ประวัติเล็กน้อย:

ปัญหาหลักของเครื่องยนต์ทั้งหมดคือความร้อนสูงเกินไป โรเตอร์หมุนภายในสเตเตอร์บางประเภท ดังนั้นความร้อนจากความร้อนสูงเกินไปจึงไม่ไปไหน ผู้คนต่างมีความคิดที่ยอดเยี่ยม: ไม่ใช่การหมุนของโรเตอร์ แต่เป็นสเตเตอร์ซึ่งจะถูกระบายความร้อนด้วยอากาศในระหว่างการหมุน เมื่อเครื่องยนต์ดังกล่าวถูกสร้างขึ้น มันถูกใช้อย่างแพร่หลายในการบินและการต่อเรือ ดังนั้นจึงมีชื่อเล่นว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ในไม่ช้าก็มีการสร้างแอนะล็อกไฟฟ้าขึ้น มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน. พวกเขาเรียกเขาว่ามาร มอเตอร์สะสมเพราะเขาไม่มีนักสะสม (พู่กัน)

มอเตอร์ไฟฟ้าไร้แปรงถ่าน (ภาษาอังกฤษแบบไม่มีแปรง) มาถึงเราเมื่อไม่นานนี้เอง อายุ 10-15 ปี. ต่างจากมอเตอร์สะสม เนื่องจากขับเคลื่อนด้วยสามเฟส กระแสสลับ. มอเตอร์ไร้แปรงถ่านทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในช่วง RPM ที่กว้างขึ้นและมีมากกว่า ประสิทธิภาพสูง . ในขณะเดียวกัน การออกแบบของเครื่องยนต์ค่อนข้างเรียบง่าย ไม่มีชุดแปรงที่ขัดกับโรเตอร์อย่างต่อเนื่องและทำให้เกิดประกายไฟ เราสามารถพูดได้ว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่านแทบไม่สึกหรอ ค่าใช้จ่ายของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงจะสูงกว่ามอเตอร์แบบมีแปรงเล็กน้อย เนื่องจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่านทั้งหมดมีตลับลูกปืนและโดยทั่วไปแล้วจะมีคุณภาพสูงกว่า

การทดสอบได้แสดงให้เห็น:
คันพร้อมสกรู 8x6 = 754 กรัม,
รอบต่อนาที = 11550 รอบต่อนาที,
การใช้พลังงาน = 9 วัตต์(ไม่มีสกรู) , 101 วัตต์(พร้อมสกรู)

พลังและประสิทธิภาพ

สามารถคำนวณกำลังได้ดังนี้
1) กำลังในกลศาสตร์คำนวณโดยสูตรต่อไปนี้: N=F*vโดยที่ F คือแรงและ v คือความเร็ว แต่เนื่องจากสกรูอยู่ในสถานะคงที่ จึงไม่มีการเคลื่อนไหวใดๆ ยกเว้นการหมุน หากติดตั้งมอเตอร์นี้ในโมเดลเครื่องบิน จะสามารถวัดความเร็วได้ (เท่ากับ 12 m / s) และคำนวณกำลังที่มีประโยชน์:
N มีประโยชน์ \u003d 7.54 * 12 \u003d 90.48 วัตต์
2) ประสิทธิภาพ มอเตอร์ไฟฟ้าหาได้ตามสูตรดังนี้ ประสิทธิภาพ = N มีประโยชน์ / N ที่ใช้ไป * 100%, ที่ไหน ค่าใช้จ่าย N = 101 วัตต์
ประสิทธิภาพ= 90.48/101 *100%= 90%
โดยเฉลี่ยแล้ว ประสิทธิภาพของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีจริงและผันผวนประมาณ 90% (ประสิทธิภาพสูงสุดที่มอเตอร์ประเภทนี้ทำได้คือ 99.68% )

ข้อมูลจำเพาะของเครื่องยนต์:

แรงดันไฟฟ้า: 11.1 โวลต์
มูลค่าการซื้อขาย: 11550 รอบต่อนาที
กระแสไฟสูงสุด: 15A
พลัง: 200 วัตต์
แรงขับ: 754 กรัม (สกรู 8x6)

บทสรุป:

ราคาของทุกสิ่งขึ้นอยู่กับขนาดของการผลิต ผู้ผลิตมอเตอร์ไร้แปรงถ่านกำลังทวีคูณเหมือนเห็ดหลังฝนตก ดังนั้น ฉันอยากจะเชื่อว่าในอนาคตอันใกล้นี้ ราคาของคอนโทรลเลอร์และมอเตอร์ไร้แปรงถ่านจะลดลง เนื่องจากราคาตกจากอุปกรณ์ควบคุมวิทยุ ... ความเป็นไปได้ของไมโครอิเล็กทรอนิกส์กำลังขยายตัวทุกวัน ขนาดและน้ำหนักของตัวควบคุมค่อยๆ ลดลง . สามารถสันนิษฐานได้ว่าในอนาคตอันใกล้นี้ตัวควบคุมจะถูกสร้างขึ้นโดยตรงในเครื่องยนต์! บางทีเราอาจจะมีชีวิตอยู่เพื่อดูวันนี้...

