Bir BLDC Motor Nasıl Çalışır: Fırçasız DC Motorlar İlkelerinin Ayrıntılı Bir Açıklaması

Elektronik teknolojinin ve kalıcı mıknatıs malzemelerinin sürekli ilerlemesi nedeniyle son iki ila otuz yıl boyunca,BLDC Motorlarniş motorlardan çeşitli endüstriler için ana güç çözümlerine dönüştü.BLDC Motorlaryüksek verimlilik, yüksek güvenilirlik ve uzun ömürleri nedeniyle ev aletleri, elektrikli araçlar, elektrikli araçlar ve endüstriyel otomasyon ekipmanları dahil olmak üzere uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Yine de, BLDC motorlarının faaliyet ilkeleri hala birçok kişi tarafından bilinmemektedir. Bu makale, günümüz elektrik mühendisliğinde bu inanılmaz yeniliğin daha ayrıntılı bir görünümünü alabilmeniz için BLDC Motors'un çalışma prensibi hakkında fark etmeniz gereken her şeyi açıklayacaktır.

Bir BLDC motorunun temel yapısı

Şimdi, çalışma prensibine girmeden önce, kendimizi temel yapısı hakkında bilgi sahibi olmalıyız:

Stator: Motor muhafazasının içine sabitlenmiş, genellikle lamine silikon çelik tabakalardan oluşur ve birkaç elektromıknato direk oluşturmak için bobinler sarılır.

Rotor: Rotor genellikle şafta monte edilir ve kalıcı mıknatıslar içerir. BLDC motorları, kalıcı mıknatısların çeşitli konfigürasyonlarına dayanarak çeşitli çeşitlerde sınıflandırılabilir.

Salon Sensörleri: Rotorun konumunu ve elektronik kontrol sistemine geri bildirimleri belirlemek için.

Kontrolör: Salon sensörlerinden veya diğer geri bildirim mekanizmalarından gelen geri bildirimlere dayanarak stator sargılarından akan akımın zamanlamasını belirleyen bir elektronik kontrol sistemi.

Outunner BLDC motor yapısının iç rotor yapısından benzersiz olduğunu belirtmek gerekir. Rotor dışarıda ve stator içeride. Bu tür tasarım, drone pervanelerinin sürüşünde olduğu gibi, yüksek tork gerektiren uygulamalarda özellikle yaygındır.

Elektromanyetizmin ilkeleri: BLDC motor operasyonunun temeli

Elektromanyetizmanın iki temel prensibi bir BLDC motorunun çalışmasını belirleyin:

Amper Yasası: Akım taşıyan bir iletken manyetik bir alanda olduğunda, iletken bir kuvvete tabi tutulacaktır. Bir BLDC motorunun statörü, sarmal bakır sargılardan yapılmıştır ve bu sargılara enerji verildikten sonra, rotorun dönmesi için mekanik hareket sağlayan bir kuvvet üretmek için rotorun kalıcı mıknatısları arasında etkileşime giren bir manyetik alan oluştururlar.

Faraday'ın Elektromanyetik İndüksiyon Yasası: Manyetik alan çizgilerini kestiğinde veya değişen bir manyetik alanda olduğunda bir iletkende bir elektromotif kuvvet indüklenecektir. Rotor konumunun arka elektromotik kuvvetlerinin algılanmasıyla tespit edildiği sensörsüz kontrolde yaygın olarak kullanılır.

Bu ilkeler endüstriyel fırçasız motorların tasarımında uygulanır. Bunu, stator sargılarından akan akımı ince bir şekilde düzenleyerek, yüksek verimlilik ve stabilite elde etmek için rotorun kalıcı mıknatısları ile uygun elektromanyetik etkileşimleri sağlayarak başarırlar.

Bir BLDC motorunun komisyon süreci

BLDC motorundaki en önemli çalışma mekanizmasına elektronik komisyon denir. Fırçasız motorlar ve geleneksel fırçalanmış motorlar arasındaki en önemli ve temel ayrım faktörüdür.

Komisyon ilkesi: Komisyon, motorun bobinlerine ilişkin olarak akım akışının yönünü değiştirme işlemidir, böylece sürekli tork oluşturan rotor ve stator arasında sürekli elektromanyetik etkileşim olabilir.

Altı Adımlı Komisyon: BLDC motorlarının geleneksel kontrol yöntemi, elektrik döngüsünü altı adıma ayırır. Her adımda, bir aşama kapalı iken üç fazlı sargılardan ikisi güçlendirilir.

Salon Sensörü Geri Bildirimi: Salon sensörleri rotorun kalıcı mıknatıslarının konumunu algılar, böylece kontrolör hangi sargıya enerji verilmesi gerektiğini ve mevcut yönü belirleyebilir.

Sensörsüz Kontrol: Daha gelişmiş bir yöntem, enerjik olmayan fazda arka elektromotif kuvvetini izleyerek rotorun konumunu belirlemektir, bu karmaşık stratejiyi uygulamak için hiçbir salon sensörü gerekmez, bu da sürücünün daha fazla güvenilirliğine neden olur.

Big BLDC motorları genellikle daha pürüzsüz tork çıkışı ve daha yüksek verimlilik elde etmek için sinüs dalga tahriki veya vektör kontrolü gibi daha karmaşık kontrol stratejilerini benimser.

