fırçasız dc motor nasıl yapılır. Fırçasız DC motor nedir ve çalışma prensibi

Tasarımcıların fırçasız elektrik motorlarına ilgi duymasının nedenlerinden biri de yüksek devirli motorlara duyulan ihtiyaçtır. küçük boy. Ayrıca, bu motorlar çok hassas konumlandırmaya sahiptir. Tasarım, hareketli bir rotora ve sabit bir statora sahiptir. Rotor üzerinde, belirli bir sırayla düzenlenmiş bir veya birkaç kalıcı mıknatıs vardır. Stator üzerinde manyetik alan oluşturan bobinler bulunur.

Bir özellik daha belirtilmelidir - fırçasız elektrik motorları hem içeride hem de dışarıda bulunan bir çapaya sahip olabilir. Bu nedenle, iki tür inşaatın farklı alanlarda özel uygulamaları olabilir. Armatür içine yerleştirildiğinde, çok yüksek bir dönüş hızı elde ettiği ortaya çıkıyor, bu nedenle bu tür motorlar soğutma sistemlerinin tasarımında çok iyi çalışıyor. Bir harici rotor tahriki kurulursa, yüksek aşırı yük direncinin yanı sıra çok hassas konumlandırma elde edilebilir. Çok sık olarak, bu tür motorlar robotikte, tıbbi cihazlarda, frekans programı kontrollü takım tezgahlarında kullanılır.

Motorlar nasıl çalışır?

Fırçasız bir DC motorun rotorunu harekete geçirmek için özel bir mikro denetleyici kullanmak gerekir. Senkron veya asenkron bir makine ile aynı şekilde başlatılamaz. Bir mikrodenetleyici yardımıyla motor sargılarının stator ve armatür üzerindeki manyetik alan vektörlerinin yönünün ortogonal olacağı şekilde açıldığı ortaya çıkıyor.

Başka bir deyişle, bir sürücü yardımıyla, fırçasız bir motorun rotoruna hangisinin etki ettiğini düzenlediği ortaya çıkıyor. Armatürü hareket ettirmek için stator sargılarında doğru anahtarlamanın yapılması gerekir. Ne yazık ki, düzgün dönüş kontrolü sağlamak mümkün değildir. Ancak elektrik motorunun rotorunu çok hızlı bir şekilde artırabilirsiniz.

Fırçalı ve fırçasız motorlar arasındaki farklar

Ana fark, modeller için fırçasız motorların rotor üzerinde bir sargıya sahip olmamasıdır. Kollektör elektrik motorlarında rotorlarında sargılar bulunmaktadır. Ancak motorun sabit kısmına kalıcı mıknatıslar yerleştirilmiştir. Ek olarak, rotor üzerine grafit fırçaların bağlı olduğu özel tasarım bir kollektör monte edilmiştir. Onların yardımıyla rotor sargısına voltaj uygulanır. Fırçasız bir elektrik motorunun çalışma prensibi de önemli ölçüde farklıdır.

Toplama makinesi nasıl çalışır?

Kollektör motorunu çalıştırmak için doğrudan armatür üzerinde bulunan alan sargısına voltaj uygulamanız gerekecektir. Bu durumda, stator üzerindeki mıknatıslarla etkileşime giren sabit bir manyetik alan oluşur, bunun sonucunda armatür ve üzerine sabitlenmiş kollektör döner. Bu durumda, bir sonraki sargıya güç verilir, döngü tekrarlanır.

Rotorun dönüş hızı, doğrudan manyetik alanın ne kadar yoğun olduğuna bağlıdır ve son özellik, doğrudan voltajın büyüklüğüne bağlıdır. Bu nedenle hızı artırmak veya azaltmak için besleme voltajını değiştirmek gerekir.

Tersini uygulamak için sadece motor bağlantısının polaritesini değiştirmeniz gerekir. Böyle bir kontrol için özel mikro denetleyiciler kullanmanıza gerek yoktur; geleneksel bir değişken direnç kullanarak dönüş hızını değiştirebilirsiniz.

fırçasız makinelerin özellikleri

Ancak fırçasız bir elektrik motorunun kontrolü, özel kontrolörler kullanılmadan imkansızdır. Buna dayanarak, bu tip motorların jeneratör olarak kullanılamayacağı sonucuna varabiliriz. Verimli kontrol için rotorun konumu, birden fazla Hall sensörü kullanılarak izlenebilir. Bu kadar basit cihazların yardımıyla performansı önemli ölçüde artırmak mümkündür, ancak elektrik motorunun maliyeti birkaç kat artacaktır.

Fırçasız motorların çalıştırılması

Mikrodenetleyicileri kendi başınıza yapmak hiç mantıklı değil, çok en iyi seçenekÇinli de olsa hazır bir satın alma olacak. Ancak seçim yaparken aşağıdaki önerilere uymalısınız:

1. İzin verilen maksimum akıma uyun. Bu seçenek için gereklidir Çeşitli türler sürücü işlemi. Karakteristik genellikle üreticiler tarafından doğrudan model adında belirtilir. Çok nadiren, mikrodenetleyicinin uzun süre çalışamadığı tepe modları için tipik olan değerler belirtilir.
2. Sürekli çalışma için maksimum besleme gerilimi de dikkate alınmalıdır.
3. Tüm dahili mikrodenetleyici devrelerinin direncini dikkate aldığınızdan emin olun.
4. Bu mikrodenetleyicinin çalışması için tipik olan maksimum devir sayısını dikkate aldığınızdan emin olun. Sınırlama yazılım düzeyinde yapıldığı için maksimum hızı artıramayacağını lütfen unutmayın.
5. Ucuz mikrodenetleyici cihaz modelleri 7...8 kHz aralığında darbelere sahiptir. Pahalı kopyalar yeniden programlanabilir ve bu parametre 2-4 kat artar.