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้รับการปรับปรุงน้ำหนักต่อกิโลกรัม (ของตัวเอง) และความเร็วในการหมุนที่หลากหลาย ประสิทธิภาพของโรงไฟฟ้าแห่งนี้ก็น่าประทับใจเช่นกัน เป็นสิ่งสำคัญที่สัญญาณรบกวนวิทยุจะไม่ถูกปล่อยออกมาจากการติดตั้ง วิธีนี้ทำให้คุณสามารถวางอุปกรณ์ที่ไวต่อสัญญาณรบกวนข้างๆ ได้ โดยไม่ต้องกลัวว่าระบบทั้งหมดจะทำงานได้อย่างถูกต้อง

คุณสามารถจัดตำแหน่งและใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้แม้ในน้ำ ซึ่งจะไม่ส่งผลกระทบในทางลบ นอกจากนี้ การออกแบบยังให้ตำแหน่งในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ควรพิจารณาตำแหน่งของชุดควบคุมล่วงหน้า โปรดจำไว้ว่าด้วยการทำงานอย่างระมัดระวังของโรงไฟฟ้าเท่านั้นจึงจะสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพและราบรื่นในการผลิตของคุณเป็นเวลาหลายปี

โหมดการทำงานระยะยาวและระยะสั้นเป็นโหมดหลักสำหรับฐานข้อมูล ตัวอย่างเช่น สำหรับบันไดเลื่อนหรือสายพานลำเลียง รอบการทำงานที่ยาวนานนั้นเหมาะสม ซึ่งมอเตอร์จะทำงานแบบคงที่เป็นเวลานานหลายชั่วโมง สำหรับการใช้งานระยะยาว มีการถ่ายเทความร้อนภายนอกเพิ่มขึ้น: การปล่อยความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมจะต้องมากกว่าการปล่อยความร้อนภายในของโรงไฟฟ้า

ในการทำงานระยะสั้น เครื่องยนต์ไม่ควรมีเวลาให้ความร้อนถึงอุณหภูมิสูงสุดระหว่างการทำงาน กล่าวคือ ต้องปิดก่อนเวลานี้ ในช่วงพักระหว่างการเปิดเครื่องและการทำงานของเครื่องยนต์ จะต้องมีเวลาทำให้เย็นลง นี่คือการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในกลไกการยก เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ไดร์เป่า ไดร์เป่าผม และอุปกรณ์ไฟฟ้าสมัยใหม่อื่นๆ

ความต้านทานของขดลวดมอเตอร์สัมพันธ์กับค่าสัมประสิทธิ์ การกระทำที่เป็นประโยชน์โรงไฟฟ้า. ประสิทธิภาพสูงสุดสามารถทำได้ด้วยความต้านทานขดลวดต่ำสุด

ขีดสุด แรงดันใช้งาน- นี่คือแรงดันไฟฟ้าจำกัดที่สามารถนำไปใช้กับขดลวดสเตเตอร์ของโรงไฟฟ้าได้ แรงดันใช้งานสูงสุดเกี่ยวข้องโดยตรงกับ ความเร็วสูงสุดมอเตอร์และค่าสูงสุดของกระแสไฟที่คดเคี้ยว ค่าสูงสุดของกระแสที่คดเคี้ยวถูกจำกัดโดยความเป็นไปได้ของการเกิดความร้อนสูงเกินไปของขดลวด ด้วยเหตุผลนี้เองที่เงื่อนไขทางเลือกแต่แนะนำสำหรับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าคืออุณหภูมิติดลบ สิ่งแวดล้อม. ช่วยให้คุณชดเชยความร้อนสูงเกินไปของโรงไฟฟ้าได้อย่างมากและเพิ่มระยะเวลาในการทำงาน

กำลังเครื่องยนต์สูงสุดคือกำลังสูงสุดที่ระบบสามารถทำได้ภายในไม่กี่วินาที เป็นมูลค่าการพิจารณาว่า งานยาวมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีกำลังสูงสุดย่อมนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของระบบและความล้มเหลวในการทำงาน

พิกัดกำลังคือพลังที่สามารถพัฒนาได้ จุดไฟในช่วงเวลาที่ได้รับอนุญาตตามระยะเวลาของการดำเนินการที่ประกาศโดยผู้ผลิต (หนึ่งรายการ)

มุมเลื่อนเฟสมีให้ในมอเตอร์เนื่องจากจำเป็นต้องชดเชยความล่าช้าในการเปลี่ยนเฟส

ในบทความนี้ เราอยากจะพูดถึงวิธีที่เราสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าตั้งแต่เริ่มต้น ตั้งแต่แนวคิดและต้นแบบแรกไปจนถึงมอเตอร์ที่ผ่านการทดสอบทั้งหมด หากบทความนี้ดูน่าสนใจสำหรับคุณ เราจะแยกรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับขั้นตอนของงานของเราที่คุณสนใจมากที่สุด

