Что такое мотор BLDC и его преимущества

1. Концепция бесщеточных двигателей постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC), также известный как бесщеточный двигатель или синхронный двигатель DC, представляет собой тип двигателя, который не требует кистей или коммутаторов для работы. Вход в двигатель BLDC представляет собой постоянный ток (DC), но по сути он имитирует переменный ток (AC) путем циклического переключения основных переключателей инвертора. Это создает изменяющееся магнитное поле в обмотках катушек, позволяя моторному ротору испытывать непрерывный крутящий момент и, следовательно, непрерывное вращение. Двигатели BLDC могут быть настроены в виде однофазной, двухфазной или трехфазной в зависимости от количества обмоток статора. Наиболее часто встречающимися двигателями BLDC-это трехфазные двигатели. Диаграмма ниже иллюстрирует разборку трехфазного бесщеточного двигателя постоянного тока.

2. Применение бесщеточных двигателей постоянного тока

По оценкам, размер рынка BLDC Motors достигнет приблизительно 19,76 млрд. Долл. США к 2022 году. К 2022 году BLDC станет все более зрелыми, двигатели BLDC обнаружили обширные применения в различных областях, включая военные, аэрокосмические, промышленные, автомобильные системы, гражданские системы контроля и домашние приборы. Они обычно используются в устройствах с низким напряжением, таких как небольшие роботы, беспилотники, электрические велосипеды, пылесосы и электроинструменты.

Ниже приведены некоторые популярные приложения:

Вакуумный очиститель/фен. Дризонский фен, продвигаемый как черная технология следующего поколения, оснащена интеллектуальным цифровым двигателем V9, который меньше, легче и быстрее, чем традиционные двигатели. Без использования углеродных кистей мотор может достигать скорости до 110 000 оборотов в минуту, и он меньше и легче, чем другие двигатели. Двигатель, используемый в цифровом двигателе Дайсона, представляет собой однофазный бесщеточный двигатель постоянного тока, », по сути, тип двигателя BLDC.

Дроны/Гимбалы:

Ключом к управлению двигателем в беспилотниках является скорость и управление направлением. Самые популярные беспилотники, несомненно, из DJI. Диаграмма ниже показывает разборку блеска беспилотника, с четырьмя двигателями BLDC, видимыми в каждом углу.

Аналогичные приложения включают в себя опор.

Электроинструменты: общие портативные электроинструменты, найденные в повседневной жизни, включают электрические ключи Bosch's Electric, Driles и другие. Энергосбережение и высокая эффективность бесщеточных двигателей постоянного тока в сочетании с непрерывным снижением стоимости портативных электроинструментов привели к быстрому развитию в использовании двигателей BLDC в электроинструментах. Самые известные международные производители, такие как Bosch, Dewalt, Milwaukee и другие, возглавляют эту тенденцию.

3. Беспосторонняя моторная конструкция постоянного тока

Статор: Статор двигателя BLDC состоит из ламинированных стальных листов, с обмотками, помещенными в прорезь, вырезанные вдоль внутренней окружной оси. Статор похож на индукционный двигатель, но с другим распределением обмотки. Большинство двигателей BLDC имеют три обмотки статора, каждая из которых состоит из нескольких катушек, взаимосвязанных. Катушки помещаются в слоты и взаимосвязаны для формирования обмоток. Эти обмотки распределяются вдоль окружности статора, чтобы создать равномерно расположенные магнитные полюсы.

Ротор: двигатели BLDC используют постоянные магниты в качестве ротора, без катушек внутри. Южные и северные магнитные полюсы ротора попеременно расположены. Кроме того, благодаря развитию технологии мягкого магнитного материала и снижением цен, высокоэффективные неодимские железные бор, редкоземельные материалы, все чаще используются для изготовления постоянных роторов магнитов. Их высокая магнитная энергия и стабильные характеристики позволяют двигателям BLDC иметь лучшие механические свойства и динамический отклик, а также более высокий диапазон эффективности и скорости. Вот схема-схема поперечного сечения магнита ротора из принципиального документа на BLDC Microchip:

Датчики зала: наиболее важным аспектом управления двигателем BLDC является идентификация положения ротора. Существует два метода идентификации положения: один из них - использовать датчики положения для определения позиции ротора, известного как датчики зала; Другой метод без датчиков, который включает в себя идентификацию позиции ротора путем обнаружения электроэнергии. Для двигателей BLDC с датчиками большинство двигателей BLDC встраивают три датчика зала в статор. Во время каждой коммутации одна обмотка подключена к положительному полюсу управляющего источника питания (ток попадает в обмотку), вторая обмотка соединена с отрицательным полюсом (ток вытекает из него), а третья обмотка находится в отсоединенном состоянии. Крутящий момент генерируется взаимодействием между магнитным полем, полученным катушками статора и постоянным магнитом. Когда магнитный полюс ротора проходит возле датчика зала, датчик выведет сигнал высокого или низкого уровня, указывая на то, что магнитный полюс на юге/северный магнитный полюс проходит через область, чувствующую датчик зала. Сдвиг фазы между сигналами, выведенными датчиками зала, может быть 60 ° или 120 °.