Bir elektrik motorunun geliştirebileceği gücü etkilediklerinden, her açıdan mikrodenetleyicileri seçmeye çalışın.

nasıl yönetilir

Elektronik kontrol ünitesi, tahrik sargılarının değiştirilmesine izin verir. Sürücüyü kullanarak anahtarlama anını belirlemek için rotorun konumu sürücüye takılı Hall sensörü tarafından izlenir.

Bu tür cihazların olmaması durumunda, ters voltajı okumak gerekir. bağlı olmayan stator bobinlerinde üretilir. şu an zaman. Denetleyici bir donanım-yazılım kompleksidir, tüm değişiklikleri izlemenize ve anahtarlama sırasını mümkün olduğunca doğru ayarlamanıza olanak tanır.

Üç fazlı fırçasız motorlar

Uçak modelleri için birçok fırçasız elektrik motoru, doğru akımla çalışır. Ancak dönüştürücülerin kurulduğu üç fazlı durumlar da vardır. Sabit bir voltajdan üç fazlı darbeler yapmanıza izin verir.

İş aşağıdaki gibidir:

1. Bobin "A", pozitif değerli darbeler alır. Bobin "B" üzerinde - negatif bir değerle. Bunun sonucunda çapa hareket etmeye başlayacaktır. Sensörler yer değiştirmeyi sabitler ve bir sonraki anahtarlama için kontrolöre bir sinyal gönderilir.
2. Bobin "A" kapatılırken, nabız pozitif değer"C" sargısına gider. Anahtarlama sargısı "B" değişmez.
3. Bobin "C" pozitif bir darbe alır ve negatif bir "A"ya gider.
4. Ardından "A" ve "B" çifti devreye girer. Darbelerin pozitif ve negatif değerleri sırasıyla onlara beslenir.
5. Sonra pozitif dürtü tekrar "B" bobinine girer ve negatif olan "C" ye gider.
6. Son aşamada, pozitif bir darbe alan bobin "A" açılır ve negatif olan C'ye gider.

Ve sonra tüm döngü tekrarlanır.

kullanmanın faydaları

Kendi elinizle fırçasız bir elektrik motoru yapmak zordur ve mikrodenetleyici kontrolünü uygulamak neredeyse imkansızdır. Bu nedenle hazır endüstriyel tasarımlar kullanmak en iyisidir. Ancak fırçasız motorları kullanırken sürücünün elde ettiği avantajları göz önünde bulundurduğunuzdan emin olun:

1. Toplayıcı makinelerden önemli ölçüde daha uzun kaynak.
2. Yüksek verimlilik.
3. Güç, kollektör motorlarından daha yüksektir.
4. Dönme hızı çok daha hızlıdır.
5. Çalışma sırasında kıvılcım oluşmaz, bu nedenle yüksek yangın tehlikesi olan ortamlarda kullanılabilirler.
6. Çok kolay sürücü işlemi.
7. Çalışma sırasında soğutma için ek bileşenlerin kullanılmasına gerek yoktur.

Denetleyicinin fiyatını da hesaba katarsak, eksiklikler arasında çok yüksek bir maliyet seçilebilir. Kısa bir süre için bile, performansı kontrol etmek için böyle bir elektrik motoru çalıştırılamaz. Ayrıca bu tür motorların tamiri tasarım özelliklerinden dolayı çok daha zordur.

11.04.2013 tarihinde yayınlandı

Paylaşılan cihaz (Inrunner, Outrunner)

Fırçasız bir DC motor, sabit mıknatıslı bir rotor ve sargılı bir statordan oluşur. İki tür motor vardır: koşucu, rotor mıknatıslarının sargılarla statorun içinde olduğu ve Öncü Mıknatısların dışarıya yerleştirildiği ve sargılarla sabit bir stator etrafında döndüğü .

şema koşucu genellikle az sayıda kutuplu yüksek hızlı motorlar için kullanılır. Öncü gerekirse, nispeten düşük devirlere sahip yüksek torklu bir motor elde edin. Yapısal olarak, Inrunner'lar, sabit statorun bir yuva görevi görebileceği gerçeğinden dolayı daha basittir. Montaj cihazları üzerine monte edilebilir. Outrunners durumunda, tüm dış kısım döner. Motor, sabit bir aks veya stator parçaları ile sabitlenir. Bir motor tekerleği durumunda, sabitleme statorun sabit ekseni için gerçekleştirilir, teller içi boş eksenden statora yönlendirilir.

mıknatıslar ve kutuplar

Rotordaki kutup sayısı çifttir. Kullanılan mıknatısların şekli genellikle dikdörtgendir. Silindirik mıknatıslar daha az kullanılır. Alternatif direklerle kurulurlar.

Mıknatıs sayısı her zaman kutup sayısına karşılık gelmez. Birkaç mıknatıs bir kutup oluşturabilir:

Bu durumda 8 mıknatıs 4 kutup oluşturur. Mıknatısların boyutu, motorun geometrisine ve motorun özelliklerine bağlıdır. Kullanılan mıknatıslar ne kadar güçlü olursa, motorun şaft üzerinde geliştirdiği kuvvet momenti o kadar yüksek olur.

Rotor üzerindeki mıknatıslar özel bir yapıştırıcı ile sabitlenmiştir. Daha az yaygın olan, mıknatıs tutuculu tasarımlardır. Rotor malzemesi manyetik olarak iletken (çelik), manyetik olarak iletken olmayabilir (alüminyum alaşımları, plastikler, vb.), kombine olabilir.

Sargılar ve dişler

Üç fazlı fırçasız motorun sargısı gerçekleştirilir bakır kablo. Tel tek damarlı olabilir veya birkaç yalıtılmış damardan oluşabilir. Stator, birlikte katlanmış birkaç manyetik iletken çelik levhadan yapılmıştır.

Stator dişlerinin sayısı faz sayısına bölünmelidir. şunlar. üç fazlı fırçasız bir motor için stator dişlerinin sayısı 3 ile bölünebilmeli. Stator dişlerinin sayısı ya daha fazla olabilir ya da daha az miktar rotor üzerindeki kutuplar. Örneğin, şemaları olan motorlar vardır: 9 diş / 12 mıknatıs; 51 diş / 46 mıknatıs.

