Kako napraviti istosmjerni motor bez četkica. Što je istosmjerni motor bez četkica i kako radi

Jedan od razloga zašto su dizajneri zainteresirani za elektromotore bez četkica je potreba za motorima velike brzine s mala veličina. Štoviše, ovi motori imaju vrlo precizno pozicioniranje. Dizajn ima pomični rotor i fiksni stator. Na rotoru se nalazi jedan stalni magnet ili više njih, raspoređenih u određenom nizu. Na statoru se nalaze zavojnice koje stvaraju magnetsko polje.

Treba napomenuti još jednu značajku - elektromotori bez četkica mogu imati sidro smješteno iznutra i izvana. Stoga dvije vrste konstrukcija mogu imati specifične primjene u različitim područjima. Kada se armatura nalazi unutra, ispada da postiže vrlo veliku brzinu vrtnje, pa takvi motori vrlo dobro funkcioniraju u dizajnu rashladnih sustava. Ugradnjom vanjskog pogona rotora može se postići vrlo precizno pozicioniranje, kao i visoka otpornost na preopterećenje. Vrlo često se takvi motori koriste u robotici, medicinskoj opremi, u alatnim strojevima s programskom kontrolom frekvencije.

Kako rade motori

Da bi se pokrenuo rotor istosmjernog motora bez četkica, potrebno je koristiti poseban mikrokontroler. Ne može se pokrenuti na isti način kao sinkroni ili asinkroni stroj. Uz pomoć mikrokontrolera, ispada da uključuje namote motora tako da su smjer vektora magnetskog polja na statoru i armaturi ortogonalni.

Drugim riječima, uz pomoć pokretača, ispada da regulira koji djeluje na rotor motora bez četkica. Za pomicanje armature potrebno je izvršiti ispravno preklapanje u namotima statora. Nažalost, nije moguće osigurati glatku kontrolu rotacije. Ali možete vrlo brzo povećati rotor elektromotora.

Razlike između motora s četkicama i motora bez četkica

Glavna razlika je u tome što motori bez četkica za modele nemaju namota na rotoru. Kod kolektorskih elektromotora na njihovim se rotorima nalaze namoti. Ali trajni magneti ugrađeni su na stacionarni dio motora. Osim toga, na rotoru je ugrađen kolektor posebnog dizajna na koji su spojene grafitne četke. Uz njihovu pomoć, napon se primjenjuje na namot rotora. Princip rada elektromotora bez četkica također je bitno drugačiji.

Kako radi skupljač?

Da biste pokrenuli kolektorski motor, morat ćete primijeniti napon na namot polja, koji se nalazi izravno na armaturi. U tom slučaju nastaje konstantno magnetsko polje koje djeluje u interakciji s magnetima na statoru, zbog čega se armatura i kolektor pričvršćen na njega okreću. U ovom slučaju, napajanje se dovodi do sljedećeg namota, ciklus se ponavlja.

Brzina rotacije rotora izravno ovisi o tome koliko je jako magnetsko polje, a posljednja karakteristika izravno ovisi o veličini napona. Stoga je za povećanje ili smanjenje brzine potrebno promijeniti napon napajanja.

Da biste proveli obrnuto, trebate samo promijeniti polaritet priključka motora. Za takvo upravljanje ne morate koristiti posebne mikrokontrolere, možete promijeniti brzinu rotacije pomoću konvencionalnog promjenjivog otpornika.

Značajke strojeva bez četkica

Ali upravljanje elektromotorom bez četkica nemoguće je bez upotrebe posebnih regulatora. Na temelju toga možemo zaključiti da se motori ove vrste ne mogu koristiti kao generator. Za učinkovitu kontrolu, položaj rotora može se pratiti pomoću više Hall senzora. Uz pomoć takvih jednostavnih uređaja moguće je značajno poboljšati performanse, ali će se trošak elektromotora povećati nekoliko puta.

Pokretanje motora bez četkica

Nema smisla sami izrađivati ​​mikrokontrolere, puno toga najbolja opcija bit će kupnja gotovih, doduše kineskih. Ali pri odabiru morate se pridržavati sljedećih preporuka:

1. Pridržavajte se najveće dopuštene struje. Ova je opcija neophodna za razne vrste rad pogona. Karakteristiku proizvođači često navode izravno u nazivu modela. Vrlo rijetko su naznačene vrijednosti koje su tipične za vršne načine rada u kojima mikrokontroler ne može raditi dugo vremena.
2. Za neprekidni rad potrebno je uzeti u obzir i maksimalni napon napajanja.
3. Obavezno uzmite u obzir otpor svih unutarnjih krugova mikrokontrolera.
4. Obavezno uzmite u obzir najveći broj okretaja koji je tipičan za rad ovog mikrokontrolera. Imajte na umu da neće moći povećati maksimalnu brzinu jer je ograničenje napravljeno na razini softvera.
5. Jeftini modeli mikrokontrolerskih uređaja imaju impulse u rasponu od 7...8 kHz. Skupe kopije mogu se reprogramirati, a ovaj se parametar povećava 2-4 puta.

Pokušajte odabrati mikrokontrolere u svim aspektima, jer oni utječu na snagu koju električni motor može razviti.

