"borstlösa motorer" utbildningsprogram och design. Borstlösa DC-motorer. Borstlös motorenhet Gör-det-själv borstlös motor

En av anledningarna till att designers är intresserade av borstlösa elmotorer är behovet av höghastighetsmotorer med små dimensioner. Dessutom har dessa motorer mycket exakt positionering. Konstruktionen har en rörlig rotor och en fast stator. På rotorn finns en permanentmagnet eller flera, arrangerade i en viss sekvens. På statorn finns spolar som skapar ett magnetfält.

Ytterligare en funktion bör noteras - borstlösa elmotorer kan ha ett ankare placerat både inuti och på utsidan. Därför kan de två typerna av konstruktion ha specifika tillämpningar inom olika områden. När ankaret är placerat inuti är det möjligt att uppnå en mycket hög rotationshastighet, så sådana motorer fungerar mycket bra vid design av kylsystem. Om en extern rotordrift är installerad kan mycket exakt positionering uppnås, samt hög överbelastningsmotstånd. Mycket ofta används sådana motorer i robotik, medicinsk utrustning, i verktygsmaskiner med frekvensprogramkontroll.

Hur motorer fungerar

För att sätta igång rotorn på en borstlös DC-motor är det nödvändigt att använda en speciell mikrokontroller. Den kan inte startas på samma sätt som en synkron eller asynkron maskin. Med hjälp av en mikrokontroller visar det sig att slå på motorlindningarna så att riktningen för magnetfältsvektorerna på statorn och ankaret är ortogonala.

Med andra ord, med hjälp av en förare, visar det sig att reglera vilken som verkar på rotorn på en borstlös motor. För att flytta ankaret är det nödvändigt att utföra korrekt omkoppling i statorlindningarna. Tyvärr är det inte möjligt att ge smidig rotationskontroll. Men du kan mycket snabbt öka elmotorns rotor.

Skillnader mellan borstade och borstlösa motorer

Den största skillnaden är att borstlösa motorer för modeller inte har en lindning på rotorn. När det gäller kollektorelektriska motorer finns det lindningar på deras rotorer. Men permanentmagneter är installerade på den stationära delen av motorn. Dessutom är en samlare av en speciell design installerad på rotorn, till vilken grafitborstar är anslutna. Med deras hjälp appliceras spänning på rotorlindningen. Funktionsprincipen för en borstlös elmotor är också väsentligt annorlunda.

Hur fungerar en insamlingsmaskin?

För att starta kollektormotorn måste du lägga spänning på fältlindningen, som är placerad direkt på ankaret. I detta fall bildas ett konstant magnetfält, som interagerar med magneterna på statorn, vilket resulterar i att ankaret och kollektorn som är fixerad på den roterar. I detta fall tillförs ström till nästa lindning, cykeln upprepas.

Rotorns rotationshastighet beror direkt på hur intensivt magnetfältet är, och den sista egenskapen beror direkt på spänningens storlek. Därför, för att öka eller minska hastigheten, är det nödvändigt att ändra matningsspänningen.

För att implementera det omvända behöver du bara ändra polariteten på motoranslutningen. För sådan kontroll behöver du inte använda speciella mikrokontroller, du kan ändra rotationshastigheten med ett konventionellt variabelt motstånd.

Funktioner hos borstlösa maskiner

Men kontrollen av en borstlös elmotor är omöjlig utan användning av speciella kontroller. Baserat på detta kan vi dra slutsatsen att motorer av denna typ inte kan användas som generator. För effektiv styrning kan rotorns position övervakas med hjälp av flera Hall-sensorer. Med hjälp av sådana enkla enheter är det möjligt att avsevärt förbättra prestandan, men kostnaden för elmotorn kommer att öka flera gånger.

Startar borstlösa motorer

Det är ingen mening att göra mikrokontroller på egen hand, ett mycket bättre alternativ skulle vara att köpa en färdig, om än en kinesisk. Men du måste följa följande rekommendationer när du väljer:

1. Observera den maximalt tillåtna strömmen. Denna parameter kommer att vara användbar för olika typer av drivning. Egenskapen anges ofta av tillverkare direkt i modellnamnet. Mycket sällan anges värden som är typiska för topplägen där mikrokontrollern inte kan fungera under lång tid.
2. För kontinuerlig drift måste även den maximala matningsspänningen beaktas.
3. Var noga med att ta hänsyn till resistansen hos alla interna mikrokontrollerkretsar.
4. Var noga med att ta hänsyn till det maximala antalet varv som är typiskt för driften av denna mikrokontroller. Observera att den inte kommer att kunna öka maxhastigheten, eftersom begränsningen görs på mjukvarunivå.
5. Billiga modeller av mikrokontrollerenheter har pulser i intervallet 7...8 kHz. Dyra kopior kan programmeras om, och denna parameter ökar med 2-4 gånger.