3 dişli statorlu bir motor çok nadiren kullanılır. Herhangi bir anda yalnızca iki faz çalıştığından (bir yıldız tarafından çalıştırıldığında), manyetik kuvvetler rotora tüm çevre boyunca eşit olarak etki etmez (bkz. Şekil).

Rotora etki eden kuvvetler onu bükmeye çalışır, bu da titreşimlerde bir artışa neden olur. Bu etkiyi ortadan kaldırmak için, stator çok sayıda dişle yapılır ve sargı, statorun tüm çevresinin dişleri üzerine mümkün olduğunca eşit olarak dağıtılır.

Bu durumda rotora etki eden manyetik kuvvetler birbirini yok eder. Dengesizlik yok.

Stator dişlerine göre faz sargılarının dağılımı için seçenekler

9 diş için sarma seçeneği

12 diş için sarma seçeneği

Yukarıdaki diyagramlarda diş sayısı öyle seçilmiştir ki, sadece 3'e bölünemez. Örneğin, ne zaman 36 dişler 12 faz başına dişler. 12 diş aşağıdaki gibi dağıtılabilir:

En çok tercih edilen şema 2 dişten oluşan 6 gruptur.

var statorda 51 dişli motor! Faz başına 17 diş. 17 asal bir sayıdır, sadece 1'e ve kendisine bölünür. Sargı dişlere nasıl dağıtılır? Ne yazık ki, literatürde bu sorunu çözmeye yardımcı olacak örnekler ve teknikler bulamadım. Sargının şu şekilde dağıtıldığı ortaya çıktı:

Gerçek bir sarma devresi düşünün.

Lütfen sarımın farklı dişlerde farklı sarım yönlerine sahip olduğunu unutmayın. Farklı sarma yönleri büyük ve büyük harflerle gösterilir. Sargıların tasarımı ile ilgili detaylar makalenin sonunda sunulan literatürde bulunabilir.

Klasik sargı, bir faz için bir tel ile gerçekleştirilir. Şunlar. bir fazın dişlerindeki tüm sargılar seri olarak bağlanır.

Dişlerin sargıları da paralel olarak bağlanabilir.

Birleştirilmiş kapanımlar da olabilir

Paralel ve birleşik bağlantı, stator akımında (dolayısıyla güçte) ve motor hızında bir artışa yol açan sargının endüktansını azaltmaya izin verir.

Cirolar elektrikli ve gerçek

Motor rotorunun iki kutbu varsa, stator üzerindeki manyetik alanın bir tam dönüşü ile rotor bir tam dönüş yapar. 4 kutuplu motor şaftını bir tam tur döndürmek için stator üzerindeki manyetik alanın iki tur dönmesi gerekir. Rotor kutuplarının sayısı arttıkça, motor şaftını bir devir döndürmek için daha fazla elektrik devri gerekir. Örneğin rotor üzerinde 42 adet mıknatıs var. Rotoru bir devir döndürmek için 42/2 = 21 elektrik devri gereklidir. Bu özellik bir çeşit redüktör olarak kullanılabilir. İstenilen sayıda kutup seçerek istenilen hız özelliklerine sahip bir motor elde edebilirsiniz. Ek olarak, kontrolörün parametrelerini seçerken gelecekte bizim için bu işlemin anlaşılması gerekli olacaktır.

Konum sensörleri

Sensörsüz motorların tasarımı, sensörlü motorlardan yalnızca ikincisinin yokluğunda farklıdır. Başka temel farklılıklar hayır. Hall etkisine dayalı en yaygın konum sensörleri. Sensörler bir manyetik alana tepki verir, genellikle rotor mıknatıslarından etkilenecek şekilde stator üzerinde bulunurlar. Sensörler arasındaki açı 120 derece olmalıdır.

"Elektrik" dereceleri anlamına gelir. Şunlar. çok kutuplu bir motor için sensörlerin fiziksel düzeni şöyle olabilir:

Bazen sensörler motorun dışında bulunur. İşte sensörlerin konumuna bir örnek. Aslında, sensörleri olmayan bir motordu. Yani basit bir şekilde salon sensörleri ile donatılmıştı.

Bazı motorlarda sensörler, sensörleri belirli sınırlar içinde hareket ettirmenizi sağlayan özel bir cihaz üzerine monte edilmiştir. Böyle bir cihazın yardımıyla zamanlama ayarlanır. Bununla birlikte, motorun tersine çevrilmesi gerekiyorsa, tersine çevrilecek ikinci bir sensör seti gerekli olacaktır. Başlangıç ​​ve düşük devirlerde zamanlama kritik olmadığı için, sensörleri sıfır noktasına ayarlayabilir ve motor dönmeye başladığında boşluk açısını programlı olarak ayarlayabilirsiniz.

Motorun ana özellikleri

Her motor belirli gereksinimler için hesaplanır ve aşağıdaki ana özelliklere sahiptir:

• Çalışma modu motorun tasarlandığı amaç: uzun vadeli veya kısa vadeli. Uzunçalışma modu, motorun saatlerce çalışabileceği anlamına gelir. Bu tür motorlar, çevreye olan ısı transferi, motorun kendi ısı çıkışından daha yüksek olacak şekilde hesaplanır. Bu durumda, ısınmayacaktır. Örnek: havalandırma, yürüyen merdiven veya konveyör tahriki. Kısa dönem - motorun, maksimum sıcaklığa ısınmak için zamanın olmadığı kısa bir süre boyunca çalıştırılacağını ve ardından motorun soğuması için uzun bir sürenin kalacağı anlamına gelir. Örnek: asansör tahriki, elektrikli tıraş makineleri, saç kurutma makineleri.
• Motor sargı direnci. Motor sargı direnci, motor verimliliğini etkiler. Direnç ne kadar düşük olursa, verimlilik o kadar yüksek olur. Direnci ölçerek, sargıda bir dönüş devresinin varlığını öğrenebilirsiniz. Motor sargı direnci bir ohm'un binde biridir. Bunu ölçmek için özel bir cihaz veya özel bir ölçüm tekniği gereklidir.
• Maksimum çalışma voltajı. Stator sargısının dayanabileceği maksimum voltaj. Maksimum voltaj aşağıdaki parametre ile ilgilidir.
• Maks. RPM. Bazen maksimum hızı göstermezler, ancak kv- mil üzerinde yük olmadan volt başına motorun devir sayısı. Bu rakamı maksimum voltajla çarparak, şaft üzerinde yük olmadan maksimum motor devrini elde ederiz.
• Maksimum akım. İzin verilen maksimum sargı akımı. Kural olarak, motorun belirtilen akıma dayanabileceği süre de belirtilir. Maksimum akım sınırlaması, sargının olası bir aşırı ısınmasıyla ilişkilidir. Bu nedenle, ne zaman Düşük sıcaklık ortamda, maksimum akımla gerçek çalışma süresi daha uzun olacak ve ısıda motor daha erken yanacaktır.
• Maksimum motor gücü. Doğrudan önceki parametreyle ilgilidir. Bu, motorun kısa bir süre, genellikle birkaç saniye için geliştirebileceği en yüksek güçtür. saat uzun iş maksimum güçte, motorun aşırı ısınması ve arızalanması kaçınılmazdır.
• Anma gücü. Motorun tüm çalışma süresi boyunca geliştirebileceği güç.
• Faz ilerleme açısı (zamanlama). Stator sargısı, sargıdaki akımın büyümesini yavaşlatan bir endüktansa sahiptir. Akım bir süre sonra maksimum değerine ulaşacaktır. Bu gecikmeyi telafi etmek için, faz geçişi bir miktar avans ile gerçekleştirilir. Ateşleme zamanlamasının yakıtın ateşleme süresi dikkate alınarak ayarlandığı içten yanmalı bir motordaki ateşlemeye benzer.

Ayrıca nominal yükte motor milinde maksimum hızı alamayacağınız gerçeğine de dikkat etmelisiniz. kv yüksüz bir motor için belirtilmiştir. Motoru akülerden çalıştırırken, yük altında besleme voltajının “düşüşünü” hesaba katmak gerekir, bu da maksimum motor devrini de azaltacaktır.

Bu yazıda, fikirden ve ilk prototipten tüm testleri geçen tam teşekküllü bir motora kadar sıfırdan bir elektrik motorunu nasıl yarattığımızdan bahsetmek istiyoruz. Bu makale size ilginç geliyorsa, çalışmamızın sizin için en ilginç olan aşamalarını size daha ayrıntılı olarak anlatacağız.

Resimde soldan sağa: rotor, stator, kısmi motor montajı, motor montajı

giriiş

Günümüzde modern elektroniğin gelişmesi ve nadir toprak metallerine dayalı güçlü mıknatısların ortaya çıkması sayesinde, her zamankinden daha güçlü ve aynı zamanda kompakt ve hafif "Fırçasız" elektrik motorları yaratmak mümkündür. Aynı zamanda tasarımlarının basitliği nedeniyle şimdiye kadar üretilmiş en güvenilir elektrik motorlarıdır. Böyle bir motorun oluşturulması hakkında ve bu makalede tartışılacaktır.

Motor açıklaması

Bu tür ilk motor, tarafımızdan bir deney olarak bir 3D yazıcıda basıldı. Rotor muhafazası ve üzerine bakır bobinin sarıldığı stator çekirdeği için elektrikli çelikten yapılmış özel plakalar yerine sıradan plastik kullandık. Rotor üzerine dikdörtgen kesitli neodim mıknatıslar sabitlenmiştir. Doğal olarak, böyle bir motor maksimum güç sağlama yeteneğine sahip değildi. Ancak bu, motorun 20k rpm'ye kadar dönmesi için yeterliydi, ardından plastik dayanamadı ve motorun rotoru parçalandı ve mıknatıslar etrafa saçıldı. Bu deney, tam teşekküllü bir motor yaratmamız için bize ilham verdi.

Birkaç erken prototip

Yeni motorun rotorunu tek silindir şeklindeki neodimyum mıknatıstan yaptık. Mıknatıs, bir pilot tesiste alet çeliğinden işlenmiş bir şafta epoksi ile yapıştırıldı.

Statoru, 0,5 mm kalınlığında bir dizi transformatör çelik levhadan bir lazerle kestik. Her plaka daha sonra dikkatlice verniklendi ve ardından bitmiş stator yaklaşık 50 plakadan birbirine yapıştırıldı. Plakalar, aralarında kısa devre olmaması ve statorda oluşabilecek Foucault akımlarından kaynaklanan enerji kayıplarını önlemek için verniklenmiştir.

Motor gövdesi, bir kap şeklinde iki alüminyum parçadan yapılmıştır. Stator, alüminyum muhafazaya sıkıca oturur ve duvarlara iyi yapışır. Bu tasarım motorun iyi soğutulmasını sağlar.

Performans ölçümü

Standın ana elemanı, yıkayıcı şeklinde ağır bir yüktür. Ölçümler sırasında motor verilen yükü döndürür ve motorun çıkış gücü ve torku açısal hız ve ivmeden hesaplanır.

Yükün dönüş hızını ölçmek için şaft üzerinde bir çift mıknatıs ve Hall etkisine dayalı bir A3144 manyetik dijital sensör kullanılır. Tabii ki, bu motor senkron olduğu için devirleri doğrudan motor sargılarından gelen darbelerle ölçmek mümkün olacaktır. Bununla birlikte, sensörlü seçenek daha güvenilirdir ve darbelerin okunamayacağı çok düşük hızlarda bile çalışacaktır.