Kako se upravlja

Elektronička upravljačka jedinica omogućuje prebacivanje pogonskih namota. Da bi se odredio trenutak prebacivanja pomoću drajvera, položaj rotora prati Hallov senzor instaliran na pogonu.

U slučaju da takvih uređaja nema, potrebno je očitati reverzni napon. Generira se u zavojnicama statora koji nisu spojeni na ovaj trenutak vrijeme. Regulator je hardversko-softverski kompleks, omogućuje vam praćenje svih promjena i postavljanje redoslijeda prebacivanja što je točnije moguće.

Trofazni motori bez četkica

Mnogi elektromotori bez četkica za modele zrakoplova napajaju se istosmjernom strujom. Ali postoje i trofazni slučajevi u kojima su instalirani pretvarači. Omogućuju vam stvaranje trofaznih impulsa iz konstantnog napona.

Rad je sljedeći:

1. Zavojnica "A" prima impulse s pozitivnom vrijednošću. Na zavojnici "B" - s negativnom vrijednošću. Kao rezultat toga, sidro će se početi pomicati. Senzori fiksiraju pomak i signal se šalje regulatoru za sljedeće uključivanje.
2. Zavojnica "A" je isključena, dok je puls pozitivna vrijednost ide na "C" namot. Preklopni namot "B" se ne mijenja.
3. Zavojnica "C" dobiva pozitivan impuls, a negativni ide na "A".
4. Zatim par "A" i "B" stupaju u pogon. Dovode im se pozitivne i negativne vrijednosti impulsa.
5. Tada pozitivni impuls ponovno ulazi u zavojnicu "B", a negativni ide u "C".
6. U posljednjoj fazi uključuje se svitak "A", koji prima pozitivan impuls, a negativni ide na C.

I onda se cijeli ciklus ponavlja.

Prednosti korištenja

Teško je napraviti električni motor bez četkica vlastitim rukama, a gotovo je nemoguće implementirati kontrolu mikrokontrolera. Stoga je najbolje koristiti gotove industrijske dizajne. Ali svakako uzmite u obzir prednosti koje pogon dobiva pri korištenju motora bez četkica:

1. Značajno duži resurs od kolektorskih strojeva.
2. Visoka razina učinkovitosti.
3. Snaga je veća od snage kolektorskih motora.
4. Brzina rotacije je mnogo veća.
5. Tijekom rada ne stvaraju se iskre, tako da se mogu koristiti u okruženjima s velikom opasnošću od požara.
6. Vrlo jednostavno upravljanje pogonom.
7. Nema potrebe za korištenjem dodatnih komponenti za hlađenje tijekom rada.

Od nedostataka se može izdvojiti vrlo visoka cijena, ako uzmemo u obzir i cijenu kontrolera. Čak ni kratko vrijeme, takav elektromotor se ne može uključiti kako bi se provjerila izvedba. Osim toga, popravak takvih motora je mnogo teži zbog njihovih dizajnerskih značajki.

Objavljeno 11.04.2013

Dijeljeni uređaj (Inrunner, Outrunner)

Istosmjerni motor bez četkica sastoji se od rotora s permanentnim magnetima i statora s namotima. Postoje dvije vrste motora: Inrunner, u kojem su magneti rotora unutar statora s namotima, i Preteča, u kojem se magneti nalaze izvana i rotiraju oko fiksnog statora s namotima.

shema Inrunner obično se koristi za motore velike brzine s malim brojem polova. Preteča ako je potrebno, nabavite motor visokog momenta s relativno malom brzinom. Strukturno, Inrunneri su jednostavniji zbog činjenice da fiksni stator može poslužiti kao kućište. Na njega se mogu montirati montažni uređaji. Kod Outrunnera cijeli vanjski dio se okreće. Motor je pričvršćen fiksnom osovinom ili dijelovima statora. U slučaju motornog kotača, pričvršćivanje se izvodi za fiksnu os statora, žice se dovode do statora kroz šuplju os.

magneti i polovi

Broj polova na rotoru je paran. Oblik korištenih magneta obično je pravokutan. Rjeđe se koriste cilindrični magneti. Instaliraju se s izmjeničnim polovima.

Broj magneta ne odgovara uvijek broju polova. Nekoliko magneta može formirati jedan pol:

U ovom slučaju 8 magneta formira 4 pola. Veličina magneta ovisi o geometriji motora i karakteristikama motora. Što su magneti jači, to je veći moment sile koji motor razvija na osovini.

Magneti na rotoru fiksirani su posebnim ljepilom. Manje uobičajeni su dizajni s držačem magneta. Materijal rotora može biti magnetski vodljiv (čelik), magnetski nevodljiv (aluminijske legure, plastika i dr.), kombinirani.

Namoti i zubi

Izvodi se namatanje trofaznog motora bez četkica bakrene žice. Žica može biti jednožilna ili se sastoji od nekoliko izoliranih jezgri. Stator je izrađen od nekoliko ploča magnetski vodljivog čelika presavijenih zajedno.

Broj zubaca statora mora se podijeliti s brojem faza. oni. za trofazni motor bez četkica, broj zubaca statora mora biti djeljiv sa 3. Broj zuba statora može biti ili veći ili manja količina polovi na rotoru. Na primjer, postoje motori sa shemama: 9 zuba / 12 magneta; 51 zub / 46 magneta.