Försök att välja mikrokontroller i alla avseenden, eftersom de påverkar kraften som en elmotor kan utveckla.

Hur sköts det

Den elektroniska styrenheten möjliggör omkoppling av drivlindningarna. För att bestämma växlingsögonblicket med hjälp av drivenheten, övervakas rotorns position av Hall-sensorn installerad på drivenheten.

I händelse av att det inte finns några sådana enheter är det nödvändigt att läsa den omvända spänningen. Den genereras i statorspolarna som inte är anslutna för tillfället. Styrenheten är ett hårdvaru-mjukvarukomplex, den låter dig spåra alla ändringar och ställa in växlingsordningen så exakt som möjligt.

Trefas borstlösa motorer

Många borstlösa elmotorer för flygplansmodeller drivs av likström. Men det finns också trefasinstanser där omvandlare är installerade. De låter dig göra trefaspulser från en konstant spänning.

Arbetet är som följer:

1. Spolen "A" tar emot pulser med ett positivt värde. På spole "B" - med ett negativt värde. Som ett resultat av detta kommer ankaret att börja röra sig. Sensorerna fixar förskjutningen och en signal skickas till regulatorn för nästa omkoppling.
2. Spolen "A" är avstängd, medan en positiv puls tillförs "C"-lindningen. Omkopplingslindning "B" ändras inte.
3. Spole "C" får en positiv puls, och en negativ går till "A".
4. Sedan träder paret "A" och "B" i funktion. Positiva och negativa värden på pulser matas till dem respektive.
5. Sedan går den positiva impulsen igen in i spolen "B", och den negativa går till "C".
6. I det sista steget slås spolen "A" på, som får en positiv puls, och en negativ går till C.

Och sedan upprepas hela cykeln.

Fördelar med att använda

Det är svårt att göra en borstlös elmotor med egna händer, och det är nästan omöjligt att implementera mikrokontroller. Därför är det bäst att använda färdiga industriella mönster. Men var noga med att överväga fördelarna som frekvensomriktaren får när du använder borstlösa motorer:

1. Betydligt längre resurs än samlarmaskiner.
2. Hög effektivitetsnivå.
3. Effekten är högre än för kollektormotorer.
4. Rotationshastigheten är mycket snabbare.
5. Inga gnistor genereras under drift, så de kan användas i miljöer med hög brandrisk.
6. Mycket enkel körning.
7. Det finns inget behov av att använda ytterligare komponenter för kylning under drift.

Bland bristerna kan man peka ut en mycket hög kostnad, om vi även tar hänsyn till priset på regulatorn. Även under en kort tid kan en sådan elmotor inte slås på för att kontrollera prestandan. Dessutom är reparation av sådana motorer mycket svårare på grund av deras designegenskaper.

Funktionsprincipen för en borstlös DC-motor (BKDP) har varit känd under mycket lång tid, och borstlösa motorer har alltid varit ett intressant alternativ till traditionella lösningar. Trots detta har sådana elektriska maskiner funnit bred tillämpning inom teknik först på 2000-talet. Den avgörande faktorn för den utbredda introduktionen var den mångfaldiga sänkningen av kostnaden för BDKP-drivelektroniken.

Samlarmotorproblem

På en grundläggande nivå är varje elmotors uppgift att omvandla elektrisk energi till mekanisk energi. Det finns två huvudsakliga fysiska fenomen som ligger bakom designen av elektriska maskiner:

Motorn är konstruerad på ett sådant sätt att de magnetiska fälten som skapas på var och en av magneterna alltid interagerar med varandra, vilket ger rotorn rotation. En traditionell likströmsmotor består av fyra huvuddelar:

• stator (fast element med en ring av magneter);
• ankare (roterande element med lindningar);
• kolborstar;
• samlare.

Denna design möjliggör rotation av ankaret och kommutatorn på samma axel i förhållande till de fasta borstarna. Strömmen går från källan genom borstar fjäderbelastade för god kontakt till kommutatorn som fördelar elektricitet mellan ankarlindningarna. Magnetfältet som induceras i den senare samverkar med statormagneterna, vilket får statorn att rotera.

