Cum funcționează un motor BLDC: o explicație detaliată a principiilor motoarelor DC fără perii

În ultimele două -trei decenii, din cauza avansării continue a tehnologiei electronice și a materialelor cu magnet permanent,Motoare din Bldcs -au transformat de la motoare de nișă în soluții de alimentare mainstream pentru diverse industrii.Motoare din Bldcau fost utilizate pe scară largă în aplicații, inclusiv aparate de uz casnic, unelte electrice, vehicule electrice și echipamente de automatizare industrială datorită eficienței ridicate, fiabilității ridicate și duratei de viață îndelungate. Cu toate acestea, principiile de funcționare ale motoarelor BLDC nu sunt încă cunoscute de mulți indivizi. Acest articol va explica orice trebuie să realizați despre principiul de lucru al BLDC Motors, astfel încât să puteți obține o viziune mai detaliată a acestei inovații incredibile în inginerie electrică actuală.

Structura de bază a unui motor BLDC

Acum, înainte de a intra în principiul de lucru, ar trebui să ne familiarizăm cu structura sa de bază:

Stator: fixat în interiorul carcasei motorului, este în general format din foi de oțel laminat din siliciu, iar bobinele sunt înfășurate în jurul său pentru a crea mai mulți poli electromagnet.

Rotor: rotorul este de obicei montat pe arbore și conține magneți permanenți. Motoarele BLDC pot fi clasificate în mai multe soiuri pe baza diferitelor configurații ale magneților permanenți.

Senzori ai sălii: pentru determinarea poziției rotorului și a feedback -ului către sistemul de control electronic.

Controler: un sistem de control electronic care determină momentul curentului care curge prin înfășurările statorului pe baza feedback -ului de la senzorii Hall sau de alte mecanisme de feedback.

Este demn de remarcat faptul că structura motorului BLDC Outrunner este unică din structura rotorului interior. Rotorul este afară, iar statorul este în interior. Acest tip de design este predominant în special în aplicațiile care necesită un cuplu ridicat, ca în unitatea de elice de drone.

Principiile electromagnetismului: fundamentul funcționării motorului BLDC

Două principii de bază ale electromagnetismului determină funcționarea unui motor BLDC:

Legea Ampere: Atunci când un dirijor cu curent se află într-un câmp magnetic, dirijorul va fi supus unei forțe. Statorul unui motor BLDC este construit din înfășurări de cupru înfășurate, iar după ce aceste înfășurări sunt alimentate, creează un câmp magnetic care interacționează între magneții permanenți ai rotorului pentru a genera o forță care asigură mișcarea mecanică pentru rotor să se întoarcă.

Legea lui Faraday a inducției electromagnetice: o forță electromotivă va fi indusă într -un conductor atunci când taie liniile de câmp magnetic sau se află într -un câmp magnetic în schimbare. Este utilizat pe scară largă în controlul senzorial, unde poziția rotorului este detectată prin detectarea forțelor electromotive din spate.

Aceste principii sunt aplicate în proiectarea motoarelor industriale fără perii. Aceștia realizează acest lucru prin reglarea fină a curentului care curge prin înfășurările statorului, asigurând interacțiuni electromagnetice favorabile cu magneții permanenți ai rotorului pentru a obține o eficiență și stabilitate ridicată.

Procesul de comutare al unui motor BLDC

Cel mai important mecanism de lucru în motorul BLDC se numește comutație electronică. Este cel mai important și cheie factor de distincție între motoarele fără perii și motoarele tradiționale periate.

Principiul comutației: Comutarea este procesul de schimbare a direcției fluxului curent în ceea ce privește bobinele motorului, astfel încât să poată exista o interacțiune electromagnetică continuă între rotor și stator, ceea ce creează un cuplu continuu.

Comutarea în șase etape: metoda de control tradițională a motoarelor BLDC împarte ciclul electric în șase pași. În fiecare etapă, două din ferestrele trifazate sunt alimentate, în timp ce o fază este oprită.

Feedback -ul senzorului Hall: senzorii Hall detectează poziția magneților permanenți ai rotorului, astfel încât controlerul să poată determina ce înfășurare ar trebui să fie alimentă și direcția curentă.

Controlul fără senzori: O metodă mai avansată este de a determina poziția rotorului prin monitorizarea forței electromotive din spate în faza ne-energizată, nu sunt necesari senzori ai sălii pentru a implementa această strategie complexă, ceea ce duce la o fiabilitate mai mare a unității.

Motoarele mari din Bldc adoptă, de obicei, strategii de control mai complexe, cum ar fi unitatea de undă sinusoidală sau controlul vectorial, pentru a obține o ieșire mai ușoară a cuplului și o eficiență mai mare.

