มอเตอร์ไร้แปรงถ่านแบบไร้แปรง ภาพรวมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน: ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้ มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามเฟส

เมื่อเร็ว ๆ นี้มอเตอร์ไร้แปรงได้กลายเป็นที่นิยมมากขึ้นเรื่อย ๆ กระแสตรง. มีการใช้อย่างแข็งขันในเครื่องมือวัด การแพทย์ทางอุตสาหกรรมและระบบอัตโนมัติในครัวเรือนตลอดจนในเครื่องมือวัด มอเตอร์ประเภทนี้ทำงานโดยไม่ต้องใช้แปรง การสลับทั้งหมดดำเนินการโดยใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ประโยชน์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีข้อดีหลายประการที่กำหนดขอบเขตการใช้งาน พวกเขามีผลงานที่ดีที่สุด แรงบิดของพวกเขาสูงกว่า .มาก เครื่องยนต์ธรรมดา. การออกแบบแบบไร้แปรงถ่านมีคุณลักษณะที่สูงกว่า ลักษณะไดนามิกและปัจจัยด้านประสิทธิภาพ

ประโยชน์อื่นๆ ได้แก่ การทำงานที่เงียบขึ้น อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น และความเร็วในการหมุนที่สูงขึ้น ขนาดมอเตอร์ต่ออัตราส่วนแรงบิดสูงกว่าชนิดอื่นๆ นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในพื้นที่ที่ขนาดและน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ

หลักการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

หลักการทำงานขึ้นอยู่กับสนามแม่เหล็กที่เกิดจากสเตเตอร์และโรเตอร์ซึ่งมีความเร็วในการหมุนเท่ากัน ไม่มีสิ่งที่เรียกว่าลักษณะการเลื่อนของ มอเตอร์เหนี่ยวนำ. การกำหนดค่าของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงเป็นแบบเฟสเดียว สองเฟส หรือสามเฟส จำนวนขดลวดในสเตเตอร์ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ แพร่หลายที่สุดในทุกพื้นที่ได้รับมอเตอร์สามเฟส

อุปกรณ์มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ตัวอย่างเช่น พิจารณาสามเฟสที่ได้รับความนิยมมากที่สุด มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน. มีสเตเตอร์ทำจากเหล็กเคลือบในร่องที่วางขดลวด มอเตอร์ประเภทนี้ส่วนใหญ่มีสามขดลวดเชื่อมต่อกันเป็นดาว

โรเตอร์เป็นแม่เหล็กถาวรที่มีขั้ว 2 ถึง 8 คู่ ในเวลาเดียวกันขั้วใต้และขั้วเหนือสลับกัน โรเตอร์ทำจากวัสดุแม่เหล็กพิเศษที่ให้ความหนาแน่นของสนามแม่เหล็กที่ต้องการ ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือแม่เหล็กเฟอร์ไรต์ซึ่ง แม่เหล็กถาวร.

ไม่เหมือน มอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไป, มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านถูกสับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ นี่เป็นเพราะความจำเป็นในการจ่ายแรงดันไฟให้กับขดลวดสเตเตอร์อย่างสม่ำเสมอ ในขณะเดียวกัน ก็จำเป็นต้องรู้ว่าโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งใด ตำแหน่งนี้กำหนดโดยเซ็นเซอร์ Hall ซึ่งให้สัญญาณสูงหรือต่ำ ขึ้นอยู่กับว่าขั้วใดเคลื่อนผ่านใกล้องค์ประกอบที่มีความไวสูง

เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงไร้แปรงถ่าน

เครื่องใช้ในครัวเรือนและทางการแพทย์ การสร้างแบบจำลองทางอากาศ ไดรฟ์ปิดท่อสำหรับท่อส่งก๊าซและน้ำมัน - อยู่ไกลจากนี้ รายการทั้งหมดขอบเขตการใช้งานมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BD) เรามาดูอุปกรณ์และหลักการทำงานของไดรฟ์ไฟฟ้าเครื่องกลเหล่านี้เพื่อให้เข้าใจข้อดีและข้อเสียของไดรฟ์เหล่านี้มากขึ้น

ข้อมูลทั่วไป อุปกรณ์ ขอบเขต

เหตุผลหนึ่งที่ให้ความสนใจ DB คือความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับไมโครมอเตอร์ความเร็วสูงพร้อมการวางตำแหน่งที่แม่นยำ โครงสร้างภายในของไดรฟ์ดังกล่าวแสดงในรูปที่ 2

