Kaip veikia BLDC variklis: išsamus „Besteles DC“ variklių principų paaiškinimas

Per pastaruosius du ar tris dešimtmečius dėl nuolatinio elektroninių technologijų ir nuolatinių magneto medžiagų tobulėjimo,BLDC varikliaiiš „Niche Motors“ pertvarkė į pagrindinius galios sprendimus įvairioms pramonės šakoms.BLDC varikliaibuvo plačiai naudojami programose, įskaitant buitinius prietaisus, elektrinius įrankius, elektrines transporto priemones ir pramoninės automatizavimo įrangą dėl jų didelio efektyvumo, didelio patikimumo ir ilgos gyvenimo trukmės. Vis dėlto BLDC variklių veiklos principai vis dar nėra žinomi daugybei asmenų. Šis straipsnis paaiškins viską, ką jums reikia suprasti apie BLDC variklių veikimo principą, kad galėtumėte išsamiau pamatyti šią neįtikėtiną naujovę dabartinėje elektros inžinerijoje.

Pagrindinė BLDC variklio struktūra

Dabar, prieš pradėdami dirbti darbo principą, turėtume susipažinti su pagrindine jo struktūra:

Statorius: Fiksuotas variklio korpuso viduje, paprastai jį sudaro laminuoti silicio plieno lakštai, o ritės yra suvyniotos aplink jį, kad būtų sukurti keli elektromagneto poliai.

Rotorius: rotorius paprastai montuojamas ant veleno ir juose yra nuolatinių magnetų. BLDC variklius galima suskirstyti į keletą veislių, remiantis įvairiomis nuolatinių magnetų konfigūracijomis.

Salės jutikliai: nustatant rotoriaus padėtį ir grįžtamąjį ryšį į elektroninę valdymo sistemą.

Valdiklis: elektroninė valdymo sistema, nustatanti srovės, kuri teka per statoriaus apvijas, laiką, remiantis „Hall“ jutiklių ar kitų grįžtamojo ryšio mechanizmų atsiliepimais.

Verta paminėti, kad „Ownnerner BLDC“ variklio struktūra yra unikali iš vidinės rotoriaus struktūros. Rotorius yra lauke, o statorius yra viduje. Šis dizainas ypač paplitęs programose, dėl kurių reikia didelio sukimo momento, kaip ir dronų sraigtų pavara.

Elektromagnetizmo principai: BLDC variklio veikimo pagrindas

Du pagrindiniai elektromagnetizmo principai lemia BLDC variklio veikimą:

AMPERE dėsnis: Kai srovės nešantis laidininkas yra magnetiniame lauke, laidininkas bus veikiamas jėgos. BLDC variklio statorius yra pagamintas iš suvyniotų vario apvijų, o po šių apvijų įjungiami jie sukuria magnetinį lauką, kuris sąveikauja tarp rotoriaus nuolatinių magnetų, kad sukurtų jėgą, užtikrinančią mechaninį judesį, kad rotorius pasisuktų.

Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsnis: elektromotyvinė jėga bus sukelta laidininke, kai ji supjaustys magnetinio lauko linijas arba yra kintančiame magnetiniame lauke. Jis plačiai naudojamas kontroliuojant jutikliais, kai rotoriaus padėtis aptinkama juntant galines elektromotyvo jėgas.

Šie principai taikomi kuriant pramoninius variklius be šepetėlių. Jie tai atlieka gerai reguliuodami srovę, tekančią per statoriaus apvijas, užtikrindami palankią elektromagnetinę sąveiką su nuolatiniais rotoriaus magnetais, kad būtų pasiektas didelis efektyvumas ir stabilumas.

BLDC variklio komutavimo procesas

Svarbiausias BLDC variklio darbo mechanizmas vadinamas elektronine komisija. Tai yra svarbiausias ir pagrindinis skirtumas tarp variklių be šepetėlių ir tradicinių šepečių variklių.

Komutavimo principas: Komutavimas yra srovės srauto krypčių keitimo variklio ritinių keitimo procesas, kad tarp rotoriaus ir statoriaus būtų nuolatinė elektromagnetinė sąveika, kuri sukuria nuolatinį sukimo momentą.

Šešių žingsnių komutacija: Tradicinis BLDC variklių valdymo metodas padalija elektros ciklą į šešis etapus. Kiekviename žingsnyje du iš trijų fazių vištų yra maitinami, o viena fazė yra išjungta.

„Hall“ jutiklių grįžtamasis ryšys: salės jutikliai nustato nuolatinių rotoriaus magnetų padėtį, kad valdiklis galėtų nustatyti, kuri apvija turėtų būti įjungiama ir dabartinė kryptis.

Jutiklio valdymas: Pažangesnis metodas yra nustatyti rotoriaus padėtį, stebint galinę elektromotyvo jėgą neperdengtoje fazėje, šioje sudėtingoje strategijoje įgyvendinti nereikia jokių salės jutiklių, todėl didesnis disko patikimumas.

Dideli BLDC varikliai paprastai priima sudėtingesnes valdymo strategijas, tokias kaip sinusinės bangos pavaros ar vektoriaus valdymas, kad būtų pasiektas sklandesnis sukimo momento išėjimas ir didesnis efektyvumas.