Rolul controlerului într -un sistem motor BLDC

Motorul BLDC nu poate funcționa de unul singur și trebuie combinat cu un controler electronic specializat:

Driverul motorului: de obicei un invertor de punte trifazat bazat pe Power MOSFET sau IGBT care comută calea curentă în funcție de semnalul de control

Microcontroller: primește semnale de la senzorul de poziție, efectuează algoritmi de control și generează semnale PWM pentru a conduce dispozitivele de alimentare.

Control cu ​​buclă închisă: oferă un control precis al vitezei sau un control de poziție pe baza nevoilor aplicației.

Funcție de protecție sigură: protecție supra-curent, protecție supra-temperatură, protecție sub tensiune etc.

Aplicațiile pentru sistemele de motor BLDC de 48V sunt răspândite în biciclete electrice, vehicule electrice mici și alte aplicații industriale. Controlerul și circuitele sale de manipulare trebuie să se ocupe de tensiuni și curenți mai mari și au, de obicei, un set mai complex de funcții de performanță și protecție.

Caracteristicile de performanță și scenariile de aplicare ale motoarelor BLDC

Acum să aruncăm o privire asupra avantajelor lor de performanță după ce am învățat principiile de funcționare a motorului BLDC:

Eficiență ridicată: Datorită absenței pierderilor de frecare din perii și comutatoare, eficiența acestora este de obicei peste 85%, chiar și peste 95% în unele cazuri.

Caracteristici bune de viteză-torque: oferă o gamă largă de producție de cuplu.

Durata de viață mai mare: fără elemente de uzură mecanică, durata de viață este constrânsă doar de rulmenți.

Eficiența îmbunătățită a disipației căldurii: contact direct între înfășurările statorului și carcasa motorului pentru o disipare a căldurii mai eficientă.

Zgomot scăzut și interferență electromagnetică: nu există scântei și zgomot generate de comutarea periei.

Datorită structurii sale speciale, motorul BLDC Outrunner este mai capabil să ofere un cuplu mai mare la viteze mici, ceea ce le face în special adecvate pentru sistemele de acționare directă, cum ar fi elice și ventilatoare de drone, etc. Cu avantajele stabilității și durabilității, motorul fără perii îl face alegerea sursei de alimentare în echipamentele de automatizare și instrumentele de precizie.

Algoritmii de control ai motoarelor din BLDC

Tehnologia modernă de control BLDC mai dezvoltată a depășit această simplă metodă de comutare în șase etape:

Controlul undelor trapezoidale: cea mai de bază metodă de control este o formă de undă de curent trapezoidal. Este simplu de pus în practică, dar produce ondulări de cuplu de amplitudine considerabilă.

Controlul sinusoidal: conducerea motorului prin curent sinusoidal, care poate reduce ondularea cuplului motorului și poate face ca funcționarea să fie mai lină.

Control orientat pe câmp (FOC): Prin aplicarea unei transformări matematice, curentul cu 3 faze este tradus în sistemul de coordonate rotative pentru control, ceea ce duce la un control optim al cuplului și la eficiența energetică.

Tehnologia de fuziune a senzorului: integrează mai multe semnale de feedback (de exemplu, senzori de sală, codificatoare și eșantionare curentă) pentru o mai bună precizie de control și robustete.

Datorită provocărilor din aplicațiile de mare putere, cum ar fi managementul termic, optimizarea eficienței și răspunsul dinamic, algoritmi de control mai sofisticati sunt de obicei folosiți pentru motoarele mari BLDC.

Concluzie: Principiile și avantajele de lucru ale motoarelor BLDC

Motoare din BldcControlează exact curentul în înfășurările statorului printr -un sistem de control electronic și interacționează cu magneții permanenți ai rotorului pentru a obține conversia eficientă a energiei electrice în energie mecanică. De la dispozitive electronice mici pentru consumatori la echipamente industriale mari, de la aplicații de joasă tensiune la 48V sisteme motorii BLDC, motoare cu curent continuu fără perii, cu eficiență ridicată, fiabilitate ridicată și performanțe excelente de control, determină progresul tehnologic și îmbunătățirea eficienței energetice în diverse industrii. Odată cu dezvoltarea continuă a tehnologiei electronice de control și a materialelor cu magnet permanent, putem prevedea că Motors BLDC va avea o perspectivă de aplicație mai largă și o performanță mai remarcabilă.

Dacă sunteți interesat de produsele noastre sau aveți întrebări, vă rugăm să nu ezitațicontactaţi-neȘi vă vom răspunde în 24 de ore.