Den största nackdelen med den traditionella motorn är att mekanisk kontakt på borstarna inte kan uppnås utan friktion. När hastigheten ökar blir problemet mer uttalat. Kollektorenheten slits med tiden och är dessutom benägen att gnista och kan jonisera den omgivande luften. Således, trots enkelheten och låga tillverkningskostnaden, sådana elmotorer har några oöverstigliga nackdelar:

• borstslitage;
• elektriska störningar till följd av gnistor;
• begränsningar av maximal hastighet;
• svårigheter med att kyla en roterande elektromagnet.

Utseendet på processorteknik och krafttransistorer gjorde det möjligt för designers att överge den mekaniska omkopplingsenheten och ändra rollen för rotorn och statorn i en DC-elektrisk motor.

Funktionsprincipen för BDKP

I en borstlös elmotor, till skillnad från sin föregångare, utförs rollen som en mekanisk omkopplare av en elektronisk omvandlare. Detta gör det möjligt att implementera en "inside-out"-krets av BDKP - dess lindningar är placerade på statorn, vilket eliminerar behovet av en kollektor.

Med andra ord, den huvudsakliga grundläggande skillnaden mellan en klassisk motor och en BDCT är att istället för stationära magneter och roterande spolar består de senare av stationära lindningar och roterande magneter. Trots att själva bytet sker på liknande sätt är dess fysiska implementering i borstlösa enheter mycket mer komplex.

Huvudfrågan är den exakta kontrollen av en borstlös motor, vilket innebär korrekt sekvens och frekvens för omkoppling av enskilda lindningssektioner. Detta problem är konstruktivt lösbart endast om det är möjligt att kontinuerligt bestämma rotorns nuvarande position.

De nödvändiga uppgifterna för bearbetning av elektronik erhålls på två sätt:

• detektering av axelns absoluta position;
• mätning av spänningen inducerad i statorlindningarna.

För att implementera styrning på det första sättet används oftast antingen optiska par eller Hall-sensorer fästa på statorn, som reagerar på rotorns magnetiska flöde. Den största fördelen med sådana system för att samla information om axelns position är deras prestanda även vid mycket låga hastigheter och i vila.

Sensorlös styrning för att utvärdera spänningen i spolarna kräver åtminstone en minimal rotation av rotorn. I sådana konstruktioner tillhandahålls därför ett läge för att starta motorn upp till hastighet, vid vilket spänningen på lindningarna kan uppskattas, och vilotillståndet testas genom att analysera effekten av magnetfältet på testströmpulserna som passerar genom spolarna.

Trots alla dessa designsvårigheter vinner borstlösa motorer mer och mer popularitet på grund av deras prestanda och en uppsättning egenskaper som är otillgängliga för samlare. En kort lista över de viktigaste fördelarna med BDKP jämfört med de klassiska ser ut så här:

• ingen mekanisk energiförlust på grund av borstfriktion;
• jämförande ljudlöshet i arbetet;
• lätt acceleration och retardation av rotation på grund av rotorns låga tröghet;
• rotationskontrollnoggrannhet;
• möjligheten att organisera kylning på grund av värmeledningsförmåga;
• förmåga att arbeta i höga hastigheter;
• hållbarhet och tillförlitlighet.

Modern tillämpning och framtidsutsikter

Det finns många enheter för vilka ökad drifttid är avgörande. I sådan utrustning är användningen av BDCT alltid motiverad, trots deras relativt höga kostnad. Det kan vara vatten- och bränslepumpar, kylturbiner för luftkonditionering och motorer etc. Borstlösa motorer används i många modeller av elfordon. För närvarande har borstlösa motorer fått stor uppmärksamhet från bilindustrin.

BDKP är idealiska för små enheter som arbetar under svåra förhållanden eller med hög noggrannhet: matare och bandtransportörer, industrirobotar, positioneringssystem. Det finns områden där borstlösa motorer dominerar obestridt: hårddiskar, pumpar, tysta fläktar, små apparater, CD/DVD-enheter. Den låga vikten och höga uteffekten har gjort BDCT också till grunden för produktionen av moderna sladdlösa handverktyg.

Man kan säga att betydande framsteg nu görs inom området för elektriska drivningar. Det fortsatta prisfallet på digital elektronik har skapat en trend mot en utbredd användning av borstlösa motorer för att ersätta traditionella.