Motor sa statorom od 3 zuba koristi se izuzetno rijetko. Budući da samo dvije faze rade u bilo kojem trenutku (kada ih uključuje zvijezda), magnetske sile ne djeluju jednoliko na rotor po cijelom opsegu (vidi sliku).

Sile koje djeluju na rotor pokušavaju ga iskriviti, što dovodi do povećanja vibracija. Da bi se uklonio ovaj učinak, stator je izrađen s velikim brojem zuba, a namot je raspoređen po zubima cijelog opsega statora što je ravnomjernije moguće.

U tom se slučaju magnetske sile koje djeluju na rotor međusobno poništavaju. Ne postoji neravnoteža.

Mogućnosti raspodjele faznih namota po zubima statora

Mogućnost navijanja za 9 zuba

Mogućnost navijanja za 12 zuba

U gornjim dijagramima broj zubaca je odabran tako da se djeljiv ne samo sa 3. Na primjer, kada 36 zubi obračunati 12 zuba po fazi. 12 zuba može se rasporediti na sljedeći način:

Najpoželjnija shema je 6 grupa od 2 zuba.

postoji motor sa 51 zubom na statoru! 17 zuba po fazi. 17 je prost broj, djeljiv je samo s 1 i samim sobom. Kako rasporediti namatanje po zubima? Nažalost, u literaturi nisam mogao pronaći primjere i tehnike koje bi pomogle u rješavanju ovog problema. Pokazalo se da je namot raspoređen na sljedeći način:

Razmotrimo pravi strujni krug namota.

Imajte na umu da namotavanje ima različite smjerove namotavanja na različitim zubima. Različiti smjerovi namotaja označeni su velikim i velikim slovima. Pojedinosti o dizajnu namota mogu se pronaći u literaturi ponuđenoj na kraju članka.

Klasično namotavanje izvodi se jednom žicom za jednu fazu. Oni. svi namoti na zubima jedne faze spojeni su u seriju.

Namoti zubaca mogu se spojiti i paralelno.

Mogu postojati i kombinirana uključivanja

Paralelno i kombinirano spajanje omogućuje smanjenje induktiviteta namota, što dovodi do povećanja struje statora (dakle i snage) i brzine motora.

Obrati električni i stvarni

Ako rotor motora ima dva pola, tada s jednim punim okretajem magnetskog polja na statoru, rotor napravi jedan puni krug. S 4 pola, potrebna su dva okreta magnetskog polja na statoru da se vratilo motora okrene za jedan puni krug. Što je veći broj polova rotora, potrebno je više električnih okretaja da se vratilo motora okrene za jedan okretaj. Na primjer, imamo 42 magneta na rotoru. Da bi se rotor okrenuo za jedan okretaj, potrebno je 42/2 = 21 električni okretaj. Ovo se svojstvo može koristiti kao svojevrsni reduktor. Odabirom potrebnog broja polova dobiva se motor željenih brzinskih karakteristika. Osim toga, razumijevanje ovog procesa bit će nam neophodno u budućnosti, pri odabiru parametara regulatora.

Senzori položaja

Dizajn motora bez senzora razlikuje se od motora sa senzorima samo u nedostatku potonjih. ostalo temeljne razlike Ne. Najčešći senzori položaja temeljeni na Hallovom efektu. Senzori reagiraju na magnetsko polje, obično su smješteni na statoru na takav način da na njih utječu magneti rotora. Kut između senzora mora biti 120 stupnjeva.

Što znači "električni" stupnjevi. Oni. za višepolni motor, fizički raspored senzora može biti:

Ponekad se senzori nalaze izvan motora. Evo jednog primjera položaja senzora. Zapravo, bio je to motor bez senzora. Tako na jednostavan način bio je opremljen Hallovim senzorima.

Na nekim motorima senzori su montirani na poseban uređaj koji vam omogućuje pomicanje senzora unutar određenih granica. Uz pomoć takvog uređaja postavlja se vrijeme. Međutim, ako motor zahtijeva rikverc (rotaciju u suprotnom smjeru), bit će potreban drugi set senzora podešen na rikverc. Budući da vrijeme nije kritično pri pokretanju i niskim okretajima, možete postaviti senzore na nultu točku i programski podesiti prednji kut kada se motor počne okretati.

Glavne karakteristike motora

Svaki motor je izračunat za specifične zahtjeve i ima sljedeće glavne karakteristike:

• Način rada za koje je motor projektiran: dugotrajno ili kratkoročno. dugo način rada podrazumijeva da motor može raditi satima. Takvi motori su proračunati na način da je prijenos topline u okolinu veći od oslobađanja topline samog motora. U ovom slučaju neće se zagrijati. Primjer: ventilacija, pokretne stepenice ili pokretna traka. Kratkoročno - podrazumijeva da će motor biti uključen kratko vrijeme tijekom kojeg se ne stigne zagrijati na maksimalnu temperaturu, nakon čega slijedi dugo razdoblje tijekom kojeg se motor ima vremena ohladiti. Primjer: pogon dizala, električni brijači, sušila za kosu.
• Otpor namota motora. Otpor namota motora utječe na učinkovitost motora. Što je manji otpor, veća je učinkovitost. Mjerenjem otpora možete saznati prisutnost interturn kruga u namotu. Otpor namota motora je tisućinke oma. Za njegovo mjerenje potreban je poseban uređaj ili posebna tehnika mjerenja.
• Maksimalni radni napon. Maksimalni napon koji namot statora može izdržati. Maksimalni napon je povezan sa sljedećim parametrom.
• Maks. broj okretaja u minuti. Ponekad ne označavaju maksimalnu brzinu, već kv- broj okretaja motora po voltu bez opterećenja na vratilu. Množenjem ove brojke s maksimalnim naponom, dobivamo maksimalnu brzinu motora bez opterećenja na osovini.
• Maksimalna struja. Najveća dopuštena struja namota. U pravilu je također naznačeno vrijeme tijekom kojeg motor može izdržati navedenu struju. Maksimalno ograničenje struje povezano je s mogućim pregrijavanjem namota. Stoga, kada niske temperature okolišu, stvarno vrijeme rada s maksimalnom strujom bit će duže, a na vrućini će motor prije izgorjeti.
• Maksimalna snaga motora. Izravno povezano s prethodnim parametrom. Ovo je vršna snaga koju motor može razviti za kratko vrijeme, obično nekoliko sekundi. Na dug rad pri maksimalnoj snazi, pregrijavanje motora i njegov kvar su neizbježni.
• Nazivna snaga. Snaga koju motor može razviti tijekom cijelog vremena uključivanja.
• Kut napredovanja faze (vrijeme). Namot statora ima određeni induktivitet, što usporava rast struje u namotu. Struja će nakon nekog vremena dosegnuti svoj maksimum. Kako bi se kompenziralo ovo kašnjenje, preklapanje faza se izvodi s nekim unaprijed. Slično paljenju u motoru s unutarnjim izgaranjem, gdje se vrijeme paljenja postavlja uzimajući u obzir vrijeme paljenja goriva.

Također treba obratiti pozornost na činjenicu da pri nazivnom opterećenju nećete postići maksimalnu brzinu na osovini motora. kv naznačeno za neopterećen motor. Pri napajanju motora iz baterija treba voditi računa o "poniranju" napona napajanja pod opterećenjem, što će također smanjiti maksimalnu brzinu motora.

U ovom članku želimo govoriti o tome kako smo stvorili elektromotor od nule: od ideje i prvog prototipa do potpunog motora koji je prošao sve testove. Ako vam se ovaj članak čini zanimljivim, zasebno ćemo vam detaljnije reći o fazama našeg rada koje su vam najzanimljivije.

Na slici s lijeva na desno: rotor, stator, djelomični sklop motora, sklop motora

Uvod

Danas, zahvaljujući razvoju moderne elektronike i pojavi moćnih magneta na bazi rijetkih zemnih metala, moguće je stvoriti sve snažnije, a istovremeno kompaktne i lagane "Brushless" elektromotore. U isto vrijeme, zbog jednostavnosti dizajna, oni su najpouzdaniji električni motori ikada stvoreni. O stvaranju takvog motora i bit će riječi u ovom članku.

Opis motora

Prvi takav motor smo kao pokus isprintali na 3D printeru. Umjesto posebnih ploča od elektrotehničkog čelika, za kućište rotora i jezgru statora, na koje je bila namotana bakrena zavojnica, koristili smo običnu plastiku. Na rotoru su fiksirani neodimijski magneti pravokutnog presjeka. Naravno, takav motor nije bio sposoban isporučiti maksimalnu snagu. No, to je bilo dovoljno da se motor zavrti do 20 tisuća okretaja, nakon čega plastika nije izdržala i rotor motora je bio raskomadan, a magneti razbacani okolo. Ovaj eksperiment nas je inspirirao da stvorimo pravi motor.

Nekoliko ranih prototipova

Napravili smo rotor novog motora od jednog neodimijskog magneta u obliku cilindra. Magnet je zalijepljen epoksidom na osovinu izrađenu od alatnog čelika u pilot postrojenju.

Stator smo izrezali laserom iz kompleta transformatorskih čeličnih ploča debljine 0,5 mm. Svaka ploča je zatim pažljivo lakirana, a zatim je gotov stator zalijepljen od 50-ak ploča. Ploče su lakirane kako bi se izbjegao kratki spoj između njih i kako bi se isključili gubici energije zbog Foucaultovih struja koje bi se mogle pojaviti u statoru.

Kućište motora je napravljeno od dva aluminijska dijela u obliku spremnika. Stator dobro pristaje u aluminijsko kućište i dobro prianja uz zidove. Ovaj dizajn osigurava dobro hlađenje motora.

Mjerenje učinkovitosti

Glavni element postolja je teški teret u obliku podloške. Tijekom mjerenja, motor vrti zadani teret, a izlazna snaga i moment motora izračunavaju se iz kutne brzine i ubrzanja.

Za mjerenje brzine vrtnje tereta koristi se par magneta na osovini i A3144 magnetski digitalni senzor baziran na Hall efektu. Naravno, bilo bi moguće mjeriti okretaje pomoću impulsa izravno iz namota motora, budući da je ovaj motor sinkroni. Međutim, opcija sa senzorom je pouzdanija i radit će čak i pri vrlo niskim brzinama, pri kojima će impulsi biti nečitljivi.