อย่างที่คุณเห็น การออกแบบคือโรเตอร์ (กระดอง) และสเตเตอร์ อันแรกมีแม่เหล็กถาวร (หรือแม่เหล็กหลายอันเรียงตามลำดับ) และอันที่สองติดตั้งคอยล์ (B) เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก

เป็นที่น่าสังเกตว่ากลไกแม่เหล็กไฟฟ้าเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งกับสมอภายใน (การก่อสร้างประเภทนี้สามารถดูได้ในรูปที่ 2) หรือภายนอก (ดูรูปที่ 3)

ดังนั้น การออกแบบแต่ละแบบจึงมีขอบเขตเฉพาะ อุปกรณ์ที่มีกระดองภายในมีความเร็วในการหมุนสูง ดังนั้นจึงใช้ในระบบทำความเย็นเช่น โรงไฟฟ้าโดรน เป็นต้น ไดรฟ์โรเตอร์ภายนอกใช้ในตำแหน่งที่ต้องการความแม่นยำและความทนทานต่อแรงบิด (หุ่นยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่อง CNC ฯลฯ)

หลักการทำงาน

ไม่เหมือนกับไดรฟ์อื่นๆ เช่น เครื่องอะซิงโครนัส กระแสสลับสำหรับการทำงานของ DB จำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษซึ่งจะเปิดขดลวดในลักษณะที่เวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กของกระดองและสเตเตอร์ตั้งฉากกัน อันที่จริงแล้ว อุปกรณ์ไดรเวอร์จะควบคุมแรงบิดที่กระทำต่อเกราะ DB กระบวนการนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในรูปที่ 4

อย่างที่คุณเห็น สำหรับการเคลื่อนที่ของกระดองแต่ละครั้ง จำเป็นต้องทำการเปลี่ยนค่าบางอย่างในขดลวดสเตเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง หลักการทำงานนี้ไม่อนุญาตให้ควบคุมการหมุนอย่างราบรื่น แต่ทำให้สามารถรับโมเมนตัมได้อย่างรวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง

ไดรฟ์ประเภทตัวรวบรวมแตกต่างจาก DB as คุณสมบัติการออกแบบ(ดูรูปที่ 5.) และหลักการทำงาน

พิจารณา ความแตกต่างในการออกแบบ. รูปที่ 5 แสดงให้เห็นว่าโรเตอร์ (1 ในรูปที่ 5) ของมอเตอร์ประเภทตัวสะสมซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แบบไม่มีแปรงซึ่งมีขดลวดซึ่ง วงจรง่ายๆขดลวดและแม่เหล็กถาวร (โดยปกติคือสอง) ติดตั้งอยู่บนสเตเตอร์ (2 ในรูปที่ 5) นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวสะสมบนเพลาซึ่งมีการเชื่อมต่อแปรงซึ่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับขดลวดกระดอง

อธิบายหลักการทำงานโดยย่อ เครื่องสะสม. เมื่อแรงดันถูกนำไปใช้กับขดลวดตัวใดตัวหนึ่ง มันจะตื่นเต้นและเกิดสนามแม่เหล็กขึ้น มันโต้ตอบกับแม่เหล็กถาวร ซึ่งทำให้อาร์เมเจอร์และตัวสะสมที่วางอยู่บนมันหมุน เป็นผลให้มีการจ่ายพลังงานให้กับขดลวดอีกอันหนึ่งและวงจรจะเกิดซ้ำ

ความถี่ของการหมุนของเกราะของการออกแบบนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็กโดยตรง ซึ่งในทางกลับกัน จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงดันไฟฟ้า นั่นคือการเพิ่มหรือลดความเร็วก็เพียงพอที่จะเพิ่มหรือลดระดับพลังงาน และการย้อนกลับจำเป็นต้องเปลี่ยนขั้ว วิธีการควบคุมนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมพิเศษ เนื่องจากตัวควบคุมการเดินทางสามารถสร้างโดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ และสวิตช์ทั่วไปจะทำงานเป็นอินเวอร์เตอร์

เราได้พิจารณาคุณสมบัติการออกแบบของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในส่วนที่แล้ว อย่างที่คุณจำได้ การเชื่อมต่อของพวกเขาต้องการตัวควบคุมพิเศษ โดยที่พวกเขาจะไม่ทำงาน ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์เหล่านี้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไม่ได้

ควรสังเกตด้วยว่าในไดรฟ์บางตัว ประเภทนี้เพื่อการควบคุมที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ตำแหน่งโรเตอร์จะถูกตรวจสอบโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall สิ่งนี้ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงอย่างมีนัยสำคัญ แต่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของต้นทุนของการออกแบบที่มีราคาแพงอยู่แล้ว

จะสตาร์ทมอเตอร์แบบไม่มีแปรงได้อย่างไร?