Den här artikeln beskriver processen med att spola tillbaka en elektrisk borstlös motor hemma. Vid första anblicken kan denna process tyckas tidskrävande och lång, men om du tittar på det tar en tillbakaspolning av motorn inte mer än en timme.
Motorn hamnade i vinden

material:
- Tråd (0,3 mm)
- Lack
- Värmekrymp (2 mm och 5 mm)

Verktyg:
- Sax
- Avbitartång
- lödkolv
- Löd och syra
- Sandpapper (nålfil)
- Lättare

Steg 1. Förbereda motor och ledning.

Vi tar bort låsbrickan från motoraxeln och tar ut statorn.

Vi lindar den gamla lindningen från statorn. Jag rekommenderar att man räknar antalet varv på en tand. Du kan ta reda på diametern på den gamla tråden genom att linda 10 varv på en penna, mäta bredden på denna lindning med en linjal och dividera med 10.

Vi inspekterar noggrant statortänderna med avseende på nötning av den skyddande emaljen. Om det behövs, täck dem med lack (du kan till och med nagellack).

Med en tuschpenna eller markör för diskar numrerar vi statortänderna för att inte förvirra och linda tråden på fel tand.

I det här fallet kommer en tråd med en diameter på 0,3 mm att lindas till två strängar med 16 varv per tand. Detta är cirka 50 cm dubbeltråd per tand + 20 cm för kablar.

Eftersom en tråd är lindad på 4 tänder med två ledningar, och det bara finns 12 tänder, behöver vi tre dubbla trådar ca 2,5 meter långa. Det är bättre att låta det vara med marginal än att det inte räcker ett par varv till sista tanden.

Steg 2. Lindning av statortänderna.

Lindningen kommer att delas upp i tre steg, beroende på antalet ledningar. För att inte bli förvirrad i trådarnas slutsatser kan du markera dem med bitar av elektrisk tejp eller lapp med inskriptioner.

Jag bifogar inte medvetet individuella fotografier av varje lindad tand - färgscheman kommer att berätta och visa mycket mer.

Ledning #1:

Slingrande schema

Lämna ca 10 cm tråd för att skapa ledningen (S1).
Vi lindar den första tråden (i diagrammet - orange) på tanden №2 medurs pil. Ju tätare och jämnare varven är, desto fler varv får plats på statortänderna.
Efter att 16 varv har lindats lägger vi tråden till tanden №1 och vi vindar moturs pilarna är också 16 varv.

№7 och vind 16 varv medurs pil.
№8 och vind 16 varv moturs pilar.
Vi lämnar 10 cm tråd för att skapa utgången (E1), resten kan skäras av.
Allt, den första tråden är lindad.

Ledning #2:

Slingrande schema

Lämna ca 10 cm tråd för att skapa ledningen (S2).
Vi lindar 16 varv av den andra tråden (på diagrammet - grön) på tanden №6 medurs pil.
Vi lägger tråden till tanden №5 och vind 16 varv moturs pilar.
Därefter sträcker vi tråden till tanden №11 och vind 16 varv medurs pil.
Sedan lägger vi tråden till tanden №12 och vind 16 varv moturs pilar.
Vi lämnar 10 cm tråd för att skapa utgången (E2), skär av resten.
Den andra tråden är lindad.

Ledning #3:

Slingrande schema

Lämna ca 10 cm tråd för att skapa ledningen (S3).
Vi lindar 16 varv av den andra tråden (i diagrammet - blå) på tanden №10 medurs pil.
Vi lägger tråden till tanden №9 och vind 16 varv moturs pilar.
Därefter sträcker vi tråden till tanden №3 och vind 16 varv medurs pil.
Sedan lägger vi tråden till tanden №4 och vind 16 varv moturs pilar.
Vi lämnar 10 cm tråd för att skapa utgången (E3), skär av resten.
Den tredje tråden är lindad.

Steg 3. Anslutning av lindningskablarna.

Kopplingsschema

Plint S1 och E2 (tänder №2 och №12 ) vrid vid basen av tänderna, vilket gör en svans 5-7 cm lång.
På samma sätt vrider vi slutsatserna S2 och E3 (tänder №6 och №4 ), samt slutsatserna S3 och E1 (tänder №10 och №8 )

Vi sträcker en tunn värmekrymp längs hela längden och till själva basen på slutsatserna. Värm sedan försiktigt upp den med en tändare.

Vi samlar de resulterande tre slutsatserna tillsammans och drar åt med värmekrymp med en större diameter, och drar den också till själva basen.

Hushålls- och medicinska apparater, aeromodelling, röravstängningsenheter för gas- och oljeledningar - det här är inte en komplett lista över applikationer för borstlösa DC-motorer (BD). Låt oss titta på enheten och funktionsprincipen för dessa elektromekaniska enheter för att bättre förstå deras fördelar och nackdelar.