Osim broja okretaja, naš stalak je u mogućnosti mjeriti još nekoliko važnih parametara:

• struja napajanja (do 30A) pomoću strujnog senzora temeljenog na Hall efektu ACS712;
• napon napajanja. Mjereno izravno kroz ADC mikrokontrolera, kroz razdjelnik napona;
• temperatura unutar/izvan motora. Temperatura se mjeri pomoću poluvodičkog toplinskog otpora;

Kao rezultat toga, naš štand može mjeriti u bilo kojem trenutku sljedeće karakteristike motor:

• potrošena struja;
• potrošeni napon;
• Potrošnja energije;
• izlazna snaga;
• okretaji vratila;
• moment na osovini;
• napuštanje snage u toplini;
• temperatura unutar motora.

Rezultati ispitivanja

Tada je naš motor već bio testiran. Naravno, uspio je pokazati bolju učinkovitost (65% u odnosu na 45%) i istovremeno veći okretni moment (1200 u odnosu na 250 g po cm) od konvencionalnog motora. Mjerenje temperature također je dalo prilično dobre rezultate, tijekom testiranja motor se nije zagrijavao iznad 80 stupnjeva.

No u ovom trenutku mjerenja još nisu konačna. Nismo mogli izmjeriti motor u punom rasponu okretaja u minuti zbog ograničenja napajanja. Također moramo usporediti naš motor sa sličnim motorima konkurenata i testirati ga "u borbi", staviti ga na trkaći radio-upravljani automobil i sudjelovati u natjecanjima.

DC motor je električni motor koji se napaja istosmjernom strujom. Ako je potrebno, nabavite motor visokog momenta s relativno malom brzinom. Strukturno, Inrunneri su jednostavniji zbog činjenice da fiksni stator može poslužiti kao kućište. Na njega se mogu montirati montažni uređaji. Kod Outrunnera cijeli vanjski dio se okreće. Motor je pričvršćen fiksnom osovinom ili dijelovima statora. U slučaju motornog kotača, pričvršćivanje se provodi za fiksnu os statora, žice se dovode do statora kroz šuplju os koja je manja od 0,5 mm.

AC motor se zove elektromotor na izmjeničnu struju. Postoje sljedeće vrste AC motora:

Tu je i UKD (univerzalni kolektorski motor) s funkcijom načina rada na izmjeničnu i istosmjernu struju.

Druga vrsta motora je koračni motor s konačnim brojem položaja rotora. Određeni naznačeni položaj rotora je fiksiran napajanjem potrebnih odgovarajućih namota. Kada se napon napajanja ukloni iz jednog namota i prenese na druge, dolazi do procesa prijelaza u drugi položaj.

AC motor kada se napaja iz komercijalne mreže obično ne postiže brzina preko tri tisuće broj okretaja u minuti. Iz tog razloga, kada je potrebno postići više frekvencije, koristi se kolektorski motor, čije su dodatne prednosti lakoća i kompaktnost uz zadržavanje potrebne snage.

Ponekad se koristi i poseban prijenosni mehanizam nazvan multiplikator, koji mijenja kinematičke parametre uređaja na potrebne tehnički indikatori. Sklopovi kolektora ponekad zauzimaju i do polovice prostora cijelog motora, pa su izmjenični motori smanjeni i lakši upotrebom pretvarača frekvencije, a ponekad zbog prisutnosti mreže s povećanom frekvencijom do 400 Hz.

Bilo koji resurs indukcijski motor izmjenična struja je osjetno veća od kolektorske. Određeno je stanje izolacije namota i ležajeva. Sinkroni motor, kada se koristi pretvarač i senzor položaja rotora, smatra se elektroničkim analogom klasičnog kolektorskog motora koji podržava istosmjerni rad.

DC motor bez četkica. Opće informacije i uređaj uređaja

Istosmjerni motor bez četkica naziva se i trofazni motor bez četkica. To je sinkroni uređaj, čiji se princip rada temelji na samosinkroniziranoj regulaciji frekvencije, zahvaljujući kojoj se kontrolira vektor (počevši od položaja rotora) magnetskog polja statora.

Ove vrste kontrolera motora često se napajaju istosmjernim naponom, otuda i naziv. U tehničkoj literaturi na engleskom jeziku motor bez četkica naziva se PMSM ili BLDC.

Motor bez četkica prvenstveno je stvoren za optimizaciju bilo koji DC motor općenito. Na aktuator takvog uređaja postavljeni su vrlo visoki zahtjevi (osobito na mikropogon velike brzine s preciznim pozicioniranjem).

To je možda dovelo do upotrebe takvih specifičnih istosmjernih uređaja, trofaznih motora bez četkica, koji se također nazivaju BLDT. Po svom dizajnu, oni su gotovo identični AC sinkronim motorima, gdje se rotacija magnetskog rotora događa u konvencionalnom laminiranom statoru u prisutnosti trofaznih namota, a broj okretaja ovisi o naponu i opterećenjima statora. Na temelju određenih koordinata rotora preklapaju se različiti namotaji statora.