เพื่อให้ไดรฟ์ประเภทนี้ทำงานได้ จำเป็นต้องมีคอนโทรลเลอร์พิเศษ (ดูรูปที่ 6) หากไม่มีมัน การเปิดตัวก็เป็นไปไม่ได้

การประกอบอุปกรณ์ดังกล่าวไม่สมเหตุสมผลเลยการซื้ออุปกรณ์สำเร็จรูปจะถูกกว่าและเชื่อถือได้มากกว่า คุณสามารถเลือกได้ตามลักษณะต่อไปนี้ที่มีอยู่ในไดรเวอร์ช่องสัญญาณ PWM:

• กระแสไฟสูงสุดที่อนุญาต คุณลักษณะนี้มีให้สำหรับการทำงานปกติของอุปกรณ์ บ่อยครั้งที่ผู้ผลิตระบุพารามิเตอร์นี้ในชื่อรุ่น (เช่น Phoenix-18) ในบางกรณี ค่าที่กำหนดสำหรับโหมดพีค ซึ่งคอนโทรลเลอร์สามารถคงไว้เป็นเวลาหลายวินาที
• แรงดันไฟระบุสูงสุดสำหรับการทำงานต่อเนื่อง
• ความต้านทานของวงจรภายในของคอนโทรลเลอร์
• จำนวนรอบที่อนุญาต ระบุเป็นรอบต่อนาที เหนือค่านี้ คอนโทรลเลอร์จะไม่อนุญาตให้เพิ่มการหมุน (ข้อจำกัดถูกนำไปใช้ในระดับซอฟต์แวร์) โปรดทราบว่าความเร็วจะได้รับเสมอสำหรับไดรฟ์ 2 ขั้ว หากมีคู่ขั้วมากกว่า ให้หารค่าด้วยจำนวนของมัน ตัวอย่างเช่น มีการระบุหมายเลข 60000 รอบต่อนาที ดังนั้นสำหรับ 6 มอเตอร์แม่เหล็กความเร็วในการหมุนจะเท่ากับ 60000/3=20000 prm
• ความถี่ของพัลส์ที่สร้างขึ้นสำหรับคอนโทรลเลอร์ส่วนใหญ่ พารามิเตอร์นี้อยู่ในช่วงตั้งแต่ 7 ถึง 8 kHz ขึ้นไป โมเดลราคาแพงอนุญาตให้คุณตั้งโปรแกรมพารามิเตอร์ใหม่โดยเพิ่มเป็น 16 หรือ 32 kHz

โปรดทราบว่าคุณลักษณะสามประการแรกจะกำหนดความจุของฐานข้อมูล

การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การสับเปลี่ยนของขดลวดของไดรฟ์ถูกควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เพื่อกำหนดว่าเมื่อใดควรเปลี่ยน คนขับจะตรวจสอบตำแหน่งของเกราะโดยใช้เซ็นเซอร์ Hall หากไดรฟ์ไม่ได้ติดตั้งเครื่องตรวจจับดังกล่าว แรงเคลื่อนไฟฟ้ากลับซึ่งเกิดขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ที่ไม่เชื่อมต่อ ตัวควบคุมซึ่งอันที่จริงเป็นความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์จะตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้และกำหนดลำดับการสลับ

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามเฟส

ฐานข้อมูลส่วนใหญ่ดำเนินการในรูปแบบสามเฟส ในการควบคุมไดรฟ์ดังกล่าว คอนโทรลเลอร์จะมีตัวแปลง แรงดันคงที่เป็นพัลส์สามเฟส (ดูรูปที่ 7)

เพื่ออธิบายวิธีการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน เราควรพิจารณารูปที่ 4 ร่วมกับรูปที่ 7 ซึ่งจะแสดงขั้นตอนการทำงานของไดรฟ์ทั้งหมด ลองเขียนลงไป:

1. แรงกระตุ้นบวกถูกนำไปใช้กับคอยล์ "A" ในขณะที่แรงกระตุ้นเชิงลบถูกนำไปใช้กับ "B" ดังนั้นอาร์เมเจอร์จะเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์จะบันทึกการเคลื่อนไหวและส่งสัญญาณสำหรับการเปลี่ยนครั้งต่อไป
2. คอยล์ "A" ถูกปิด และพัลส์บวกไปที่ "C" ("B" ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง) จากนั้นส่งสัญญาณไปยังพัลส์ชุดถัดไป
3. บน "C" - บวก "A" - ลบ
4. คู่ของ "B" และ "A" ทำงานซึ่งได้รับแรงกระตุ้นบวกและลบ
5. พัลส์บวกถูกนำไปใช้กับ "B" อีกครั้ง และพัลส์ลบกับ "C"
6. คอยล์ "A" เปิดอยู่ (มีให้ +) และพัลส์ลบซ้ำบน "C" จากนั้นวงจรจะทำซ้ำ

ในความเรียบง่ายที่ชัดเจนของการจัดการมีปัญหามากมาย ไม่เพียงแต่จำเป็นต้องติดตามตำแหน่งของสมอเท่านั้นเพื่อผลิต ชุดต่อไปพัลส์และควบคุมความเร็วในการหมุนโดยการปรับกระแสในขดลวด นอกจากนี้ คุณควรเลือกพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเร่งความเร็วและการชะลอตัว นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าคอนโทรลเลอร์จะต้องติดตั้งบล็อกที่ให้คุณควบคุมการทำงานของมันได้ รูปร่างอุปกรณ์มัลติฟังก์ชั่นดังกล่าวสามารถเห็นได้ในรูปที่ 8

ข้อดีข้อเสีย

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีข้อดีหลายประการ กล่าวคือ:

• อายุการใช้งานยาวนานกว่าของสะสมทั่วไปมาก
• ประสิทธิภาพสูง.
• สายความเร็ว ความเร็วสูงสุดการหมุน
• มันมีพลังมากกว่าซีดี
• การไม่มีประกายไฟระหว่างการทำงานช่วยให้สามารถใช้ไดรฟ์ในสภาวะที่เป็นอันตรายจากไฟไหม้ได้
• ไม่จำเป็นต้องระบายความร้อนเพิ่มเติม
• ใช้งานง่าย

ทีนี้มาดูข้อเสียกัน ข้อเสียที่สำคัญซึ่งจำกัดการใช้ฐานข้อมูล - ค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูง (โดยคำนึงถึงราคาของคนขับ) ท่ามกลางความไม่สะดวกคือความเป็นไปไม่ได้ในการใช้ฐานข้อมูลโดยไม่มีไดรเวอร์ แม้แต่การเปิดใช้งานในระยะสั้น เช่น เพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพ การซ่อมแซมปัญหาโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากจำเป็นต้องกรอกลับ

ในบทความนี้ เราอยากจะพูดถึงวิธีที่เราสร้างมอเตอร์ไฟฟ้าตั้งแต่เริ่มต้น ตั้งแต่แนวคิดและต้นแบบแรกไปจนถึงมอเตอร์ที่ผ่านการทดสอบทั้งหมด หากบทความนี้ดูน่าสนใจสำหรับคุณ เราจะแยกรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับขั้นตอนการทำงานของเราที่คุณสนใจมากที่สุด

ในภาพจากซ้ายไปขวา: โรเตอร์, สเตเตอร์, ชุดมอเตอร์บางส่วน, ชุดมอเตอร์

บทนำ

ทุกวันนี้ ต้องขอบคุณการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่และการเกิดขึ้นของแม่เหล็กอันทรงพลังจากโลหะแรร์เอิร์ธ จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างมอเตอร์ไฟฟ้า "ไร้แปรงถ่าน" ที่มีขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบาในเวลาเดียวกัน ในขณะเดียวกัน เนื่องจากความเรียบง่ายของการออกแบบ มอเตอร์เหล่านี้จึงเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่น่าเชื่อถือที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา เกี่ยวกับการสร้างมอเตอร์ดังกล่าวและจะกล่าวถึงในบทความนี้