Devrimlere ek olarak, standımız birkaç önemli parametreyi daha ölçebilir:

• Hall etkisi ACS712'ye dayalı bir akım sensörü kullanarak akım beslemesi (30A'ya kadar);
• besleme gerilimi. Bir voltaj bölücü aracılığıyla doğrudan mikrodenetleyicinin ADC'si aracılığıyla ölçülür;
• motorun içindeki / dışındaki sıcaklık. Sıcaklık, bir yarı iletken termal direnç vasıtasıyla ölçülür;

Sonuç olarak standımız her an ölçüm yapabilmektedir. aşağıdaki özellikler motor:

• tüketilen akım;
• tüketilen voltaj;
• güç tüketimi;
• çıkış gücü;
• mil devirleri;
• mil üzerindeki an;
• ısıda güç çıkışı;
• motorun içindeki sıcaklık.

Test sonuçları

Sonra motorumuz zaten test edildi. Doğal olarak, geleneksel bir motora göre daha iyi verimlilik (%65'e karşı %65) ve aynı zamanda daha fazla tork (cm başına 1200'e karşı 250 g) gösterebildi. Sıcaklık ölçümü de oldukça iyi sonuçlar verdi, test sırasında motor 80 derecenin üzerine ısınmadı.

Ancak şu anda ölçümler henüz kesin değil. Güç kaynağı sınırlamaları nedeniyle motoru tam RPM aralığında ölçemedik. Ayrıca motorumuzu benzer rakip motorlarla karşılaştırmalı ve “savaşta” test etmeli, radyo kontrollü bir yarış arabasına koymalı ve yarışmalarda rekabet etmeliyiz.

DC motor, doğru akımla çalışan bir elektrik motorudur. Gerekirse, nispeten düşük hızda yüksek torklu bir motor edinin. Yapısal olarak, Inrunner'lar, sabit statorun bir yuva görevi görebileceği gerçeğinden dolayı daha basittir. Montaj cihazları üzerine monte edilebilir. Outrunners durumunda, tüm dış kısım döner. Motor, sabit bir aks veya stator parçaları ile sabitlenir. Bir motor tekerleği durumunda, sabitleme statorun sabit ekseni için gerçekleştirilir, teller statora 0,5 mm'den daha küçük bir oyuk ekseni boyunca getirilir.

AC motor denir alternatif akımla çalışan elektrik motoru. Aşağıdaki AC motor türleri vardır:

Ayrıca hem alternatif hem de doğru akımda çalışma modu işlevine sahip bir UKD (üniversal komütatör motoru) vardır.

Diğer bir motor türü ise sınırlı sayıda rotor pozisyonuna sahip step motor. Rotorun belirli bir belirtilen konumu, gerekli karşılık gelen sargılara güç sağlanarak sabitlenir. Besleme gerilimi bir sargıdan kesilip diğerlerine aktarıldığında, başka bir konuma geçiş süreci meydana gelir.

Bir AC motor, ticari bir ağ tarafından çalıştırıldığında genellikle hızlanmak üç bin rpm. Bu nedenle, daha yüksek frekanslar elde etmek gerektiğinde, gerekli gücü korurken ek avantajları hafiflik ve kompaktlık olan bir kollektör motoru kullanılır.

Bazen, cihazın kinematik parametrelerini gerekli olana değiştiren, çarpan adı verilen özel bir aktarım mekanizması da kullanılır. teknik göstergeler. Kollektör düzenekleri bazen tüm motorun alanının yarısını kaplar, bu nedenle AC motorların boyutu küçültülür ve bir frekans dönüştürücü kullanılarak ve bazen de frekansı artırılmış bir şebekenin varlığı nedeniyle bir frekans dönüştürücü kullanılarak daha hafif hale getirilir. 400 Hz.

Herhangi bir kaynak endüksiyon motoru alternatif akım, kollektörden belirgin şekilde daha yüksektir. belirlenir sargıların ve yatakların yalıtım durumu. Bir senkron motor, bir invertör ve bir rotor konum sensörü kullanıldığında, DC çalışmasını destekleyen klasik bir kollektör motorunun elektronik bir analogu olarak kabul edilir.

Fırçasız DC motor. Genel bilgiler ve cihaz cihazı

Fırçasız bir DC motor ayrıca üç fazlı fırçasız motor olarak da adlandırılır. Çalışma prensibi, stator manyetik alanının vektörünün (rotor konumundan başlayarak) kontrol edilmesinden dolayı, kendi kendine senkronize frekans düzenlemesine dayanan senkron bir cihazdır.

Bu tür motor kontrolörleri genellikle DC voltajıyla çalıştırılır, bu nedenle adı. İngilizce teknik literatürde fırçasız motor PMSM veya BLDC olarak adlandırılır.

Fırçasız motor öncelikle optimize etmek için oluşturuldu. herhangi bir DC motor genel olarak. Böyle bir cihazın aktüatörüne çok yüksek talepler getirildi (özellikle hassas konumlandırmaya sahip yüksek hızlı bir mikro sürücüde).

Bu, belki de, BLDT olarak da adlandırılan fırçasız üç fazlı motorlar gibi belirli DC cihazlarının kullanılmasına yol açtı. Tasarımları gereği, manyetik rotorun dönüşünün geleneksel bir lamine statorda üç fazlı sargıların varlığında meydana geldiği ve devir sayısının statorun voltajına ve yüklerine bağlı olduğu AC senkron motorlarla neredeyse aynıdır. Rotorun belirli koordinatlarına göre farklı stator sargıları değiştirilir.

Fırçasız DC motorlar herhangi bir ayrı sensör olmadan da var olabilir, ancak bazen Hall sensörü gibi rotorda bulunurlar. Cihaz ek bir sensör olmadan çalışıyorsa, stator sargıları bir sabitleme elemanı görevi görür. Ardından, rotor stator sargısında bir EMF'yi indüklediğinde, mıknatısın dönüşü nedeniyle akım ortaya çıkar.