Valdiklio vaidmuo BLDC variklio sistemoje

„BLDC Motor“ negali veikti savarankiškai ir jį reikia derinti su specializuotu elektroniniu valdikliu:

Variklio vairuotojas: paprastai trifazis tilto keitiklis, pagrįstas galios MOSFET arba IGBT, kuris perjungia dabartinį kelią pagal valdymo signalą

Mikrokontroleris: gauna signalus iš padėties jutiklio, atlieka valdymo algoritmus ir generuoja PWM signalus, kad galėtų valdyti maitinimo įtaisus.

Uždaros ciklo valdymas: teikia tikslų greičio valdymą arba padėties valdymą, atsižvelgiant į taikymo poreikius.

Saugios apsaugos funkcija: per didelė apsauga, apsauga nuo temperatūros, apsauga nuo įtampos ir kt.

48 V BLDC variklių sistemų programos yra plačiai paplitusios elektriniuose dviračiuose, mažose elektrinėse transporto priemonėse ir kai kuriose kitose pramoninėse programose. Jo valdiklio ir valdymo schemos turi būti susijusios su aukštesne įtampa ir srovėmis bei paprastai turi sudėtingesnius našumo ir apsaugos funkcijų rinkinį.

BLDC variklių veiklos charakteristikos ir taikymo scenarijai

Dabar pažvelkime į jų veiklos pranašumus, išmokę BLDC variklio veikimo principus:

Aukštas efektyvumas: Dėl to, kad nėra trinties nuostolių iš šepetėlių ir komutatorių, jų efektyvumas paprastai yra didesnis nei 85%, kai kuriais atvejais net virš 95%.

Geros greičio torque charakteristikos: suteikia platų sukimo momento išėjimo asortimentą.

Didesnė gyvenimo trukmė: Be mechaninių nusidėvėjimo elementų, gyvenimo trukmę galiausiai tik riboja guoliai.

Patobulintas šilumos išsklaidymo efektyvumas: tiesioginis kontaktas tarp statoriaus apvijų ir variklio korpuso, kad būtų efektyvesnis šilumos išsklaidymas.

Mažas triukšmas ir elektromagnetiniai trukdžiai: Nėra kibirkščių ir triukšmo, kurį sukelia šepetėlio komutacija.

Dėl savo ypatingos struktūros „Ownnerner BLDC“ variklis yra labiau pajėgus užtikrinti didesnį sukimo momentą mažu greičiu, todėl jie yra ypač tinkami tiesioginėms pavaros sistemoms, tokioms kaip dronų sraigtai ir ventiliatoriai ir kt., Su stabilumo ir ilgaamžiškumo pranašumais, variklis be šepetėlių leidžia pasirinkti energijos tiekimą automatizavimo įrangoje ir tiksliuose prietaisuose.

BLDC variklių valdymo algoritmai

Labiau išplėtota šiuolaikinė BLDC kontrolės technologija pranoko šį paprastą šešių žingsnių komutavimo metodą:

Trapecijos bangos valdymas: pagrindinis valdymo metodas yra trapecijos srovės bangos forma. Paprasta įgyvendinti praktiką, tačiau sukuria nemažos amplitudės sukimo momentą.

Sinusoidinis valdymas: Variklio vairavimas sinusoidine srove, kuri gali sumažinti variklio sukimo momento virpėjimą ir padaryti bėgimą sklandžiau.

Į lauką orientuota valdymas (FOR): Taikant matematinę transformaciją, 3 fazių srovė yra išversta į besisukančią koordinačių sistemą valdymui, todėl sukimo momento valdymas ir energijos vartojimas yra optimalus.

Jutiklio suliejimo technologija: integruoja kelis grįžtamojo ryšio signalus (pvz., Hall jutiklius, kodavimo įrenginius ir dabartinę atranką), kad būtų geresnis valdymo tikslumas ir patikimumas.

Dėl didelės galios programų iššūkių, tokių kaip šiluminis valdymas, efektyvumo optimizavimas ir dinaminis atsakas, sudėtingesni valdymo algoritmai paprastai naudojami dideliems BLDC varikliams.

Išvada: BLDC variklių darbo principai ir pranašumai

BLDC varikliaiTiksliai kontroliuokite srovę statoriaus apvijose per elektroninę valdymo sistemą ir sąveikaukite su nuolatiniais rotoriaus magnetais, kad būtų galima efektyviai paversti elektrinę energiją į mechaninę energiją. Nuo mažų vartotojų elektroninių prietaisų iki didelės pramoninės įrangos, pradedant nuo žemos įtampos iki 48 V BLDC variklių sistemų, be šepetėlių DC variklių, turinčių didelį efektyvumą, aukštą patikimumą ir puikų valdymo rezultatą, yra vairavimo technologinė pažanga ir energijos vartojimo efektyvumo didinimas įvairiose pramonės šakose. Nuolat plėtojant elektroninę valdymo technologiją ir nuolatines magneto medžiagas, galime numatyti, kad „BLDC Motors“ turės platesnę programos perspektyvą ir išskirtinesnius našumus.

Jei jus domina mūsų produktai ar turite klausimų, nedvejodamiSusisiekite su mumisIr mes jums atsakysime per 24 valandas.