrznej osi obwodowej. Stojar jest podobny do silnika indukcyjnego, ale z innym rozkładem uzwojenia. Większość silników BLDC ma trzy uzwojenia stojanowe podłączone do gwiazdy, z których każde składają się z wielu cewek ze sobą powiązanych. Cewki są umieszczane w szczelinach i połączone ze sobą w celu tworzenia uzwojeń. Uzwojenia te są rozmieszczone wzdłuż obwodu stojana, aby stworzyć równomiernie rozmieszczone bieguny magnetyczne.

ROTOR: Silniki BLDC używają stałych magnesów jako wirnika, bez cewek w środku. Południowe i północne bieguny magnetyczne wirnika są naprzemiennie ułożone. Ponadto, wraz z postępem technologii miękkich materiałów magnetycznych i spadku cen, wysokowydajne materiały ziem rzadkich boru żelaza z żelaza w neodymie są coraz częściej stosowane do wytwarzania stałych wirników magnetycznych. Ich wysoki produkt energii magnetycznej i stabilne cechy umożliwiają silniki BLDC posiadanie lepszych właściwości mechanicznych i reakcji dynamicznej, a także wyższy zakres wydajności i prędkości. Oto schematyczny schemat przekroju rotorowego magnesu z głównego dokumentu na BLDC przez Microchip:

Czujniki Hall: Najważniejszym aspektem sterowania silnikiem BLDC jest identyfikacja pozycji wirnika. Istnieją dwie metody identyfikacji pozycji: Jednym z nich jest użycie czujników położenia do identyfikacji pozycji wirnika, znanego jako czujniki Hall; Druga metoda jest bez czułości, co obejmuje identyfikację pozycji wirnika poprzez wykrywanie tylnej siły elektromotorycznej. W przypadku silników BLDC z czujnikami większość silników BLDC osadza trzy czujniki hali w stojanie. Podczas każdej komutacji jedno uzwojenie jest podłączone do dodatniego bieguna zasilania kontrolnego (prąd wchodzi do uzwojenia), drugie uzwojenie jest podłączone do bieguna ujemnego (prąd wypływa z niego), a trzecie uzwojenie jest w stanie rozłączonym. Moment jest generowany przez interakcję między polem magnetycznym wytwarzanym przez cewki stojana i magnes stały. Gdy biegun magnetyczny wirnika przechodzi w pobliżu czujnika Hall, czujnik wyświetli sygnał wysokiego lub niskiego poziomu, co wskazuje, że bieżnik magnetyczny południowo -północny przechodzi przez obszar wykryty przez czujnik Halla. Przesunięcie fazowe między wyjściowymi sygnałami przez czujniki hali może wynosić 60 ° lub 120 °.