ในภาพจากซ้ายไปขวา: โรเตอร์, สเตเตอร์, ชุดมอเตอร์บางส่วน, ชุดมอเตอร์

บทนำ

ทุกวันนี้ ต้องขอบคุณการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่และการเกิดขึ้นของแม่เหล็กอันทรงพลังจากโลหะแรร์เอิร์ธ จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างมอเตอร์ไฟฟ้า "ไร้แปรงถ่าน" ที่มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาในเวลาเดียวกัน ในขณะเดียวกัน เนื่องจากความเรียบง่ายของการออกแบบ มอเตอร์เหล่านี้จึงเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่น่าเชื่อถือที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา เกี่ยวกับการสร้างมอเตอร์ดังกล่าวและจะกล่าวถึงในบทความนี้

คำอธิบายมอเตอร์

เราพิมพ์มอเตอร์ดังกล่าวตัวแรกบนเครื่องพิมพ์ 3 มิติเพื่อทดลอง แทนที่จะใช้แผ่นพิเศษที่ทำจากเหล็กไฟฟ้า เราใช้พลาสติกธรรมดาสำหรับตัวเรือนโรเตอร์และแกนสเตเตอร์ที่ขดลวดทองแดง แม่เหล็กนีโอไดเมียมของส่วนสี่เหลี่ยมได้รับการแก้ไขบนโรเตอร์ โดยธรรมชาติแล้วมอเตอร์ดังกล่าวไม่สามารถออกได้ พลังสูงสุด. อย่างไรก็ตาม มันก็เพียงพอแล้วสำหรับมอเตอร์ที่จะหมุนได้ถึง 20k รอบต่อนาที หลังจากนั้นพลาสติกก็ทนไม่ไหว และโรเตอร์ของมอเตอร์ก็ขาดออกจากกัน และแม่เหล็กก็กระจัดกระจายไปทั่ว การทดลองนี้เป็นแรงบันดาลใจให้เราสร้างเครื่องยนต์ที่เต็มเปี่ยม

ต้นแบบหลายต้น

เราสร้างโรเตอร์ของมอเตอร์ใหม่จากแม่เหล็กนีโอไดเมียมรูปทรงกระบอกเดียว แม่เหล็กติดกาวด้วยอีพ็อกซี่กับด้ามกลึงจากเหล็กกล้าเครื่องมือในโรงงานนำร่อง

เราตัดสเตเตอร์ด้วยเลเซอร์จากชุดแผ่นเหล็กหม้อแปลงหนา 0.5 มม. จากนั้นแต่ละจานก็เคลือบเงาอย่างระมัดระวัง จากนั้นจึงทำการติดกาวสเตเตอร์ที่เสร็จแล้วเข้าด้วยกันจากจานประมาณ 50 แผ่น เพลตถูกเคลือบเงาเพื่อหลีกเลี่ยงการลัดวงจรระหว่างแผ่นทั้งสอง และเพื่อแยกการสูญเสียพลังงานเนื่องจากกระแสฟูโกต์ที่อาจเกิดขึ้นในสเตเตอร์

ตัวเรือนมอเตอร์ทำจากชิ้นส่วนอะลูมิเนียมสองชิ้นในรูปของภาชนะ สเตเตอร์แน่น เคสอลูมิเนียมและยึดติดกับผนังได้ดี การออกแบบนี้ให้ ระบายความร้อนได้ดีเครื่องยนต์.

การวัดประสิทธิภาพ

องค์ประกอบหลักของขาตั้งเป็นภาระหนักในรูปแบบของเครื่องซักผ้า ในระหว่างการวัด มอเตอร์จะหมุนภาระที่กำหนดและ ความเร็วเชิงมุมและความเร่ง คำนวณกำลังขับและแรงบิดของมอเตอร์

เพื่อวัดความเร็วของการหมุนของโหลด แม่เหล็กคู่หนึ่งบนเพลาและแม่เหล็ก เซ็นเซอร์ดิจิตอล A3144 ขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์ห้องโถง แน่นอน มันเป็นไปได้ที่จะวัดการหมุนรอบด้วยพัลส์โดยตรงจากขดลวดของมอเตอร์ตั้งแต่ มอเตอร์นี้เป็นแบบซิงโครนัส อย่างไรก็ตาม ตัวเลือกที่มีเซ็นเซอร์มีความน่าเชื่อถือมากกว่าและจะทำงานแม้ที่ความเร็วต่ำมาก ซึ่งพัลส์จะไม่สามารถอ่านได้

นอกจากการปฏิวัติ สแตนด์ของเราสามารถวัดพารามิเตอร์ที่สำคัญอีกหลายตัว:

• จ่ายกระแสไฟ (สูงถึง 30A) โดยใช้เซ็นเซอร์ปัจจุบันตามเอฟเฟกต์ฮอลล์ ACS712;
• แรงดันไฟฟ้า วัดโดยตรงผ่าน ADC ของไมโครคอนโทรลเลอร์ ผ่านตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า
• อุณหภูมิภายใน/ภายนอกมอเตอร์ อุณหภูมิวัดโดยใช้ความต้านทานความร้อนของเซมิคอนดักเตอร์

ส่งผลให้จุดยืนของเราสามารถวัดได้ตลอดเวลา ลักษณะดังต่อไปนี้เครื่องยนต์:

• บริโภคในปัจจุบัน;
• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้;
• การใช้พลังงาน;
• กำลังขับ;
• การหมุนเพลา
• ชั่วขณะบนเพลา
• พลังงานที่ทิ้งไว้ในความร้อน
• อุณหภูมิภายในมอเตอร์

ผลการทดสอบ

จากนั้นมอเตอร์ของเราก็ได้รับการทดสอบแล้ว โดยธรรมชาติแล้ว เขาสามารถแสดงประสิทธิภาพที่ดีขึ้น (65% เทียบกับ 45%) และในขณะเดียวกันก็แสดงประสิทธิภาพได้ดีกว่า (1200 เทียบกับ 250 กรัมต่อซม.) มากกว่า มอเตอร์ธรรมดา. การวัดอุณหภูมิยังให้เพียงพอ ผลลัพธ์ที่ดีในระหว่างการทดสอบ มอเตอร์ไม่ร้อนเกิน 80 องศา

แต่เมื่อ ช่วงเวลานี้การวัดยังไม่สิ้นสุด เราไม่สามารถวัดมอเตอร์ในช่วง RPM ทั้งหมดได้เนื่องจากข้อจำกัดของแหล่งจ่ายไฟ นอกจากนี้เรายังต้องเปรียบเทียบมอเตอร์ของเรากับมอเตอร์ที่คล้ายกันของคู่แข่งและทดสอบ "ในสนามรบ" ในการแข่งรถ รถบังคับวิทยุและแข่งขัน

หลักการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน กระแสตรง(BKDP) เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว และมอเตอร์ไร้แปรงถ่านก็เป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับโซลูชั่นแบบเดิมๆ มาโดยตลอด อย่างไรก็ตามเรื่องนี้เช่น รถยนต์ไฟฟ้าเฉพาะในศตวรรษที่ 21 เท่านั้นที่พวกเขาพบว่ามีการใช้เทคโนโลยีอย่างกว้างขวาง ปัจจัยชี้ขาดในการแนะนำอย่างแพร่หลายคือการลดต้นทุนของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมไดรฟ์ BDKP ได้หลายเท่า

ปัญหามอเตอร์สะสม

ในระดับพื้นฐาน งานของมอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ คือการแปลง พลังงานไฟฟ้าเป็นเครื่องกล มีสองปรากฏการณ์ทางกายภาพหลักที่อยู่เบื้องหลังการออกแบบเครื่องจักรไฟฟ้า:

เครื่องยนต์ได้รับการออกแบบในลักษณะที่สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นบนแม่เหล็กแต่ละอันมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกันเสมอ ทำให้โรเตอร์หมุนได้ มอเตอร์กระแสตรงแบบดั้งเดิมประกอบด้วยสี่ส่วนหลัก:

• สเตเตอร์ (องค์ประกอบคงที่พร้อมวงแหวนแม่เหล็ก);
• สมอ (องค์ประกอบหมุนด้วยขดลวด);
• แปรงถ่าน
• นักสะสม

การออกแบบนี้ให้การหมุนของกระดองและตัวสับเปลี่ยนบนเพลาเดียวกันที่สัมพันธ์กับแปรงแบบตายตัว กระแสไหลจากแหล่งกำเนิดผ่านสปริงโหลด การติดต่อที่ดีแปรงไปยังเครื่องสับเปลี่ยนที่จ่ายกระแสไฟฟ้าระหว่างขดลวดกระดอง สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นในช่วงหลังมีปฏิสัมพันธ์กับแม่เหล็กสเตเตอร์ซึ่งทำให้สเตเตอร์หมุน

ข้อเสียเปรียบหลักของมอเตอร์แบบดั้งเดิมคือการสัมผัสทางกลบนแปรงไม่สามารถทำได้โดยไม่มีแรงเสียดทาน เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ปัญหาก็จะยิ่งเด่นชัดขึ้น ชุดสะสมจะเสื่อมสภาพตามกาลเวลา นอกจากนี้ ยังมีแนวโน้มที่จะเกิดประกายไฟ และสามารถทำให้เกิดไอออนในอากาศโดยรอบได้ ดังนั้นแม้จะมีความเรียบง่ายและต้นทุนการผลิตต่ำ มอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวมีข้อเสียที่ผ่านไม่ได้:

• การสึกหรอของแปรง;
• การรบกวนทางไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากการเกิดประกายไฟ
• ข้อจำกัดใน ความเร็วสูงสุด;
• ความยากลำบากในการระบายความร้อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าที่หมุนได้

การปรากฏตัวของเทคโนโลยีโปรเซสเซอร์และทรานซิสเตอร์กำลังทำให้นักออกแบบละทิ้งยูนิตสวิตช์ทางกลและเปลี่ยนบทบาทของโรเตอร์และสเตเตอร์ในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง

หลักการทำงานของ BDKP

ในมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่มีแปรงซึ่งแตกต่างจากรุ่นก่อน บทบาทของสวิตช์เชิงกลดำเนินการโดยตัวแปลงอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้สามารถใช้วงจร "ภายใน - ออก" ของ BDKP ได้ - ขดลวดจะอยู่ที่สเตเตอร์ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ตัวสะสม

กล่าวอีกนัยหนึ่งหลัก ความแตกต่างพื้นฐานระหว่าง เครื่องยนต์คลาสสิคและ BDCT ในนั้นแทนที่จะเป็นแม่เหล็กอยู่กับที่และขดลวดหมุน อย่างหลังประกอบด้วยขดลวดอยู่กับที่และแม่เหล็กหมุน แม้ว่าการสลับตัวเองจะเกิดขึ้นในลักษณะเดียวกัน แต่การใช้งานจริงในไดรฟ์แบบไม่มีแปรงนั้นซับซ้อนกว่ามาก

ปัญหาหลักคือการควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรงที่แม่นยำซึ่งเกี่ยวข้องกับ ลำดับที่ถูกต้องและความถี่การสลับของขดลวดแต่ละส่วน ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้อย่างสร้างสรรค์ก็ต่อเมื่อสามารถกำหนดตำแหน่งปัจจุบันของโรเตอร์ได้อย่างต่อเนื่อง

ข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลทางอิเล็กทรอนิกส์ได้มาจากสองวิธี:

• การตรวจจับตำแหน่งที่แน่นอนของเพลา
• การวัดแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์

ในการดำเนินการควบคุมในวิธีแรก มักใช้คู่ออปติคัลคู่หรือเซ็นเซอร์ Hall ที่ยึดกับสเตเตอร์ซึ่งตอบสนองต่อฟลักซ์แม่เหล็กของโรเตอร์ ข้อได้เปรียบหลัก ระบบที่คล้ายกันการรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของเพลาคือประสิทธิภาพแม้ในเวลาที่มาก ความเร็วต่ำและพักผ่อน

การควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์ในการประเมินแรงดันไฟฟ้าในคอยส์นั้นต้องมีการหมุนโรเตอร์อย่างน้อยที่สุด ดังนั้นในการออกแบบดังกล่าวจึงมีโหมดการสตาร์ทเครื่องยนต์ด้วยความเร็วซึ่งสามารถประมาณแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดได้และสถานะที่เหลือจะถูกทดสอบโดยการวิเคราะห์ผลกระทบของสนามแม่เหล็กต่อพัลส์ทดสอบปัจจุบันที่ผ่าน ขดลวด

แม้จะมีปัญหาเชิงโครงสร้างที่กล่าวมาทั้งหมด มอเตอร์ไร้แปรงถ่านกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากประสิทธิภาพและคุณลักษณะที่นักสะสมไม่สามารถเข้าถึงได้ รายการสั้น ๆ ของข้อดีหลักของ BDKP เหนือคลาสสิกมีลักษณะดังนี้:

• ไม่มีการสูญเสียพลังงานทางกลเนื่องจากการเสียดสีของแปรง
• การทำงานที่ไม่มีเสียงเปรียบเทียบ
• ความเร่งและความเร่งของการหมุนที่ง่ายเนื่องจากความเฉื่อยต่ำของโรเตอร์
• ความแม่นยำในการควบคุมการหมุน
• ความเป็นไปได้ของการจัดระบบระบายความร้อนเนื่องจากการนำความร้อน
• ความสามารถในการทำงานด้วยความเร็วสูง
• ความทนทานและความน่าเชื่อถือ

แอปพลิเคชั่นและโอกาสที่ทันสมัย

มีอุปกรณ์มากมายที่เวลาทำงานที่เพิ่มขึ้นเป็นสิ่งสำคัญ ในอุปกรณ์ดังกล่าว การใช้ BDCT นั้นสมเหตุสมผลเสมอ แม้ว่าจะมีค่อนข้างมากก็ตาม ค่าใช้จ่ายสูง. อาจเป็นน้ำและ ปั๊มเชื้อเพลิง, คูลลิ่งเทอร์ไบน์สำหรับเครื่องปรับอากาศและเครื่องยนต์ เป็นต้น มอเตอร์ไร้แปรงถ่านใช้กับไฟฟ้าได้หลายรุ่น ยานพาหนะ. ปัจจุบัน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้รับความสนใจอย่างมากจากอุตสาหกรรมยานยนต์