Sargılardan biri kapatılırsa, indüklenen sinyal ölçülecek ve daha fazla işlenecektir, ancak böyle bir çalışma prensibi bir sinyal işleme profesörü olmadan mümkün değildir. Ancak böyle bir elektrik motorunu tersine çevirmek veya frenlemek için bir köprü devresine gerek yoktur - stator sargılarına ters sırayla kontrol darbeleri sağlamak yeterli olacaktır.

VD'de (anahtarlı motor), rotor üzerinde kalıcı bir mıknatıs şeklindeki indüktör ve stator üzerinde armatür sargısı bulunur. Rotorun konumuna göre, tüm sargıların besleme voltajı oluşur elektrik motoru. Kollektörün bu tür yapılarında kullanıldığında, işlevi valf motorunda bir yarı iletken anahtar tarafından gerçekleştirilecektir.

Senkron ve fırçasız motorlar arasındaki temel fark, rotorun ve alanın orantılı dönüş frekansını belirleyen DPR yardımıyla ikincisinin kendi kendine senkronizasyonudur.

Çoğu zaman, fırçasız bir DC motor aşağıdaki alanlarda uygulama bulur:

stator

Bu cihaz klasik bir tasarıma sahiptir ve asenkron bir makinenin aynı cihazına benzer. Kompozisyon şunları içerir: bakır sargı çekirdeği(olukların çevresine yerleştirilmiş), faz sayısını ve mahfazayı belirler. Genellikle sinüs ve kosinüs fazları dönme ve kendi kendine başlatma için yeterlidir, ancak genellikle valf motoru üç fazlı ve hatta dört fazlı yapılır.

Stator sargısı üzerindeki sargı tipine göre ters elektromotor kuvvetine sahip elektrik motorları iki tipe ayrılır:

• sinüzoidal form;
• trapez şekli.

İlgili motor tiplerinde, elektrik fazı akımı da sinüzoidal veya trapezoidal besleme yöntemine göre değişir.

Rotor

Genellikle rotor, sırayla kuzeyden güneye veya tersi yönde değişen iki ila sekiz çift kutuplu kalıcı mıknatıslardan yapılır.

Ferrit mıknatıslar, rotor üretimi için en yaygın ve en ucuz olarak kabul edilir, ancak dezavantajları düşük seviyeli manyetik indüksiyon Bu nedenle, çeşitli nadir toprak elementlerinin alaşımlarından yapılmış cihazlar, sağlayabileceğinden, artık bu tür malzemelerin yerini almaktadır. yüksek seviye sırayla rotorun boyutunu azaltmaya izin veren manyetik indüksiyon.

DPR

Rotor konum sensörü geri bildirim sağlar. Çalışma prensibine göre, cihaz aşağıdaki alt türlere ayrılmıştır:

• endüktif;
• fotoelektrik;
• Hall etkisi sensörü.

İkinci tip, özellikleri nedeniyle en popüler olanıdır. neredeyse mutlak ataletsiz özellikler ve rotorun konumu ile geri besleme kanallarındaki gecikmeden kurtulma yeteneği.

Kontrol sistemi

Kontrol sistemi, bazen de tristörlerden veya güç transistörlerinden oluşan güç anahtarlarından oluşur ve yalıtımlı bir geçit de dahil olmak üzere bir akım invertörü veya bir voltaj invertörünün toplanmasına yol açar. Bu anahtarları yönetme süreci çoğunlukla uygulanır bir mikrodenetleyici kullanarak Bu, motoru kontrol etmek için büyük miktarda hesaplama işlemi gerektirir.

Çalışma prensibi

Motorun çalışması, kontrolörün belirli sayıda stator sargısını, rotor ve statorun manyetik alanlarının vektörü dik olacak şekilde değiştirmesi gerçeğinde yatmaktadır. PWM ile (Darbe Genişlik Modülasyonu) kontrolör motordan geçen akımı kontrol eder ve rotora uygulanan torku düzenler. Bu hareket eden momentin yönü, vektörler arasındaki açının işareti ile belirlenir. Hesaplamalarda elektrik dereceleri kullanılır.

Anahtarlama, Ф0 (rotor uyarma akısı) armatür akısına göre sabit tutulacak şekilde yapılmalıdır. Bu tür uyarma ve armatür akışı etkileşime girdiğinde, rotoru döndürme eğiliminde olan ve paralel olarak uyarma ve armatür akışının çakışmasını sağlayan bir tork M oluşur. Bununla birlikte, rotorun dönüşü sırasında, rotor konum sensörünün etkisi altında çeşitli sargılar değiştirilir ve bunun sonucunda armatür akısı bir sonraki adıma döner.

Böyle bir durumda, elde edilen vektör rotor akısına göre değişir ve durağan hale gelir, bu da motor şaftı üzerinde gerekli torku oluşturur.

Motor yönetimi

Fırçasız bir DC elektrik motorunun kontrolörü, darbe genişlik modülasyonunun değerini değiştirerek rotora etki eden anı düzenler. Anahtarlama kontrol edilir ve elektronik olarak gerçekleştirilir, geleneksel bir fırçalı DC motorun aksine. Ayrıca, iş akışı için darbe genişliği modülasyonu ve darbe genişliği düzenleme algoritmalarını uygulayan kontrol sistemleri de yaygındır.

Vektör kontrollü motorlar, kendi kendine hız kontrolü için bilinen en geniş aralığı sağlar. Bu hızın düzenlenmesi ve akı bağlantısının gerekli seviyede tutulması frekans dönüştürücü sayesindedir.

Vektör kontrolüne dayalı elektrikli sürücünün düzenlenmesinin bir özelliği, kontrollü koordinatların varlığıdır. Sabit bir sistem içindedirler ve döndürmeye dönüştürüldü, bir kontrol eyleminin oluşması nedeniyle vektörün kontrollü parametreleriyle orantılı sabit bir değerin vurgulanması ve ardından bir ters geçiş.