Allmän information, enhet, omfattning

En av anledningarna till intresset för DB är det ökade behovet av höghastighetsmikromotorer med exakt positionering. Den interna strukturen för sådana enheter visas i figur 2.

Ris. 2. Enheten för den borstlösa motorn

Som du kan se är designen en rötor (armatur) och en stator, den första har en permanentmagnet (eller flera magneter arrangerade i en viss ordning), och den andra är utrustad med spolar (B) för att skapa ett magnetfält.

Det är anmärkningsvärt att dessa elektromagnetiska mekanismer kan vara antingen med ett inre ankare (denna typ av konstruktion kan ses i figur 2) eller extern (se figur 3).

Ris. 3. Designa med ett externt ankare (outrunner)

Följaktligen har varje design ett specifikt omfång. Enheter med inre ankare har hög rotationshastighet, därför används de i kylsystem, som kraftverk för drönare, etc. Externa rotordrifter används där exakt positionering och motstånd mot vridmomentöverbelastning krävs (robotik, medicinsk utrustning, CNC-maskiner, etc.).

Funktionsprincip

Till skillnad från andra enheter, till exempel en asynkron AC-maskin, krävs en speciell styrenhet för driften av DB, som slår på lindningarna på ett sådant sätt att vektorerna för magnetfälten i ankaret och statorn är ortogonala mot varje Övrig. Det vill säga att drivenheten reglerar vridmomentet som verkar på DB-ankaret. Denna process visas tydligt i figur 4.

Som du kan se, för varje rörelse av ankaret, är det nödvändigt att utföra en viss kommutering i statorlindningen av en borstlös motor. Denna funktionsprincip tillåter inte smidig kontroll av rotationen, men gör det möjligt att snabbt få fart.

Skillnader mellan borstade och borstlösa motorer

Drivningen av kollektortyp skiljer sig från BD både i designegenskaper (se fig. 5.) och i funktionsprincipen.

Ris. 5. A - kollektormotor, B - borstlös

Låt oss ta en titt på designskillnaderna. Figur 5 visar att rotorn (1 i figur 5) på en motor av kollektortyp, till skillnad från en borstlös, har spolar som har ett enkelt lindningsschema, och permanentmagneter (vanligtvis två) är installerade på statorn (2 i figuren). 5). Dessutom är en kollektor installerad på axeln, till vilken borstar är anslutna som matar spänning till ankarlindningarna.

Beskriv kortfattat principen för drift av uppsamlarmaskiner. När spänning läggs på en av spolarna exciteras den och ett magnetfält bildas. Den samverkar med permanentmagneter, vilket gör att ankaret och kollektorn som placeras på den roterar. Som ett resultat tillförs ström till den andra lindningen och cykeln upprepas.

Rotationsfrekvensen för en armatur av denna design beror direkt på intensiteten hos magnetfältet, som i sin tur är direkt proportionell mot spänningen. Det vill säga för att öka eller minska hastigheten räcker det att öka eller minska effektnivån. Och för att vända är det nödvändigt att byta polaritet. Denna styrmetod kräver ingen speciell styrenhet, eftersom resekontrollern kan göras baserad på ett variabelt motstånd, och en konventionell omkopplare kommer att fungera som en växelriktare.

Vi övervägde designegenskaperna hos borstlösa motorer i föregående avsnitt. Som du kommer ihåg kräver deras anslutning en speciell kontroller, utan vilken de helt enkelt inte kommer att fungera. Av samma anledning kan dessa motorer inte användas som generator.

Det är också värt att notera att i vissa drev av denna typ, för effektivare styrning, övervakas rotorns positioner med hjälp av Hall-sensorer. Detta förbättrar avsevärt egenskaperna hos borstlösa motorer, men leder till en ökning av kostnaden för en redan dyr design.

Hur startar man en borstlös motor?

För att få denna typ av drivning att fungera krävs en speciell styrenhet (se figur 6). Utan den är lansering omöjlig.