BDCT เหมาะอย่างยิ่งสำหรับไดรฟ์ขนาดเล็กที่ทำงานใน เงื่อนไขที่ยากลำบากหรือด้วยความแม่นยำสูง: เครื่องป้อนและสายพานลำเลียง, หุ่นยนต์อุตสาหกรรม, ระบบกำหนดตำแหน่ง มีบางพื้นที่ที่มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีอิทธิพลเหนือคู่แข่ง: ฮาร์ดไดรฟ์, ปั๊ม, พัดลมเงียบ, เครื่องใช้ไฟฟ้าขนาดเล็ก, ไดรฟ์ CD / DVD น้ำหนักเบาและกำลังสูงทำให้ BDCT เป็นพื้นฐานสำหรับการผลิตเครื่องมือช่างไร้สายที่ทันสมัย

อาจกล่าวได้ว่าขณะนี้มีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านไดรฟ์ไฟฟ้า ราคาที่ลดลงอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลทำให้เกิดกระแสการใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านอย่างแพร่หลายเพื่อทดแทนมอเตอร์แบบเดิม

มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์ไฟฟ้าไร้แปรงถ่านเข้ามาสร้างแบบจำลองในช่วง 5-7 ปีที่ผ่านมา ต่างจากมอเตอร์คอลเลคเตอร์ตรงที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสสลับสามเฟส มอเตอร์ไร้แปรงถ่านทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในช่วง RPM ที่กว้างขึ้นและมีประสิทธิภาพมากกว่า การออกแบบมอเตอร์นั้นง่ายกว่า ไม่มีชุดแปรง และไม่จำเป็นต้องมี ซ่อมบำรุง. เราสามารถพูดได้ว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่านแทบไม่สึกหรอ ค่าใช้จ่ายของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงจะสูงกว่ามอเตอร์แบบมีแปรงเล็กน้อย เนื่องจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่านทั้งหมดมีตลับลูกปืนและโดยทั่วไปแล้วจะมีคุณภาพสูงกว่า แม้ว่าช่องว่างราคาระหว่างมอเตอร์ที่มีแปรงถ่านที่ดีและมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในระดับเดียวกันนั้นไม่ใหญ่มาก

ตามการออกแบบ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ผู้บุกรุก (ออกเสียงว่า "ผู้บุกรุก") และกลุ่มผู้วิ่งหนี (ออกเสียงว่า "ผู้วิ่งหนี") มอเตอร์ของกลุ่มแรกมีขดลวดอยู่บนพื้นผิวด้านในของตัวเรือน และโรเตอร์แม่เหล็กหมุนอยู่ภายใน มอเตอร์ของกลุ่มที่สอง - "ผู้แซงหน้า" มีขดลวดคงที่ภายในมอเตอร์ซึ่งตัวเรือนหมุนด้วยแม่เหล็กถาวรที่วางอยู่บนผนังด้านใน จำนวนขั้วแม่เหล็กที่ใช้ในมอเตอร์ไร้แปรงถ่านอาจแตกต่างกันไป จากจำนวนเสา คุณสามารถตัดสินแรงบิดและความเร็วของเครื่องยนต์ได้ มอเตอร์ที่มีโรเตอร์สองขั้วมีความเร็วในการหมุนสูงสุดที่แรงบิดต่ำสุด มอเตอร์เหล่านี้สามารถเป็น "ผู้บุกเบิก" โดยการออกแบบเท่านั้น มอเตอร์ดังกล่าวมักจะขายพร้อมเฟืองดาวเคราะห์อยู่แล้ว เนื่องจากรอบการหมุนของใบพัดสูงเกินไปสำหรับการหมุนโดยตรงของใบพัด บางครั้งใช้มอเตอร์ดังกล่าวโดยไม่มีกระปุกเกียร์ ตัวอย่างเช่น ใช้กับเครื่องบินจำลองการแข่งรถ มอเตอร์ที่มีเสาจำนวนมากมี ความเร็วต่ำหมุนแต่แรงบิดมากขึ้น มอเตอร์ดังกล่าวอนุญาตให้ใช้ใบพัดขนาดใหญ่โดยไม่ต้องใช้กระปุกเกียร์ โดยทั่วไป ใบพัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และระยะพิทช์น้อยที่ความเร็วรอบค่อนข้างต่ำจะให้แรงขับมากกว่า แต่รายงานแบบจำลอง ความเร็วต่ำ, ในขณะที่ใบพัดขนาดเล็กที่มีระยะพิทช์สูงบน เรฟสูงจัดเตรียม ความเร็วสูงด้วยแรงขับที่ค่อนข้างน้อย ดังนั้น มอเตอร์แบบหลายขั้วจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นที่ต้องการอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักสูงและมอเตอร์สองขั้วที่ไม่มีกระปุกเกียร์จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นความเร็วสูง สำหรับการเลือกเครื่องยนต์และใบพัดสำหรับรุ่นใดรุ่นหนึ่งที่แม่นยำยิ่งขึ้น คุณสามารถใช้โปรแกรม MotoCalc พิเศษได้