รายละเอียดมอเตอร์

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

การทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านขึ้นอยู่กับ ไดรฟ์ไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็กหมุน ปัจจุบันมีอุปกรณ์หลายประเภทที่มี ลักษณะต่างๆ. ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีและการใช้วัสดุใหม่ที่มีแรงบีบบังคับสูงและความอิ่มตัวของแม่เหล็กในระดับที่เพียงพอจึงกลายเป็น สามารถรับได้สนามแม่เหล็กแรงสูงและเป็นผลให้โครงสร้างวาล์วชนิดใหม่ซึ่งไม่มีการพันบนองค์ประกอบโรเตอร์หรือสตาร์ทเตอร์ การใช้สวิตช์ประเภทเซมิคอนดักเตอร์อย่างแพร่หลายซึ่งมีกำลังสูงและต้นทุนที่สมเหตุสมผลช่วยเร่งการสร้างการออกแบบดังกล่าว อำนวยความสะดวกในการดำเนินการ และขจัดปัญหาในการเปลี่ยนหลายๆ อย่าง

หลักการทำงาน

ความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น ลดต้นทุน และการผลิตที่ง่ายกว่านั้นทำให้มั่นใจได้หากไม่มีองค์ประกอบสวิตซ์ทางกล ขดลวดโรเตอร์ และแม่เหล็กถาวร ในเวลาเดียวกัน ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นก็เป็นไปได้เนื่องจากการสูญเสียความเสียดทานในระบบสะสมลดลง มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามารถทำงานบนไฟฟ้ากระแสสลับหรือกระแสไฟต่อเนื่องได้ รุ่นหลังมีความคล้ายคลึงกับHis ลักษณะเฉพาะคือการก่อตัวของสนามแม่เหล็กหมุนและการประยุกต์ใช้กระแสพัลซิ่ง มันขึ้นอยู่กับสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนของการออกแบบ

การคำนวณตำแหน่ง

การสร้างพัลส์เกิดขึ้นในระบบควบคุมหลังจากสัญญาณที่สะท้อนถึงตำแหน่งของโรเตอร์ ระดับของแรงดันและการจ่ายโดยตรงขึ้นอยู่กับความเร็วของการหมุนของมอเตอร์ เซ็นเซอร์ในสตาร์ทเตอร์จะตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์และส่งสัญญาณไฟฟ้า แอมพลิจูดของสัญญาณจะเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับขั้วแม่เหล็กที่เคลื่อนเข้าใกล้เซ็นเซอร์ เทคนิคการจัดตำแหน่งแบบไร้เซนเซอร์ยังมีอยู่ รวมถึงเส้นทางปัจจุบันและทรานสดิวเซอร์ PWM บนขั้วอินพุตให้การบำรุงรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าแบบแปรผันและการควบคุมพลังงาน

สำหรับโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวร ไม่จำเป็นต้องใช้กระแสไฟ เนื่องจากขดลวดโรเตอร์ไม่มีการสูญเสีย มอเตอร์ไขควงไร้แปรงนั้นแตกต่างกัน ระดับต่ำความเฉื่อยเกิดจากการไม่มีขดลวดและตัวสะสมยานยนต์ ดังนั้นจึงสามารถใช้งานได้ที่ความเร็วสูงโดยไม่มีประกายไฟและสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสสูงและกระจายความร้อนได้ง่ายขึ้นโดยการวางวงจรความร้อนบนสเตเตอร์ นอกจากนี้ยังควรสังเกตว่ามีหน่วยอิเล็กทรอนิกส์ในตัวในบางรุ่น

องค์ประกอบแม่เหล็ก

ตำแหน่งของแม่เหล็กอาจแตกต่างกันไปตามขนาดของมอเตอร์ เช่น บนเสาหรือรอบๆ โรเตอร์ทั้งหมด การสร้างแม่เหล็กคุณภาพสูงที่มีกำลังมากกว่าสามารถทำได้โดยใช้นีโอไดเมียมร่วมกับโบรอนและเหล็ก ทั้งๆที่มี ประสิทธิภาพสูงการทำงาน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับไขควงแม่เหล็กถาวรมีข้อเสียอยู่บ้าง รวมถึงการสูญเสีย ลักษณะแม่เหล็กที่อุณหภูมิสูง แต่มีประสิทธิภาพมากกว่าและไม่มีการสูญเสียเมื่อเทียบกับเครื่องจักรที่มีขดลวดในการออกแบบ

พัลส์ของอินเวอร์เตอร์กำหนดกลไก ด้วยความถี่ในการจ่ายคงที่ มอเตอร์จะทำงานที่ความเร็วคงที่ในวงจรเปิด ดังนั้นความเร็วในการหมุนจึงแตกต่างกันไปตามระดับของความถี่ในการจ่าย