Böyle bir sistemin tüm avantajlarına rağmen, hızı geniş bir aralıkta kontrol etmek için cihazın kontrol edilmesinin karmaşıklığı şeklinde bir dezavantaj da eşlik eder.

Avantajlar ve dezavantajlar

Günümüzde birçok endüstride bu tip motorlar büyük talep görmektedir, çünkü fırçasız DC motor hemen hemen en çok en iyi nitelikler temassız ve diğer motor türleri.

Fırçasız motorun yadsınamaz avantajları şunlardır:

Önemli pozitiflere rağmen, fırçasız DC motor ayrıca birkaç dezavantajı vardır:

Yukarıdakilere ve bölgedeki modern elektroniğin az gelişmişliğine dayanarak, çoğu kişi hala frekans dönüştürücülü geleneksel bir asenkron motor kullanmayı uygun görüyor.

Üç fazlı fırçasız DC motor

Bu tip motor, özellikle konum sensörleri aracılığıyla kontrol gerçekleştirirken mükemmel performansa sahiptir. Direnç momenti değişirse veya hiç bilinmiyorsa ve ayrıca elde edilmesi gerekiyorsa daha yüksek başlangıç ​​torku sensör kontrolü kullanılır. Sensör kullanılmıyorsa (genellikle fanlarda), kumanda kablolu iletişim ihtiyacını ortadan kaldırır.

Konum sensörü olmadan üç fazlı fırçasız motoru kontrol etme özellikleri:

Kontrol Özellikleri üç fazlı fırçasız motor Hall etkisi sensörü örneğini kullanan konum kodlayıcı ile:

Çözüm

Fırçasız bir DC motorun birçok avantajı vardır ve hem bir uzman hem de basit bir meslekten olmayan kişi tarafından kullanım için değerli bir seçim olacaktır.

Fırçasız motorlar günümüzde oldukça yaygındır. Bu cihazlar çoğunlukla elektrikli sürücülerle kullanılır. Ayrıca çeşitli soğutma ekipmanlarında da bulunabilirler. Sanayi sektöründe ise ısıtma sistemleri ile uğraşmaktadırlar.

Ek olarak, klima için geleneksel fanlara fırçasız modifikasyonlar kurulur. Günümüzde piyasada sensörlü ve sensörsüz birçok model bulunmaktadır. Aynı zamanda, düzenleyicilerin türüne göre modifikasyonlar oldukça farklıdır. Ancak bu konuyu daha detaylı anlamak için basit bir motorun yapısını incelemek gerekir.

Fırçasız model cihaz

Geleneksel bir üç fazlı fırçasız motor düşünürsek, içine bakır tipi bir indüktör takılır. Statorlar hem geniş genişlikte hem de darbeli olarak kullanılır. Dişleri farklı boyutlardadır. Daha önce de belirtildiği gibi, sensörlü ve sensörsüz modeller vardır.

Statoru sabitlemek için bloklar kullanılır. Endüksiyon işleminin kendisi, stator sargısı nedeniyle gerçekleşir. Rotorlar çoğunlukla bipolar tipte kullanılır. Çelik çekirdekleri var. Mıknatısları modellere sabitlemek için özel oluklar vardır. Fırçasız motorun doğrudan kontrolü, statorda bulunan regülatörler yardımıyla gerçekleşir. Harici sargıya voltaj sağlamak için cihazlara yalıtım kapıları monte edilmiştir.

İki haneli modeller

Koleksiyoncusuz el. bu tip motorlar genellikle dondurma ekipmanında kullanılır. Aynı zamanda, onlar için çok çeşitli kompresörler uygundur. Ortalama olarak, modelin gücü 3 kW'a ulaşabilir. Fırçasız bir bobin motorunun devresi çoğunlukla bakır sargılı bir çift tip içerir. Statorlara sadece darbe takılır. Üreticiye bağlı olarak, dişlerin uzunluğu değişebilir. Sensörler hem elektriksel hem de endüktif tipte kullanılır. Isıtma sistemleri için bu değişiklikler kötüdür.

Fırçasız motorlardaki çekirdeklerin ağırlıklı olarak çelik olduğu da unutulmamalıdır. Aynı zamanda, mıknatıslar için oluklar oldukça geniş kullanılır ve birbirlerine çok yakın yerleştirilirler. Bu nedenle, cihazların frekansı yüksek olabilir. Bu tür değişiklikler için düzenleyiciler, çoğunlukla tek kanallı tipte seçilir.

Üç basamaklı değişiklikler

Üç bitlik fırçasız motor, havalandırma sistemleri için mükemmeldir. Sensörler genellikle kullanılır elektrik tipi. Bu durumda, bobinler oldukça geniş kurulur. Bu nedenle, indüksiyon işlemi hızlı bir şekilde gerçekleştirilir. Bu durumda cihazın frekansı statora bağlıdır. Sargı çoğunlukla bakır tipindedir.

Üç haneli fırçasız motorlar maksimum gerilime 20 V seviyesinde dayanabilir. Günümüzde tristör modifikasyonları oldukça nadirdir. Ayrıca, bu tür konfigürasyonlardaki mıknatısların hem dış hem de dış tarafa monte edilebileceğine dikkat edilmelidir. içeri rotor plakası.

Kendin yap dört bitlik modifikasyonlar

Kendi ellerinizle dört bitlik fırçasız bir motor yapmak kesinlikle basittir. Bunu yapmak için önce oluklu bir plaka hazırlamanız gerekir. Bu durumda metalin kalınlığı yaklaşık 2,3 mm olmalıdır. Bu durumda oluklar 1,2 cm mesafede olmalıdır, basit bir model düşünürsek, bobin 3,3 cm çapında seçilmeli, aynı zamanda 20 V eşik voltajına dayanmalıdır.