เนื่องจากมอเตอร์ไร้แปรงถ่านขับเคลื่อนโดยกระแสสลับ จึงจำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษ (ตัวควบคุม) เพื่อทำงาน ซึ่งจะแปลงกระแสตรงจากแบตเตอรี่เป็นกระแสสลับ ESC สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่านเป็นอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งช่วยให้คุณควบคุมทุกสิ่งที่สำคัญได้ พารามิเตอร์ที่สำคัญเครื่องยนต์. พวกเขาอนุญาตให้ไม่เพียง แต่เปลี่ยนความเร็วและทิศทางของมอเตอร์ แต่ยังช่วยให้เรียบหรือ .ขึ้นอยู่กับความต้องการ เริ่มกะทันหันการจำกัดกระแสไฟสูงสุด ฟังก์ชัน "เบรก" และการตั้งค่าเครื่องยนต์ละเอียดอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งตามความต้องการของผู้สร้างโมเดล ในการตั้งโปรแกรมคอนโทรลเลอร์ อุปกรณ์จะใช้เชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์หรือใน สภาพสนามสามารถทำได้โดยใช้เครื่องส่งสัญญาณและจัมเปอร์พิเศษ

มีผู้ผลิตมอเตอร์แบบไม่มีแปรงและอุปกรณ์ควบคุมจำนวนมากสำหรับพวกเขา โครงสร้างและขนาด มอเตอร์ไร้แปรงถ่านก็มีความแตกต่างกันอย่างมาก นอกจากนี้, การผลิตอิสระมอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่ใช้ชิ้นส่วนจากไดรฟ์ซีดีและมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับอุตสาหกรรมอื่นๆ ได้กลายเป็นสิ่งที่พบเห็นได้ทั่วไปในช่วงไม่กี่ครั้งที่ผ่านมา บางทีอาจเป็นเพราะเหตุนี้เองที่มอเตอร์ไร้แปรงถ่านในปัจจุบันจึงไม่มีการจัดประเภททั่วไปที่ใกล้เคียงกันเช่นเดียวกับตัวสะสม มาสรุปกันสั้นๆ ทุกวันนี้ มอเตอร์แบบมีแปรงถ่านส่วนใหญ่จะใช้กับรุ่นงานอดิเรกราคาประหยัด หรือรุ่นสปอร์ตระดับเริ่มต้น มอเตอร์เหล่านี้มีราคาไม่แพง ใช้งานง่าย และยังคงเป็นมอเตอร์ไฟฟ้ารุ่นยอดนิยม พวกเขากำลังถูกแทนที่ด้วยมอเตอร์แบบไม่มีแปรง ปัจจัยที่ จำกัด เพียงอย่างเดียวคือราคาของพวกเขา ร่วมกับหน่วยงานกำกับดูแล มอเตอร์ไร้แปรงถ่านค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น 30-70% อย่างไรก็ตาม ราคาสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และมอเตอร์กำลังลดลง และการเคลื่อนตัวของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบสะสมจากการสร้างแบบจำลองอย่างค่อยเป็นค่อยไปนั้นเป็นเพียงเรื่องของเวลาเท่านั้น

AVR492: AT90PWM3 การควบคุมมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน

คุณสมบัติที่โดดเด่น:

• ข้อมูลทั่วไปเกี่ยวกับ BKEPT
• ใช้ตัวควบคุมเวทีกำลัง
• การใช้ฮาร์ดแวร์
• ตัวอย่างรหัสโปรแกรม

บทนำ

บันทึกการใช้งานนี้อธิบายวิธีการใช้การควบคุมมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่าน (BCEM) โดยใช้ตัวเข้ารหัสตามไมโครคอนโทรลเลอร์ AT90PWM3 AVR

แกน AVR ประสิทธิภาพสูงของไมโครคอนโทรลเลอร์ซึ่งประกอบด้วยตัวควบคุมระยะกำลัง ช่วยให้คุณติดตั้งอุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านความเร็วสูงได้

เอกสารนี้ให้คำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับหลักการทำงาน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านกระแสตรงและการควบคุม BKEPT ในโหมดสัมผัสได้รับการพิจารณาอย่างละเอียดและให้คำอธิบาย แผนภูมิวงจรรวมการพัฒนาอ้างอิง ATAVRMC100 ซึ่งใช้บันทึกการใช้งานเหล่านี้

มีการกล่าวถึงการใช้งานซอฟต์แวร์ด้วยลูปควบคุมที่ใช้ซอฟต์แวร์ตามตัวควบคุม PID เพื่อควบคุมกระบวนการเปลี่ยน ส่อให้เห็นถึงการใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งตามเอฟเฟกต์ฮอลล์เท่านั้น

หลักการทำงาน

ขอบเขตของการใช้ BKEPT นั้นเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องซึ่งเกิดจากข้อดีหลายประการ:

1. ไม่มีชุดประกอบที่หลากหลายซึ่งทำให้การบำรุงรักษาง่ายขึ้นหรือลดลง
2. รุ่นมากกว่า ระดับต่ำเสียงอะคูสติกและไฟฟ้าเมื่อเทียบกับสากล เครื่องยนต์สะสมกระแสตรง.
3. ความสามารถในการทำงานในสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตราย (กับผลิตภัณฑ์ที่ติดไฟได้)
4. สมดุลที่ดีระหว่างน้ำหนักและกำลัง...

