Ce este motorul BLDC și avantajele acestuia

1.Conceptul de motoare DC fără perii

Un motor fără perii de curent continuu (BLDC), cunoscut și sub numele de motor fără perii sau motor de curent continuu sincron, este un tip de motor care nu necesită perii sau comutatoare pentru funcționare. Intrarea unui motor BLDC este curent continuu (DC), dar în esență simulează curent alternativ (AC) prin comutarea ciclică a comutatoarelor principale ale invertorului. Acest lucru creează un câmp magnetic în schimbare în înfășurările bobinei, permițând rotorului motorului să experimenteze un cuplu continuu și, astfel, o rotație continuă. Motoarele BLDC pot fi configurate ca monofazate, bifazate sau trifazate, în funcție de numărul de înfășurări ale statorului. Cele mai frecvent întâlnite motoare BLDC sunt motoarele trifazate. Diagrama de mai jos ilustrează dezasamblarea unui motor trifazat fără perii de curent continuu.

2.Aplicarea motoarelor de curent continuu fără perii

Se estimează că dimensiunea pieței motoarelor BLDC va ajunge la aproximativ 19,76 miliarde USD până în 2022. Cu tehnologia motoarelor BLDC devenind din ce în ce mai matură, motoarele BLDC au găsit aplicații extinse în diverse domenii, inclusiv militar, aerospațial, industrial, auto, sisteme de control civil și electrocasnice. Ele sunt utilizate în mod obișnuit în dispozitive de joasă tensiune și putere redusă, cum ar fi roboții mici, drone, biciclete electrice, aspiratoare și unelte electrice.

Mai jos sunt câteva aplicații populare:

Aspirator/Uscător de păr: Când vine vorba de uscătoare de păr sau aspiratoare, marca binecunoscută este Dyson. Uscătorul de păr Dyson, promovat ca „tehnologie neagră de ultimă generație”, dispune de motorul digital inteligent V9, care este mai mic, mai ușor și mai rapid decât motoarele tradiționale. Fără utilizarea periilor de cărbune, motorul poate atinge o viteză de până la 110.000 de rotații pe minut și este mai mic și mai ușor decât alte motoare. Motorul folosit în motorul digital Dyson este un „motor monofazat fără perii”, în esență un tip de motor BLDC.

Drones/Gimbals:

Cheia controlului motorului la drone este controlul vitezei și direcției. Cele mai populare drone sunt, fără îndoială, cele de la DJI. Diagrama de mai jos arată dezasamblarea dronei Spark, cu patru motoare BLDC vizibile la fiecare colț.

Aplicații similare includ cardanele.

Scule electrice: Uneltele electrice de mână obișnuite care se găsesc în viața de zi cu zi includ cheile electrice, burghiile și altele Bosch. Economisirea de energie și eficiența ridicată a motoarelor cu curent continuu fără perii, împreună cu reducerea continuă a costului uneltelor electrice portabile, au condus la o dezvoltare rapidă a utilizării motoarelor BLDC în sculele electrice. Cei mai cunoscuți producători internaționali, precum Bosch, Dewalt, Milwaukee și alții, conduc această tendință.

3.Construcție motor DC fără perii

Stator: Statorul unui motor BLDC este compus din foi de oțel laminate, cu înfășurări plasate în fante sculptate de-a lungul axei circumferențiale interne. Statorul este similar cu cel al unui motor cu inducție, dar cu o distribuție diferită a înfășurării. Majoritatea motoarelor BLDC au trei înfășurări statorice conectate în stea, fiecare constând din mai multe bobine interconectate. Bobinele sunt plasate în fante și interconectate pentru a forma înfășurări. Aceste înfășurări sunt distribuite de-a lungul circumferinței statorului pentru a crea poli magnetici distanțați uniform.

Rotor: Motoarele BLDC folosesc magneți permanenți ca rotor, fără bobine în interior. Polii magnetici sud și nord ai rotorului sunt dispuși alternativ. În plus, odată cu avansarea tehnologiei materialelor magnetice moi și scăderea prețurilor, materialele de înaltă performanță din neodim, fier, bor, pământuri rare sunt din ce în ce mai folosite pentru a face rotoare cu magnet permanenți. Produsul lor cu energie magnetică ridicată și caracteristicile stabile permit motoarelor BLDC să aibă proprietăți mecanice și răspuns dinamic mai bune, precum și o eficiență mai mare și o gamă de viteză mai mare. Iată o diagramă schematică a secțiunii transversale a magnetului rotorului dintr-un document de principiu despre BLDC de către Microchip:

Senzori Hall: Cel mai important aspect al controlului motorului BLDC este identificarea poziției rotorului. Există două metode de identificare a poziției: una este utilizarea senzorilor de poziție pentru a identifica poziția rotorului, cunoscuți ca senzori Hall; cealaltă metodă este fără senzori, care implică identificarea poziției rotorului prin detectarea forței electromotoare înapoi. Pentru motoarele BLDC cu senzori, majoritatea motoarelor BLDC înglobează trei senzori Hall în stator. În timpul fiecărei comutații, o înfășurare este conectată la polul pozitiv al sursei de alimentare de control (curentul intră în înfășurare), a doua înfășurare este conectată la polul negativ (curent curge din acesta), iar a treia înfășurare este într-o stare deconectată. Cuplul este generat de interacțiunea dintre câmpul magnetic produs de bobinele statorului și magnetul permanent. Când polul magnetic al rotorului trece lângă senzorul Hall, senzorul va emite un semnal de nivel înalt sau scăzut, indicând faptul că polul magnetic sud/nord trece prin regiunea detectată de senzorul Hall. Defazatul dintre semnalele emise de senzorii Hall poate fi fie de 60°, fie de 120°.