Ris. 6. Borstlösa motorstyrenheter för modellering

Det är ingen mening att montera en sådan enhet själv, det blir billigare och mer pålitligt att köpa en färdig. Du kan välja det enligt följande egenskaper som är inneboende i PWM-kanaldrivrutiner:

• Den maximalt tillåtna strömmen, denna egenskap ges för normal drift av enheten. Ganska ofta anger tillverkare denna parameter i modellnamnet (till exempel Phoenix-18). I vissa fall ges ett värde för toppläge som styrenheten kan bibehålla i flera sekunder.
• Den maximala nominella spänningen för kontinuerlig drift.
• Resistansen hos styrenhetens interna kretsar.
• Tillåtet antal varv, anges i rpm. Över detta värde kommer regulatorn inte att tillåta att öka rotationen (begränsningen implementeras på mjukvarunivå). Observera att hastigheten alltid anges för 2-poliga frekvensomriktare. Om det finns fler polpar, dividera värdet med deras antal. Till exempel anges siffran 60000 rpm, därför kommer rotationshastigheten för en 6-magnetmotor att vara 60000/3=20000 prm.
• Frekvensen för de genererade pulserna, för de flesta styrenheter sträcker sig denna parameter från 7 till 8 kHz, dyrare modeller låter dig programmera om parametern och öka den till 16 eller 32 kHz.

Observera att de tre första egenskaperna bestämmer databasens kapacitet.

Borstlös motorstyrning

Som nämnts ovan styrs kommuteringen av drivlindningarna elektroniskt. För att bestämma när man ska byta övervakar föraren ankarets position med hjälp av Hall-sensorer. Om frekvensomriktaren inte är utrustad med sådana detektorer, beaktas den bakre EMF som uppstår i de oanslutna statorspolarna. Styrenheten, som i själva verket är ett hårdvaru-mjukvarukomplex, övervakar dessa förändringar och ställer in växlingsordningen.

Trefas borstlös likströmsmotor

De flesta databaser utförs i en trefasdesign. För att styra en sådan frekvensomriktare har styrenheten en DC till trefas pulsomvandlare (se fig. 7).

Figur 7. DB-spänningsdiagram

För att förklara hur en sådan borstlös motor fungerar bör man betrakta figur 4 tillsammans med figur 7, där alla steg i drivoperationen visas i tur och ordning. Låt oss skriva ner dem:

1. En positiv impuls appliceras på spolarna "A", medan en negativ impuls appliceras på "B", som ett resultat kommer ankaret att röra sig. Sensorerna registrerar dess rörelse och ger en signal för nästa kommutering.
2. Spolen "A" stängs av och en positiv puls går till "C" ("B" förblir oförändrad), sedan ges en signal till nästa uppsättning pulser.
3. På "C" - positiv, "A" - negativ.
4. Ett par "B" och "A" fungerar, som får positiva och negativa impulser.
5. En positiv puls appliceras på nytt till "B" och en negativ puls till "C".
6. Spolar "A" slås på (+ levereras) och en negativ puls upprepas på "C". Sedan upprepas cykeln.

I den uppenbara enkelheten i förvaltningen finns det många svårigheter. Det är nödvändigt att inte bara spåra ankarets position för att producera nästa serie av pulser, utan också att kontrollera rotationshastigheten genom att justera strömmen i spolarna. Dessutom bör du välja de mest optimala parametrarna för acceleration och retardation. Det är också värt att notera att styrenheten måste vara utrustad med ett block som låter dig styra dess funktion. Utseendet på en sådan multifunktionell enhet kan ses i figur 8.

Ris. 8. Flerfunktions borstlös motorkontroll

Fördelar och nackdelar

En elektrisk borstlös motor har många fördelar, nämligen:

• Livslängden är mycket längre än för konventionella motsvarigheter till samlare.
• Hög effektivitet.
• Snabbinställning till maximal rotationshastighet.
• Den är kraftfullare än CD.
• Frånvaron av gnistor under drift gör att drivenheten kan användas i brandfarliga förhållanden.
• Ingen ytterligare kylning krävs.
• Enkel operation.

Låt oss nu titta på nackdelarna. En betydande nackdel som begränsar användningen av databaser är deras relativt höga kostnad (med hänsyn till förarens pris). Bland olägenheterna är omöjligheten att använda databasen utan drivrutin, även för kortvarig aktivering, till exempel för att kontrollera prestandan. Problemreparation, speciellt om återspolning krävs.

Motorer används inom många teknikområden. För att motorrotorn ska rotera krävs ett roterande magnetfält. I konventionella DC-motorer sker denna rotation mekaniskt med hjälp av borstar som glider på kommutatorn. Detta orsakar gnistor, och dessutom, på grund av friktion och slitage på borstarna, kräver sådana motorer konstant underhåll.

Tack vare teknikens utveckling blev det möjligt att generera ett roterande magnetfält elektroniskt, vilket var förkroppsligat i borstlösa DC-motorer (BLDC).