Bir BLDC motor sistemindeki kontrolörün rolü

BLDC motor kendi başına çalışamaz ve özel bir elektronik kontrolör ile birleştirilmesi gerekir:

Motor Sürücü: Genellikle mevcut yolu kontrol sinyaline göre değiştiren Power MOSFET veya IGBT'ye dayanan üç fazlı bir köprü invertör

Mikrodenetleyici: Konum sensöründen sinyaller alır, kontrol algoritmaları gerçekleştirir ve güç cihazlarını çalıştırmak için PWM sinyalleri oluşturur.

Kapalı döngü kontrolü: Uygulama ihtiyaçlarına göre doğru hız kontrolü veya konum kontrolü sağlar.

Güvenli Koruma Fonksiyonu: Aşırı akım koruması, aşırı sıcaklık koruması, voltaj koruması, vb.

48V BLDC motor sistemleri için uygulamalar elektrik bisikletlerinde, küçük elektrikli araçlarda ve diğer bazı endüstriyel uygulamalarda yaygındır. Kontrolör ve taşıma devresi daha yüksek voltajlar ve akımlarla uğraşmalı ve genellikle daha karmaşık bir performans ve koruma işlevlerine sahip olmalıdır.

BLDC motorlarının performans özellikleri ve uygulama senaryoları

Şimdi BLDC Motor İşlem Prensiplerini Öğrendikten Sonra Performans Avantajlarına Bir Bakalım:

Yüksek verimlilik: Fırçalar ve komütatörlerden sürtünme kayıplarının olmaması nedeniyle, verimlilikleri bazı durumlarda% 95'in üzerinde bile, tipik olarak% 85'in üzerindedir.

İyi hızlı tork özellikleri: Çok çeşitli tork çıkışı sağlar.

Büyük Yaşam: Mekanik aşınma elemanları olmadan, ömre sadece rulmanlar tarafından kısıtlanır.

Geliştirilmiş Isı Dağılımı Verimliliği: Daha etkili ısı yayılması için stator sargıları ile motor gövdesi arasında doğrudan temas.

Düşük gürültü ve elektromanyetik parazit: Fırça komisyonu tarafından üretilen kıvılcım ve gürültü yoktur.

Özel yapısı nedeniyle, outunner BLDC motoru düşük hızlarda daha yüksek tork sağlayabilir, bu da onları özellikle dron pervaneler ve fanlar gibi doğrudan tahrik sistemleri için uygun hale getirir. Stabilite ve dayanıklılık avantajları ile fırçasız motor, otomasyon ekipmanlarında ve hassas araçlarda güç kaynağı seçimi yapar.

BLDC motorlarının kontrol algoritmaları

Daha gelişmiş modern BLDC kontrol teknolojisi, bu basit altı adımlı iletişim yöntemini aştı:

Trapezoidal dalga kontrolü: En temel kontrol yöntemi trapezoidal bir akım dalga formudur. Uygulamaya koymak kolaydır, ancak önemli genlikte tork dalgalanmaları üretir.

Sinüzoidal kontrol: motoru sinüzoidal akım ile sürme, bu da motor tork dalgalanmasını azaltabilir ve çalışmayı daha pürüzsüz hale getirebilir.

Alan odaklı kontrol (FOC): Matematiksel bir dönüşüm uygulayarak, 3 fazlı akım, kontrol için dönen koordinat sistemine çevrilir ve optimal tork kontrolüne ve enerji verimliliğine yol açar.

Sensör Füzyon Teknolojisi: Daha iyi kontrol doğruluğu ve sağlamlık için birden fazla geri bildirim sinyalini (örn. Salon sensörleri, kodlayıcılar ve akım örneklemesi) entegre eder.

Termal yönetim, verimlilik optimizasyonu ve dinamik yanıt gibi yüksek güç uygulamalarındaki zorluklar nedeniyle, daha sofistike kontrol algoritmaları tipik olarak Big BLDC motorları için kullanılır.

Sonuç: BLDC motorlarının çalışma ilkeleri ve avantajları

BLDC MotorlarElektronik bir kontrol sistemi aracılığıyla stator sargılarındaki akımı tam olarak kontrol edin ve elektrik enerjisinin mekanik enerjiye verimli bir şekilde dönüştürülmesini sağlamak için rotorun kalıcı mıknatıslarıyla etkileşime girin. Küçük tüketici elektronik cihazlarından büyük endüstriyel ekipmanlara, düşük voltajlı uygulamalardan 48V BLDC motor sistemlerine, fırçasız DC motorlarına, yüksek verimliliği, yüksek güvenilirlik ve mükemmel kontrol performansları ile çeşitli endüstrilerde teknolojik ilerleme ve enerji verimliliği iyileştirmesini artırıyor. Elektronik kontrol teknolojisinin ve kalıcı mıknatıs malzemelerinin sürekli gelişimi ile BLDC Motors'un daha geniş bir uygulama beklentisine ve daha olağanüstü performansa sahip olacağını öngörebiliriz.

Ürünlerimizle ilgileniyorsanız veya herhangi bir sorunuz varsa, lütfenbize UlaşınVe size 24 saat içinde cevap vereceğiz.