Що таке двигун BLDC та його переваги

1. Концепція безщільних двигунів постійного струму

Двигун постійного струму (BLDC), також відомий як безщасливий двигун або синхронний двигун постійного струму, - це тип двигуна, який не потребує пензлів або комутаторів для роботи. Вхід у двигун BLDC є прямим струмом (постійний струм), але по суті він імітує змінний струм (змінного струму) шляхом циклічного перемикання основних перемикачів інвертора. Це створює мінливе магнітне поле в обмотках котушки, що дозволяє ротору двигуна відчувати безперервний крутний момент і, таким чином, безперервне обертання. Мотори BLDC можуть бути налаштовані як однофазні, двофазні або трифазні залежно від кількості обмоток статора. Найчастіше зустрічаються мотори BLDC-трифазні двигуни. Діаграма внизу ілюструє демонстрацію трифазного безщільного двигуна постійного струму.

2. Аплікація безчесних двигунів постійного струму

За підрахунками, розмір ринку моторів BLDC досягне приблизно 19,76 мільярдів доларів до 2022 року. З моторними технологіями BLDC стають все більш зрілими, двигуни BLDC знайшли широкі застосування в різних сферах, включаючи військові, аерокосмічні, промислові, автомобільні, цивільні системи контролю та побутові прилади. Їх зазвичай використовують у пристроях низької напруги, таких як маленькі роботи, безпілотники, електричні велосипеди, пилосос та електроінструменти.

Нижче наведено деякі популярні програми:

Вакуумний очищувач/фен: якщо мова йде про фени або пилосос, відомий бренд-Dyson. Фен Dyson, який рекламується як 'чорна технологія наступного покоління, ' оснащений інтелектуальним цифровим двигуном V9, який менший, легший та швидший, ніж традиційні двигуни. Без використання вуглецевих пензлів двигун може досягти швидкості до 110 000 революцій на хвилину, і він менший і легший, ніж інші двигуни. Двигун, що використовується в цифровому двигуні Дайсона,-це 'однофазний безщасливий двигун постійного струму, ', по суті, тип двигуна BLDC.

Безпілотники/гімбали:

Ключ до управління двигуном у безпілотниках - це управління швидкістю та напрямком. Найпопулярніші безпілотники, безсумнівно, - це DJI. На схемі нижче показано демонстрацію іскрового безпілотника, з чотирма двигунами BLDC, видно в кожному куті.

Подібні програми включають Gimbals.

Електроінструменти: Загальні портативні електроінструменти, що знаходяться в повсякденному житті, включають електричні гайкові ключі Bosch, свердла та інші. Енергозберігаючі та висока ефективність безщільних двигунів постійного струму в поєднанні з постійним зниженням вартості ручних електроінструментів призвели до швидкого розвитку у використанні двигунів BLDC у електроінструменті. Найвідоміші міжнародні виробники, такі як Бош, Девальт, Мілуокі та інші, ведуть цю тенденцію.

3. Безглузда конструкція двигуна постійного струму

СТАТОР: Статор двигуна BLDC складається з ламінованих сталевих аркушів, з обмотками, розміщеними в прорізах, вирізаних вздовж внутрішньої окружної осі. Статор схожий на індукційний двигун, але з різним розподілом обмотки. Більшість двигунів BLDC мають три зоряні обмотки статора, кожна з яких складається з множинних котушок, пов'язаних між собою. Котушки розміщуються в слотах і взаємопов'язані для утворення обмоток. Ці обмотки розподіляються вздовж окружності статора для створення рівномірно розташованих магнітних полюсів.

Ротор: двигуни BLDC використовують постійні магніти як ротор, без котушок всередині. Південні та північні магнітні полюси ротора по черзі розташовані. Крім того, з просуванням технології м'якого магнітного матеріалу та зниженням цін на високоефективні неодимові залізні матеріали, рідкісні землі, все частіше використовуються для виготовлення постійних магнітних роторів. Їх висока магнітна енергетична продукція та стабільні характеристики дозволяють моторам BLDC мати кращі механічні властивості та динамічну реакцію, а також більш високу ефективність та діапазон швидкості. Ось схематична схема поперечного перерізу магніту ротора з принципового документа про BLDC від Microchip:

Датчики залу: Найважливіший аспект управління двигуном BLDC - ідентифікація положення ротора. Існує два методи ідентифікації положення: один - використовувати датчики положення для ідентифікації положення ротора, відомого як датчики залів; Інший метод - без сенсору, який передбачає ідентифікацію положення ротора, виявляючи електромоційну силу спини. Для двигунів BLDC з датчиками більшість двигунів BLDC вбудовували три датчики залів у статорі. Під час кожної комутації одна обмотка підключена до позитивного полюса контрольного джерела живлення (струм потрапляє в обмотку), друга обмотка з'єднана з негативним полюсом (струм витікає з нього), а третя обмотка знаходиться у відключеному стані. Крутний момент генерується взаємодією між магнітним полем, що виробляється котушами статора, та постійним магнітом. Коли магнітний полюс ротора проходить поблизу датчика залу, датчик виведе сигнал високого або низького рівня, що вказує на те, що магнітний полюс півдня/північ проходить через регіон, який відчуває датчик залу. Фазовий зсув між вихідними сигналами датчиками залу може бути або 60 °, або 120 °.