Enhet och funktionsprincip

Huvudelementen i BDPT är:

• rotor på vilka permanentmagneter är fixerade;
• stator på vilken lindningarna är installerade;
• elektronisk styrenhet.

Genom designen kan en sådan motor vara av två typer:

med ett internt arrangemang av en rotor (inrunner)

med yttre rotorarrangemang (outrunner)

I det första fallet roterar rotorn inuti statorn, och i det andra fallet roterar rotorn runt statorn.

inrunner motor används när det är nödvändigt att uppnå höga varvtal. Denna motor har en enklare standarddesign som tillåter användning av en fast stator för att montera motorn.

outrunner motor Lämplig för högt vridmoment vid lågt varvtal. I detta fall är motorn monterad med en fast axel.

inrunner motor högt varvtal, lågt vridmoment. outrunner motor- låg hastighet, högt vridmoment.

Antalet poler i BLDT kan vara olika. Genom antalet poler kan man bedöma några av motorns egenskaper. Till exempel har en motor med en rötor med 2 poler ett högre varvtal och ett litet vridmoment. Motorer med fler poler har mer vridmoment men mindre varvtal. Genom att ändra antalet rotorpoler kan du ändra antalet varv på motorn. Således, genom att ändra motorns design, kan tillverkaren välja de nödvändiga parametrarna för motorn när det gäller vridmoment och hastighet.

BDPT:s direktorat

Hastighetsregulator, utseende

Används för att styra en borstlös motor specialregulator - motoraxelhastighetsregulator likström. Dess uppgift är att generera och leverera vid rätt tidpunkt till rätt lindning av den erforderliga spänningen. Styrenheten för enheter som drivs av 220 V använder oftast en inverterkrets, där strömmen med en frekvens på 50 Hz omvandlas först till likström och sedan till pulsbreddsmodulationssignaler (PWM). För att mata spänning till statorlindningarna används kraftfulla elektroniska omkopplare på bipolära transistorer eller andra kraftelement.

Justering av motorns effekt och hastighet utförs genom att ändra pulsernas arbetscykel och följaktligen det effektiva värdet av spänningen som tillförs motorns statorlindningar.

Schematisk bild av hastighetsregulatorn. K1-K6 - nycklar D1-D3 - rotorpositionssensorer (Hallsensorer)

En viktig fråga är den snabba anslutningen av elektroniska nycklar till varje lindning. För att säkerställa detta regulatorn måste bestämma rotorns position och dess hastighet. För att få sådan information kan optiska eller magnetiska sensorer användas (t.ex. hallsensorer), såväl som omvända magnetfält.

Vanligare användning hallsensorer, som reagera på närvaron av ett magnetfält. Givarna är placerade på statorn på ett sådant sätt att de påverkas av rotorns magnetfält. I vissa fall är sensorer installerade i enheter som låter dig ändra sensorernas position och följaktligen justera tidpunkten.

Rotorhastighetsregulatorer är mycket känsliga för mängden ström som passerar genom den. Om du väljer ett uppladdningsbart batteri med högre strömutgång kommer regulatorn att brinna ut! Välj rätt kombination av egenskaper!

Fördelar och nackdelar

Jämfört med konventionella motorer har BLDC-motorer följande fördelar:

• hög effektivitet;
• hög prestanda;
• möjligheten att ändra hastigheten;
• inga gnistrande borstar;
• små ljud, både i ljud- och högfrekvensområdet;
• pålitlighet;
• förmåga att motstå vridmomentöverbelastningar;
• excellent storlek till effektförhållande.

Den borstlösa motorn är mycket effektiv. Det kan nå 93-95%.

Den höga tillförlitligheten hos den mekaniska delen av DB förklaras av det faktum att den använder kullager och att det inte finns några borstar. Avmagnetiseringen av permanentmagneter är ganska långsam, speciellt om de är gjorda av sällsynta jordartsmetaller. När den används i en strömskyddskontroller är livslängden för denna nod ganska lång. Faktiskt livslängden för BLDC kan bestämmas av kullagrens livslängd.

Nackdelarna med BDP är komplexiteten i kontrollsystemet och den höga kostnaden.

Ansökan

Omfattningen av BDTP är följande:

• skapa modeller;
• medicinen;
• bil-;
• Olje- och gasindustrin;
• Vitvaror;
• militär utrustning.

Användande DB för flygplansmodeller ger en betydande fördel vad gäller kraft och dimensioner. En jämförelse av en konventionell Speed-400 borstad motor och en BDTP av samma klass Astro Flight 020 visar att den första typen av motor har en verkningsgrad på 40-60%. Verkningsgraden för den andra motorn under samma förhållanden kan nå 95%. Användningen av DB gör det alltså möjligt att nästan fördubbla effekten av modellens kraftdel eller dess flygtid.

