Čo je BLDC motor a jeho výhody

1.Koncepcia bezkomutátorových jednosmerných motorov

Bezuhlíkový jednosmerný motor (BLDC), tiež známy ako bezkomutátorový motor alebo synchrónny jednosmerný motor, je typ motora, ktorý na prevádzku nevyžaduje kefy ani komutátory. Vstup do BLDC motora je jednosmerný prúd (DC), ale v podstate simuluje striedavý prúd (AC) cyklickým spínaním hlavných spínačov meniča. To vytvára meniace sa magnetické pole vo vinutí cievky, čo umožňuje rotoru motora zaznamenať nepretržitý krútiaci moment a tým aj nepretržité otáčanie. BLDC motory môžu byť konfigurované ako jednofázové, dvojfázové alebo trojfázové v závislosti od počtu statorových vinutí. Najčastejšie sa vyskytujúce BLDC motory sú trojfázové motory. Nižšie uvedený diagram znázorňuje demontáž trojfázového bezkefkového jednosmerného motora.

2. Aplikácia bezkomutátorových jednosmerných motorov

Odhaduje sa, že veľkosť trhu s BLDC motormi dosiahne do roku 2022 približne 19,76 miliardy USD. S čoraz vyspelejšou technológiou BLDC motorov našli BLDC motory rozsiahle uplatnenie v rôznych oblastiach vrátane armády, letectva, priemyslu, automobilov, civilných riadiacich systémov a domácich spotrebičov. Bežne sa používajú v nízkonapäťových zariadeniach s nízkou spotrebou energie, ako sú malé roboty, drony, elektrické bicykle, vysávače a elektrické náradie.

Nižšie sú uvedené niektoré populárne aplikácie:

Vysávač/sušič vlasov: Pokiaľ ide o fény alebo vysávače, známa je značka Dyson. Sušič vlasov Dyson, propagovaný ako 'čierna technológia novej generácie', obsahuje inteligentný digitálny motor V9, ktorý je menší, ľahší a rýchlejší ako tradičné motory. Bez použitia uhlíkových kief dokáže motor dosiahnuť rýchlosť až 110 000 otáčok za minútu a je menší a ľahší ako iné motory. Motor použitý v digitálnom motore Dyson je 'jednofázový bezkomutátorový jednosmerný motor', v podstate typ motora BLDC.

Drony/gimbaly:

Kľúčom k ovládaniu motora v dronoch je ovládanie rýchlosti a smeru. Najpopulárnejšie drony sú nepochybne tie od DJI. Na obrázku nižšie je znázornená demontáž dronu Spark so štyrmi BLDC motormi viditeľnými v každom rohu.

K podobným aplikáciám patria aj gimbaly.

Elektrické náradie: Bežné ručné elektrické náradie používané v každodennom živote zahŕňa elektrické kľúče Bosch, vŕtačky a iné. Úspora energie a vysoká účinnosť bezkomutátorových jednosmerných motorov spolu s neustálym znižovaním nákladov na ručné elektrické náradie viedli k rýchlemu rozvoju používania BLDC motorov v elektrickom náradí. Tento trend vedú najznámejší medzinárodní výrobcovia ako Bosch, Dewalt, Milwaukee a ďalší.

3.Brushless DC Motor Konštrukcia

Stator: Stator motora BLDC je zložený z laminovaných oceľových plechov s vinutiami umiestnenými v drážkach vyrezaných pozdĺž vnútornej obvodovej osi. Stator je podobný ako u indukčného motora, ale s iným rozdelením vinutia. Väčšina motorov BLDC má tri vinutia statora zapojené do hviezdy, z ktorých každé pozostáva z viacerých prepojených cievok. Cievky sú umiestnené v štrbinách a vzájomne prepojené, aby vytvorili vinutia. Tieto vinutia sú rozmiestnené po obvode statora, aby vytvorili rovnomerne rozmiestnené magnetické póly.

Rotor: Motory BLDC používajú ako rotor permanentné magnety, vo vnútri nie sú žiadne cievky. Južný a severný magnetický pól rotora sú usporiadané striedavo. Okrem toho, s pokrokom v technológii mäkkých magnetických materiálov a poklesom cien sa na výrobu rotorov s permanentnými magnetmi čoraz častejšie používajú vysokovýkonné materiály na báze neodýmu a železa a bóru vzácnych zemín. Ich produkt s vysokou magnetickou energiou a stabilné charakteristiky umožňujú BLDC motorom mať lepšie mechanické vlastnosti a dynamickú odozvu, ako aj vyššiu účinnosť a rozsah otáčok. Tu je schematický diagram prierezu magnetu rotora zo základného dokumentu o BLDC od Microchip:

Hallove senzory: Najdôležitejším aspektom riadenia BLDC motora je identifikácia polohy rotora. Existujú dva spôsoby identifikácie polohy: jedným je použitie snímačov polohy na identifikáciu polohy rotora, známe ako Hallove snímače; druhá metóda je bezsenzorová, ktorá zahŕňa identifikáciu polohy rotora detekciou spätnej elektromotorickej sily. V prípade motorov BLDC so snímačmi väčšina motorov BLDC vkladá do statora tri Hallove snímače. Pri každej komutácii je jedno vinutie pripojené na kladný pól riadiaceho zdroja (do vinutia vstupuje prúd), druhé vinutie je pripojené k zápornému pólu (tečie z neho prúd) a tretie vinutie je v odpojenom stave. Krútiaci moment vzniká interakciou medzi magnetickým poľom vytváraným cievkami statora a permanentným magnetom. Keď magnetický pól rotora prejde blízko Hallovho senzora, senzor vydá signál vysokej alebo nízkej úrovne, čo znamená, že južný/severný magnetický pól prechádza oblasťou snímanou Hallovým senzorom. Fázový posun medzi výstupmi signálov Hallovými snímačmi môže byť buď 60° alebo 120°.