Istosmjerni motori bez četkica mogu postojati bez ikakvih zasebnih senzora, međutim, ponekad su prisutni na rotoru, kao što je Hallov senzor. Ako uređaj radi bez dodatnog senzora, tada namoti statora djeluju kao element za pričvršćivanje. Tada struja nastaje zbog rotacije magneta, kada rotor inducira EMF u namotu statora.

Ako se jedan od namota isključi, tada će se inducirani signal mjeriti i dalje obrađivati, međutim takav princip rada je nemoguć bez profesora za obradu signala. Ali za preokret ili kočenje takvog elektromotora nije potreban premosni krug - bit će dovoljno da se kontrolni impulsi dovode do namota statora u obrnutom slijedu.

U VD (switched motor) induktor u obliku trajnog magneta nalazi se na rotoru, a namot armature je na statoru. Na temelju položaja rotora, formira se napon napajanja svih namota električni motor. Kada se koristi u takvim konstrukcijama kolektora, njegovu će funkciju u motoru ventila obavljati poluvodički prekidač.

Glavna razlika između sinkronih motora i motora bez četkica je samosinkronizacija potonjeg uz pomoć DPR-a, koji određuje proporcionalnu frekvenciju rotacije rotora i polja.

Najčešće, DC motor bez četkica nalazi primjenu u sljedećim područjima:

stator

Ovaj uređaj ima klasičan dizajn i nalikuje istom uređaju asinkronog stroja. Sastav uključuje bakrena jezgra za namatanje(položen po obodu u utore), koji određuje broj faza i kućište. Obično su sinusne i kosinusne faze dovoljne za rotaciju i samopokretanje, međutim, motor ventila često je trofazni, pa čak i četverofazni.

Elektromotori s obrnutom elektromotornom silom prema vrsti namotaja na namot statora dijele se u dvije vrste:

• sinusoidni oblik;
• trapezoidnog oblika.

U odgovarajućim tipovima motora električna fazna struja također se mijenja prema načinu napajanja sinusoidno ili trapezoidno.

Rotor

Obično je rotor napravljen od trajnih magneta s dva do osam pari polova, koji se izmjenjuju od sjevera prema jugu ili obrnuto.

Najčešći i najjeftiniji za izradu rotora su feritni magneti, ali njihov nedostatak je niska razina magnetske indukcije, stoga uređaji izrađeni od legura različitih elemenata rijetkih zemalja sada zamjenjuju takav materijal, budući da mogu pružiti visoka razina magnetska indukcija, što zauzvrat omogućuje smanjenje veličine rotora.

DPR

Senzor položaja rotora daje povratnu informaciju. Prema principu rada, uređaj je podijeljen u sljedeće podvrste:

• induktivan;
• fotoelektrični;
• Hallov senzor.

Potonji tip je najpopularniji zbog svoje gotovo apsolutna svojstva bez inercije i sposobnost da se riješi kašnjenja u povratnim kanalima položajem rotora.

Kontrolni sustav

Upravljački sustav sastoji se od prekidača snage, ponekad i od tiristora ili tranzistora snage, uključujući izolirana vrata, koja vode do skupljanja strujnog pretvarača ili pretvarača napona. Najčešće se implementira proces upravljanja tim ključevima pomoću mikrokontrolera, što zahtijeva veliku količinu računalnih operacija za upravljanje motorom.

Princip rada

Rad motora sastoji se u tome da regulator preklapa određeni broj namota statora na način da su vektori magnetskih polja rotora i statora ortogonalni. S PWM (Pulse Width Modulation) regulator kontrolira struju koja teče kroz motor i regulira moment koji djeluje na rotor. Smjer tog momenta djelovanja određen je oznakom kuta između vektora. U izračunima se koriste električni stupnjevi.

Prebacivanje treba izvesti tako da se F0 (pobudni tok rotora) održava konstantnim u odnosu na tok armature. Kada takva pobuda i tok armature međusobno djeluju, nastaje zakretni moment M koji nastoji okrenuti rotor i paralelno osigurati poklapanje pobude i toka armature. Međutim, tijekom rotacije rotora različiti namoti se prebacuju pod utjecajem senzora položaja rotora, zbog čega se tok armature okreće prema sljedećem koraku.

U takvoj situaciji, rezultirajući vektor se pomiče i postaje stacionaran u odnosu na tok rotora, što zauzvrat stvara potrebni moment na osovini motora.

Upravljanje motorom

Regulator istosmjernog elektromotora bez četkica regulira moment koji djeluje na rotor promjenom vrijednosti modulacije širine impulsa. Prebacivanje je kontrolirano i provodi elektroničkim putem, za razliku od konvencionalnog brušenog istosmjernog motora. Također su uobičajeni sustavi upravljanja koji provode modulaciju širine impulsa i algoritme regulacije širine impulsa za tijek rada.

Vektorski upravljani motori pružaju najširi poznati raspon za samokontrolu brzine. Regulacija ove brzine, kao i održavanje fluks veze na potrebnoj razini, zaslužni su pretvarač frekvencije.

Značajka regulacije električnog pogona na temelju vektorske kontrole je prisutnost kontroliranih koordinata. Oni su u fiksnom sustavu i pretvoren u rotirajući, ističući konstantnu vrijednost proporcionalnu kontroliranim parametrima vektora, zbog čega se formira upravljačka akcija, a zatim obrnuti prijelaz.

