Vad är BLDC Motor och dess fördelar

1. Koncept för borstlösa DC -motorer

En borstlös likströmsmotor (BLDC), även känd som en borstlös motor eller en synkron likströmsmotor, är en typ av motor som inte kräver borstar eller kommutatorer för drift. Ingången till en BLDC -motor är likström (DC), men i huvudsak simulerar den växelström (AC) genom att cykliskt växla de viktigaste växelriktaromkopplarna. Detta skapar ett förändrat magnetfält i spollindningarna, vilket gör att motorrotorn kan uppleva kontinuerligt vridmoment och därmed kontinuerlig rotation. BLDC-motorer kan konfigureras som enfas, tvåfas eller trefas beroende på antalet statorlindningar. De vanligaste BLDC-motorerna är trefasmotorer. Diagrammet nedan illustrerar demontering av en trefas borstlös likströmsmotor.

2. Tillämpning av borstlösa DC -motorer

Det uppskattas att marknadsstorleken för BLDC -motorer kommer att nå cirka 19,76 miljarder dollar år 2022. Med BLDC Motor -teknik som blir allt mer mogna har BLDC -motorer hittat omfattande tillämpningar inom olika områden inklusive militär, flyg-, industri-, bil-, civilkontrollsystem och hushållsapparater. De används ofta i lågspänningsanordningar, lågeffektanordningar som små robotar, drönare, elektriska cyklar, dammsugare och elverktyg.

Nedan följer några populära applikationer:

Dammsugare/hårtork: När det gäller hårtork eller dammsugare är det välkända varumärket Dyson. Dyson hårtork, marknadsförd som 'nästa generations svart teknik, ' har V9 Intelligent Digital Motor, som är mindre, lättare och snabbare än traditionella motorer. Utan användning av kolborstar kan motorn uppnå en hastighet på upp till 110 000 varv per minut, och den är mindre och lättare än andra motorer. Motorn som används i Dysons digitala motor är en 'enfasborstlös DC-motor, ' I huvudsak en typ av BLDC-motor.

Drönare/gimbals:

Nyckeln till motorisk kontroll i drönare är hastighet och riktningskontroll. De mest populära drönarna är utan tvekan dem från DJI. Diagrammet nedan visar demontering av gnistdrönan, med fyra BLDC -motorer synliga i varje hörn.

Liknande applikationer inkluderar gimbals.

Strömverktyg: Vanliga handhållna elverktyg som finns i det dagliga livet inkluderar Boschs elektriska skiftnycklar, borrar och andra. Den energibesparande och höga effektiviteten hos borstlösa DC-motorer, i kombination med den kontinuerliga minskningen av kostnaden för handhållna elverktyg, har lett till en snabb utveckling i användningen av BLDC-motorer i elverktyg. De mest kända internationella tillverkarna, som Bosch, DeWalt, Milwaukee och andra, leder denna trend.

3. Brushless DC Motor Construction

STATOR: Statorn för en BLDC -motor består av laminerade stålplåtar, med lindningar placerade i spår snidade längs den inre omkretsaxeln. Statorn liknar den för en induktionsmotor men med en annan lindningsfördelning. De flesta BLDC-motorer har tre stjärnanslutna statorlindningar, var och en bestående av flera spolar sammankopplade. Spolar placeras i spåren och sammankopplas för att bilda lindningar. Dessa lindningar är fördelade längs statorns omkrets för att skapa jämnt fördelade magnetiska poler.

Rotor: BLDC -motorer använder permanentmagneter som rotor, utan spolar inuti. Rotorns södra och norra magnetiska poler är växelvis ordnade. Dessutom, med utvecklingen av mjuk magnetmaterial och minskningen av priserna, används högpresterande neodymjärnbor-sällsynta jordartsmaterial alltmer för att göra permanenta magnetrotorer. Deras höga magnetiska energiprodukt och stabila egenskaper gör det möjligt för BLDC -motorer att ha bättre mekaniska egenskaper och dynamiskt svar, samt högre effektivitets- och hastighetsområde. Här är ett schematiskt diagram över rotormagnet tvärsnitt från ett principdokument om BLDC av Microchip:

Hallsensorer: Den mest avgörande aspekten av BLDC -motorstyrning är rotorpositionidentifiering. Det finns två metoder för positionidentifiering: en är att använda positionssensorer för att identifiera rotorns position, känd som Hall -sensorer; Den andra metoden är sensorlös, som innebär att identifiera rotorns position genom att detektera tillbaka elektromotivkraften. För BLDC -motorer med sensorer inbäddar de flesta BLDC -motorer tre hallsensorer i statorn. Under varje pendling är en lindning ansluten till den positiva polen för styrkraftförsörjningen (strömmen kommer in i lindningen), den andra lindningen är ansluten till den negativa polen (strömflöden ut ur den), och den tredje lindningen är i ett frånkopplat tillstånd. Vridmomentet genereras av interaktionen mellan magnetfältet som produceras av statorspolarna och den permanenta magneten. När rotormagnetpolen passerar nära hallsensorn kommer sensorn att mata ut en signal med hög eller låg nivå, vilket indikerar att den södra/norra magnetiska polen passerar genom regionen som känns av hallsensorn. Fasskiftet mellan signalens utgång från Hall -sensorerna kan vara antingen 60 ° eller 120 °.