มอเตอร์ประเภทนี้มีความเฉื่อยเล็กน้อยของโรเตอร์ tk ขดลวดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ สวิตช์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ โมเมนต์สวิตชิ่งถูกกำหนดโดยข้อมูลจากเซ็นเซอร์ตำแหน่ง หรือโดยการวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าด้านหลังที่เกิดจากขดลวด

เมื่อควบคุมโดยใช้เซ็นเซอร์ BKEPT จะประกอบด้วยสามส่วนหลัก: สเตเตอร์ โรเตอร์ และเซ็นเซอร์ฮอลล์

สเตเตอร์ของ BKEPT แบบสามเฟสแบบคลาสสิกประกอบด้วยสามขดลวด ในมอเตอร์จำนวนมาก ขดลวดจะถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนเพื่อลดการกระเพื่อมของแรงบิด

รูปที่ 1 แสดงวงจรไฟฟ้าเทียบเท่าสเตเตอร์ ประกอบด้วยสามขดลวด ซึ่งแต่ละอันประกอบด้วยสามองค์ประกอบที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม: การเหนี่ยวนำ ความต้านทาน และแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ

โรเตอร์ BKEPT ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรจำนวนเท่ากัน จำนวนขั้วแม่เหล็กในโรเตอร์ยังส่งผลต่อขนาดพิทช์และแรงบิดกระเพื่อม ยิ่งจำนวนเสามาก ขนาดขั้นตอนการหมุนจะเล็กลงและแรงบิดกระเพื่อมน้อยลง สามารถใช้ได้ แม่เหล็กถาวรด้วยเสา 1..5 คู่ ในบางกรณี จำนวนคู่ขั้วจะเพิ่มขึ้นเป็น 8 (รูปที่ 2)

ขดลวดถูกติดตั้งอย่างถาวรและแม่เหล็กจะหมุน โรเตอร์ BKEPT มีลักษณะเฉพาะด้วยน้ำหนักที่เบากว่าเมื่อเทียบกับโรเตอร์ทั่วไป มอเตอร์สากลกระแสตรงซึ่งขดลวดอยู่บนโรเตอร์

ฮอลล์เซนเซอร์

ในการประเมินตำแหน่งของโรเตอร์ เซ็นเซอร์ Hall สามตัวจะถูกสร้างขึ้นในตัวเรือนมอเตอร์ เซ็นเซอร์ถูกติดตั้งที่มุม 120 °ซึ่งกันและกัน ด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์เหล่านี้ จึงสามารถดำเนินการสวิตช์ต่างๆ ได้ 6 แบบ

การสลับเฟสขึ้นอยู่กับสถานะของเซ็นเซอร์ Hall

แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดจะเปลี่ยนไปหลังจากเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ที่ การดำเนินการที่ถูกต้องสวิตช์ซิงโครไนซ์ แรงบิดยังคงประมาณคงที่และสูง

การสลับเฟส

เพื่อวัตถุประสงค์ในการอธิบายอย่างง่ายของการทำงานของ BKEPT สามเฟส เราจะพิจารณาเฉพาะรุ่นที่มีสามขดลวดเท่านั้น ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ การสลับเฟสขึ้นอยู่กับค่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องที่ใช้กับขดลวดของมอเตอร์ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นและเริ่มการหมุน ที่พบมากที่สุดและ ด้วยวิธีง่ายๆตัวควบคุมสวิตชิ่งที่ใช้ควบคุม BKEPT เป็นวงจรเปิด-ปิด โดยที่ขดลวดนำกระแสหรือไม่ทำ ในคราวเดียวสามารถจ่ายไฟได้เพียงสองขดลวดและขดลวดที่สามยังคงปิดอยู่ การต่อขดลวดเข้ากับรางไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าไหล วิธีนี้เรียกว่าการสลับคีย์สโตนหรือการเปลี่ยนบล็อก

ในการควบคุม BKEPT จะใช้น้ำตกพลังงานที่ประกอบด้วย 3 ฮาล์ฟบริดจ์ ไดอะแกรมสเตจกำลังแสดงในรูปที่ 4

ตามค่าที่อ่านได้ของเซ็นเซอร์ Hall จะกำหนดว่าควรปิดปุ่มใด

บ้าน » งานร่างกาย » มอเตอร์ซิงโครนัสไร้แปรงถ่าน มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน เซ็นเซอร์และการขาดหายไป