Unatoč svim prednostima takvog sustava, prati ga i nedostatak u obliku složenosti upravljanja uređajem za kontrolu brzine u širokom rasponu.

Prednosti i nedostatci

Danas je u mnogim industrijama ova vrsta motora vrlo tražena, jer istosmjerni motor bez četkica objedinjuje gotovo sve najbolje kvalitete beskontaktni i drugi tipovi motora.

Neosporne prednosti motora bez četkica su:

Unatoč značajnim pozitivnim stranama, DC motor bez četkica također ima nekoliko nedostataka:

Na temelju navedenog i nerazvijenosti moderne elektronike u regiji, mnogi još uvijek smatraju prikladnim korištenje klasičnog asinkronog motora s frekvencijskim pretvaračem.

Trofazni DC motor bez četkica

Ovaj tip motora ima izvrsne performanse, posebno kada se vrši upravljanje pomoću senzora položaja. Ako moment otpora varira ili uopće nije poznat, a također i ako ga je potrebno postići veći startni moment koristi se senzorska kontrola. Ako se senzor ne koristi (obično u ventilatorima), upravljanje eliminira potrebu za žičnom komunikacijom.

Značajke upravljanja trofaznim motorom bez četkica bez senzora položaja:

Kontrolne značajke trofazni motor bez četkica s enkoderom položaja na primjeru senzora s Hallovim efektom:

Zaključak

Istosmjerni motor bez četkica ima puno prednosti i bit će vrijedan izbor za korištenje i stručnjaka i jednostavnog laika.

Motori bez četkica danas su prilično česti. Ovi uređaji se najčešće koriste s električnim pogonima. Također se mogu naći na raznim rashladnim uređajima. U industrijskom sektoru uključeni su u sustave grijanja.

Dodatno, izmjene bez četkica ugrađene su u konvencionalne ventilatore za klimatizaciju. Danas na tržištu postoje mnogi modeli sa i bez senzora. Istodobno, prema vrsti regulatora, izmjene su prilično različite. Međutim, kako bi se ovo pitanje detaljnije razumjelo, potrebno je proučiti strukturu jednostavnog motora.

Model uređaja bez četkica

Ako uzmemo u obzir konvencionalni trofazni motor bez četkica, tada je u njega ugrađen induktor bakrenog tipa. Statori se koriste i široki i pulsni. Zubi su im različite veličine. Kao što je ranije spomenuto, postoje modeli sa senzorima, kao i bez njih.

Blokovi se koriste za pričvršćivanje statora. Sam proces indukcije nastaje zbog namota statora. Rotori se najčešće koriste bipolarnog tipa. Imaju čelične jezgre. Za pričvršćivanje magneta na modelima postoje posebni utori. Izravna kontrola motora bez četkica odvija se uz pomoć regulatora koji se nalaze na statoru. Za napajanje vanjskog namota naponom, izolacijska vrata su ugrađena u uređaje.

Dvoznamenkasti modeli

Bezkolektorski el. motori ovog tipa često se koriste u opremi za zamrzavanje. Istodobno, za njih je prikladan širok izbor kompresora. U prosjeku, snaga modela može doseći 3 kW. Krug motora zavojnice bez četkica najčešće uključuje dvostruki tip s bakrenim namotom. Statori se ugrađuju samo impulsno. Ovisno o proizvođaču, duljina zuba može varirati. Senzori se koriste i električni i induktivni. Za sustave grijanja ove izmjene su loše.

Također treba imati na umu da su jezgre u motorima bez četkica uglavnom čelične. U isto vrijeme, utori za magnete koriste se prilično široki i nalaze se vrlo blizu jedan drugome. Zbog toga frekvencija uređaja može biti visoka. Regulatori za takve izmjene odabiru se najčešće jednokanalnog tipa.

Troznamenkaste izmjene

Trobitni motor bez četkica odličan je za ventilacijske sustave. Obično se koriste senzori električni tip. U ovom slučaju, zavojnice su postavljene prilično široke. Zbog toga se proces indukcije odvija brzo. U ovom slučaju, frekvencija uređaja ovisi o statoru. Namot je najčešće bakrenog tipa.

Troznamenkasti motori bez četkica mogu izdržati maksimalni napon na razini od 20 V. Modifikacije tiristora danas su prilično rijetke. Također treba napomenuti da se magneti u takvim konfiguracijama mogu instalirati i izvana i na unutra ploča rotora.

Uradi sam četverobitne modifikacije

Izrada četverobitnog motora bez četkica vlastitim rukama je apsolutno jednostavna. Da biste to učinili, prvo morate pripremiti ploču s utorima. Debljina metala u ovom slučaju trebala bi biti približno 2,3 mm. Žljebovi u ovoj situaciji moraju biti na udaljenosti od 1,2 cm. Ako uzmemo u obzir jednostavan model, tada zavojnicu treba odabrati s promjerom od 3,3 cm. Istodobno, mora izdržati napon praga od 20 V.

Jastučići za uređaj najčešće su odabrani od čelika. U ovom slučaju mnogo ovisi o veličini ploče rotora. Sam stator mora se koristiti s dvostrukim namotom. U ovom slučaju važno je pripremiti čeličnu jezgru. Ako uzmemo u obzir izmjene bez regulatora, tada možete dovršiti montažu motora bez četkica ugradnjom izolacijskih vrata. U tom slučaju kontakti uređaja moraju biti dovedeni na vanjsku stranu ploče. Za konvencionalni ventilator, takvi modeli bez četkica su idealni.