På grund av det låga ljudet och bristen på uppvärmning under drift, används BLDC i stor utsträckning inom medicin, särskilt inom tandvård.

I bilar används sådana motorer i glashissar, elektriska torkare, strålkastarspolar och elektriska reglage för säteslyft.

Inga kommutator- och borstgnistor tillåter användning av databasen som element i låsanordningar inom olje- och gasindustrin.

Som ett exempel på användningen av en DB i hushållsapparater kan vi notera en tvättmaskin med direkt trumdrift från LG. Detta företag använder en BDTP av Outrunner-typ. Det finns 12 magneter på motorrotorn och 36 induktorer på statorn, som är lindade med en tråd med en diameter på 1 mm på magnetiskt ledande stålkärnor. Spolarna är seriekopplade med 12 spolar per fas. Motståndet för varje fas är 12 ohm. Hallgivare används som rotorlägesgivare. Motorrotorn är fäst vid tvättmaskinens kar.

Överallt används denna motor i hårddiskar för datorer, vilket gör dem kompakta, i CD- och DVD-enheter och kylsystem för mikroelektroniska enheter och inte bara.

Tillsammans med låg- och medelkraftiga DU:er används stora BLDC alltmer i den tunga, marina och militära industrin.

Högeffektdatabaser designade för den amerikanska flottan. Till exempel har Powertec utvecklat en 220kW 2000rpm CBTP. Motorns vridmoment når 1080 Nm.

Utöver dessa områden används DB:er vid konstruktion av verktygsmaskiner, pressar, plastbearbetningslinjer, samt i vindenergi och användning av flodvågsenergi.

Specifikationer

Motorns huvudsakliga egenskaper:

• märkeffekt;
• maximal kraft;
• maximal ström;
• maximal driftspänning;
• maxhastighet(eller Kv-faktor);
• lindningsmotstånd;
• förflyttningsvinkel;
• arbetsläge;
• totala viktegenskaper motor.

Motorns huvudindikator är dess nominella effekt, det vill säga kraften som genereras av motorn under lång tid av dess drift.

maximal kraft- det här är kraften som motorn kan ge under en kort tidsperiod utan att kollapsa. Till exempel, för Astro Flight 020 borstlösa motor som nämns ovan är den 250 watt.

Maximal ström. För Astro Flight 020 är det 25 A.

Maximal driftspänning- den spänning som motorlindningarna tål. Astro Flight 020 är inställd på 6V till 12V.

Max motorvarvtal. Ibland anger passet Kv-koefficienten - antalet motorvarv per volt. För Astro Flight 020 Kv= 2567 rpm. I detta fall kan det maximala antalet varv bestämmas genom att multiplicera denna faktor med den maximala driftspänningen.

Vanligtvis lindningsmotstånd för motorer är tiondels eller tusendels ohm. För Astro Flight 020 R= 0,07 ohm. Detta motstånd påverkar effektiviteten hos BPDT.

blyvinkel representerar framstegen för omkopplingsspänningar på lindningarna. Det är förknippat med den induktiva karaktären hos lindningarnas resistans.

Arbetssättet kan vara långsiktigt eller kortsiktigt. Vid långvarig drift kan motorn gå under lång tid. Samtidigt försvinner värmen som genereras av den helt och den överhettas inte. I detta läge fungerar motorer till exempel i fläktar, transportörer eller rulltrappor. Momentant läge används för enheter som hiss, elektrisk rakapparat. I dessa fall går motorn en kort stund och svalnar sedan under en längre tid.

I passet för motorn anges dess mått och vikt. Dessutom anges till exempel för motorer avsedda för flygplansmodeller landningsmått och axeldiameter. I synnerhet ges följande specifikationer för Astro Flight 020-motorn:

• längden är 1,75”;
• diameter är 0,98”;
• axeldiametern är 1/8”;
• vikten är 2,5 uns.

Slutsatser:

1. Inom modellering, i olika tekniska produkter, inom industri och försvarsteknik används BLDC, där ett roterande magnetfält genereras av en elektronisk krets.
2. Enligt deras design kan BLDCs vara med inre (inrunner) och externa (outrunner) rotorarrangemang.
3. Jämfört med andra motorer har BLDC-motorer ett antal fördelar, varav de viktigaste är frånvaron av borstar och gnistor, hög effektivitet och hög tillförlitlighet.