Cihaz için pedler çoğunlukla çelikten seçilir. Bu durumda, çoğu rotor plakasının boyutuna bağlıdır. Statorun kendisi çift sargılı olarak kullanılmalıdır. Bu durumda, çelik tipi bir çekirdek hazırlamak önemlidir. Regülatörsüz modifikasyonları düşünürsek, bir yalıtım kapısı takarak fırçasız bir motorun montajını tamamlayabilirsiniz. Bu durumda cihazın kontakları plakanın dış tarafına getirilmelidir. Geleneksel bir fan için bu tür fırçasız modeller idealdir.

ABP2 regülatörlü cihazlar

Bu tip regülatörlere sahip fırçasız bir motor bugün çok popüler. Bu sistemler en çok klima cihazları için uygundur. Ayrıca soğutma ekipmanları için endüstriyel alanda da yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Çeşitli frekanslardaki elektrikli sürücülerle çalışabilirler. Bobinleri çoğunlukla çift tipte kurulur. Bu durumda statorlar sadece darbeli bulunabilir. Buna karşılık, enlem değişiklikleri çok yaygın değildir.

Bu serinin regülatörlü fırçasız motorlarındaki sensörler sadece endüktif olarak kullanılır. Bu durumda cihazın frekansı görüntüleme sistemi ile izlenebilir. Pedler, kural olarak, bir temas tipinde kurulur ve doğrudan stator plakasına monte edilebilirler. Bu durumda fırçasız motorun kontrolörü, frekansı oldukça düzgün bir şekilde değiştirmenize izin verir. devam ediyor bu süreççıkış voltajı parametresini değiştirerek. Genel olarak, bu modifikasyonlar çok kompakttır.

AVR5 regülatörlü motorlar

Valili bu fırçasız motor serisi, endüstriyel alanda çeşitli elektrikli cihazları kontrol etmek için sıklıkla kullanılır. Ev cihazlarında oldukça nadiren kurulur. Bu tür fırçasız modifikasyonların bir özelliği artan frekans olarak adlandırılabilir. Aynı zamanda, onlar için güç parametresini değiştirmek kolaydır. Bu modifikasyonlardaki bobinler çok çeşitlidir. Mıknatısların çoğunlukla rotor kutusunun dışına takıldığı da belirtilmelidir.

Kapaklar esas olarak yalıtımlı tipte kullanılır. Hem stator kutusuna hem de çekirdeğe monte edilebilirler. Genel olarak, cihazın ayarlanması oldukça hızlıdır. Ancak, bu tür sistemlerin dezavantajları da dikkate alınmalıdır. Her şeyden önce, düşük frekanslarda elektrik kesintileri ile ilişkilidirler. Bu tür modellerin oldukça yüksek bir güç tüketimine sahip olduğunu belirtmek de önemlidir. Aynı zamanda, cihazlar entegre elektrikli sürücüleri kontrol etmek için uygun değildir.

ABT6 kontrollerini kullanma

Bu tip fırçasız motor hız kontrol cihazı bugün büyük talep görmektedir. Ayırt edici özelliği güvenle çok yönlülük olarak adlandırılabilir. Regülatörler, kural olarak, gücü 2 kW'ı geçmeyen fırçasız motorlara kurulur. Aynı zamanda bu cihazlar havalandırma sistemlerini kontrol etmek için idealdir. Bu durumda kontrolörler çeşitli şekillerde kurulabilir.

Bu durumda sinyal iletim hızı, kontrol sisteminin tipine bağlıdır. Tristör modifikasyonlarını düşünürsek, oldukça yüksek iletkenliğe sahiptirler. Bununla birlikte, nadiren manyetik girişim ile ilgili sorunları vardır. Bu tip bir modeli kendi başınıza monte etmek oldukça zordur. Bu durumda, kepenkler çoğunlukla yalıtımsız olarak seçilir.

Hall etkisi sensörlü modeller

Hall sensörlü fırçasız motorlar, ısıtma uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda, çeşitli sınıflardaki elektrikli tahrikler için uygundurlar. Doğrudan sadece tek kanallı regülatörler kullanılır. Cihazdaki bobinler bakır tip olarak monte edilmiştir. Bu durumda, modelin dişlerinin boyutu yalnızca üreticiye bağlıdır. Doğrudan cihazlar için pedler kontak tipi olarak seçilir. Bugüne kadar, sensörler çoğunlukla stator tarafına monte edilmiştir. Ancak alt konumlu modeller de piyasada. Bu durumda fırçasız motorun boyutları biraz büyük olacaktır.

Düşük frekans modifikasyonları

Düşük frekanslı fırçasız motor günümüzde endüstriyel alanda aktif olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda dondurucular için idealdir. Ortalama olarak verimlilik parametresi %70 düzeyindedir. Modellerin kepenkleri en çok izolatörlü olarak kullanılmaktadır. Aynı zamanda, tristör modifikasyonları zamanımızda oldukça yaygındır.

Kontrol sistemleri ABP serisi tarafından kullanılmaktadır. Bu durumda, modelin frekansı sadece çekirdek tipine değil, aynı zamanda çekirdek tipine de bağlıdır. Çift rotorlu modellerin olduğu da unutulmamalıdır. Bu durumda, mıknatıslar plaka boyunca yer alır. Statorlar en çok bakır sargılarla kullanılır. Aynı zamanda, sensörlü düşük frekanslı fırçasız motorlar çok nadirdir.

Yüksek frekanslı motorlar

Bu modifikasyonlar, rezonanslı elektrikli sürücüler için en popüler olarak kabul edilir. Endüstride, bu tür modeller oldukça yaygındır. Sensörleri hem elektronik hem de endüktif tipte kurulur. Bu durumda, bobinler çoğunlukla plakanın dış tarafında bulunur. Rotorlar hem yatay hem de dikey konumda monte edilir.

Bu tür cihazların frekansının doğrudan değiştirilmesi, kontrolörler aracılığıyla gerçekleştirilir. Kural olarak, karmaşık bir iletişim sistemi ile kurulurlar. Doğrudan, marş motorları yalnızca çift tipte kullanılır. Buna karşılık, kontrol sistemleri fırçasız cihazın gücüne bağlıdır.