Uređaji s ABP2 regulatorom

Motor bez četkica s regulatorima ove vrste danas je vrlo popularan. Ovi sustavi su najprikladniji za klimatizacijske uređaje. Također se široko koriste u industrijskom području za rashladnu opremu. Mogu raditi s električnim pogonima različitih frekvencija. Njihove zavojnice najčešće su ugrađene dvostrukog tipa. U ovom slučaju statori se mogu naći samo pulsirajući. Zauzvrat, latitudinalne modifikacije nisu baš uobičajene.

Senzori u motorima bez četkica s regulatorima ove serije koriste se samo induktivno. U tom slučaju frekvenciju uređaja može pratiti sustav prikaza. Jastučići se u pravilu postavljaju kontaktno, a mogu se montirati izravno na statorsku ploču. Regulator motora bez četkica u ovom slučaju omogućuje vam glatku promjenu frekvencije. ići na ovaj proces promjenom parametra izlaznog napona. Općenito, ove izmjene su vrlo kompaktne.

Motori sa AVR5 regulatorima

Ova serija motora bez četkica s regulatorom često se koristi u industrijskom području za kontrolu raznih električnih uređaja. U kućanskim uređajima instalira se prilično rijetko. Značajka takvih modifikacija bez četkica može se nazvati povećanom frekvencijom. Istodobno, lako je promijeniti parametar snage za njih. Zavojnice u ovim modifikacijama vrlo su raznolike. Također treba napomenuti da se magneti najčešće postavljaju s vanjske strane kutije rotora.

Zatvarači se uglavnom koriste izolirani tip. Mogu se montirati i na kutiju statora i na jezgru. Općenito, prilagodba uređaja je prilično brza. Međutim, treba uzeti u obzir i nedostatke takvih sustava. Prije svega, oni su povezani s nestankom struje na niskim frekvencijama. Također je važno spomenuti da modeli ove vrste imaju prilično visoku potrošnju energije. Istodobno, uređaji nisu prikladni za upravljanje integriranim električnim pogonima.

Korištenje ABT6 kontrola

Ova vrsta regulatora brzine motora bez četkica danas je u velikoj potražnji. Njegova posebnost može se sigurno nazvati svestranošću. Regulatori se postavljaju, u pravilu, na motore bez četkica, čija snaga ne prelazi 2 kW. U isto vrijeme, ovi uređaji su idealni za upravljanje ventilacijskim sustavima. Kontroleri se u ovom slučaju mogu instalirati na različite načine.

Brzina prijenosa signala u ovom slučaju ovisi o vrsti upravljačkog sustava. Ako uzmemo u obzir modifikacije tiristora, onda imaju prilično visoku vodljivost. Međutim, oni rijetko imaju problema s magnetskim smetnjama. Vrlo je teško samostalno sastaviti model ove vrste. U ovoj situaciji, kapci se najčešće odabiru neizolirani.

Modeli s Hallovim senzorima

Motori bez četkica s Hallovim senzorom naširoko se koriste u grijanju. Istodobno su prikladni za električne pogone različitih klasa. Izravno se koriste samo jednokanalni regulatori. Zavojnice u uređaju ugrađene su bakrene vrste. U ovom slučaju veličina zuba modela ovisi isključivo o proizvođaču. Izravno jastučići za uređaje odabrani su tip kontakta. Do danas se senzori najčešće instaliraju na strani statora. No, na tržištu su i modeli s nižim položajem. U ovom slučaju, dimenzije motora bez četkica bit će malo veće.

Niskofrekventne modifikacije

Niskofrekventni motor bez četkica danas se aktivno koristi u industrijskom polju. Ujedno je idealan za zamrzivače. U prosjeku, njegov parametar učinkovitosti je na razini od 70%. Kapci modela najčešće se koriste s izolatorima. U isto vrijeme, modifikacije tiristora prilično su uobičajene u naše vrijeme.

Upravljačke sustave koristi serija ABP. U ovom slučaju, frekvencija modela ovisi o vrsti jezgre i ne samo. Također treba imati na umu da postoje modeli s dvostrukim rotorima. U ovom slučaju, magneti se nalaze duž ploče. Statori se najčešće koriste s bakrenim namotima. Istodobno, niskofrekventni motori bez četkica sa senzorima vrlo su rijetki.

Visokofrekventni motori

Ove se modifikacije smatraju najpopularnijima za rezonantne električne pogone. U industriji su takvi modeli prilično česti. Njihovi senzori instalirani su elektronički i induktivni tip. U ovom slučaju zavojnice se najčešće nalaze na vanjskoj strani ploče. Rotori se montiraju u vodoravnom i okomitom položaju.

Izravno mijenjanje frekvencije takvih uređaja provodi se putem kontrolera. Instaliraju se, u pravilu, sa složenim kontaktnim sustavom. Izravno, starteri se koriste samo dvostrukog tipa. Zauzvrat, sustavi upravljanja ovise o snazi ​​uređaja bez četkica.