ลักษณะเฉพาะ

ทำงานในโหมดตั้งค่าและมีฟังก์ชันการทำงานของแปรงอะนาล็อก ความเร็วขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ กลไกนี้มีข้อดีหลายประการ:

• ไม่มีการเปลี่ยนแปลงในการสะกดจิตและการรั่วไหลของกระแส
• สอดคล้องกับความเร็วของการหมุนและแรงบิดเอง
• ความเร็วไม่ จำกัด เฉพาะการส่งผลกระทบต่อตัวสะสมและขดลวดไฟฟ้าแบบหมุน
• ไม่จำเป็นต้องใช้สวิตช์และขดลวดกระตุ้น
• แม่เหล็กที่ใช้มีน้ำหนักเบาและขนาดกะทัดรัด
• โมเมนต์แรงสูง
• ความอิ่มตัวของพลังงานและประสิทธิภาพ

การใช้งาน

DC ที่มีแม่เหล็กถาวรส่วนใหญ่จะพบในอุปกรณ์ที่มีกำลังไฟไม่เกิน 5 กิโลวัตต์ ในอุปกรณ์ที่ทรงพลังกว่านั้น การใช้งานนั้นไร้เหตุผล นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าแม่เหล็กในเครื่องยนต์ประเภทนี้มีความอ่อนไหวเป็นพิเศษต่อ อุณหภูมิสูงและทุ่งนาที่แข็งแรง ตัวเลือกการเหนี่ยวนำและแปรงไม่มีข้อเสียดังกล่าว เครื่องยนต์ถูกใช้อย่างแข็งขันในการขับเคลื่อนยานยนต์เนื่องจากไม่มีแรงเสียดทานในท่อร่วม ในบรรดาคุณสมบัติต่างๆ จำเป็นต้องเน้นย้ำถึงความสม่ำเสมอของแรงบิดและกระแสไฟ ซึ่งทำให้เสียงอะคูสติกลดลง

เหตุผลหนึ่งที่นักออกแบบสนใจมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่มีแปรงคือความต้องการมอเตอร์ความเร็วสูงที่มีขนาดเล็ก นอกจากนี้ เครื่องยนต์เหล่านี้ยังมีตำแหน่งที่แม่นยำมาก การออกแบบมีโรเตอร์แบบเคลื่อนย้ายได้และสเตเตอร์แบบตายตัว บนโรเตอร์มีแม่เหล็กถาวรหนึ่งอันหรือหลายอันเรียงตามลำดับ บนสเตเตอร์มีขดลวดที่สร้างสนามแม่เหล็ก

ควรสังเกตคุณลักษณะอื่นอีกประการหนึ่ง - มอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่มีแปรงสามารถมีจุดยึดได้ทั้งภายในและภายนอก ดังนั้นการก่อสร้างทั้งสองประเภทจึงอาจมีการใช้งานเฉพาะในด้านต่างๆ เมื่อสมอตั้งอยู่ภายใน ปรากฏว่าบรรลุมาก ความเร็วสูงการหมุน ดังนั้นมอเตอร์ดังกล่าวจึงทำงานได้ดีมากในการออกแบบระบบระบายความร้อน หากติดตั้งไดรฟ์โรเตอร์ภายนอก การวางตำแหน่งที่แม่นยำมากก็สามารถทำได้ รวมทั้งมีความทนทานต่อการโอเวอร์โหลดสูง บ่อยครั้ง มอเตอร์ดังกล่าวถูกใช้ในหุ่นยนต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ในเครื่องมือกลที่มีการควบคุมโปรแกรมความถี่

มอเตอร์ทำงานอย่างไร

ในการตั้งค่าโรเตอร์ของมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านให้เคลื่อนที่ได้ จำเป็นต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์พิเศษ ไม่สามารถเปิดในลักษณะเดียวกับซิงโครนัสหรือ เครื่องอะซิงโครนัส. ด้วยความช่วยเหลือของไมโครคอนโทรลเลอร์ การเปิดมอเตอร์ขดลวดเพื่อให้ทิศทางของเวกเตอร์สนามแม่เหล็กบนสเตเตอร์และกระดองเป็นมุมฉาก

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ด้วยความช่วยเหลือของผู้ขับขี่ การควบคุมสิ่งที่กระทำบนโรเตอร์ของมอเตอร์แบบไม่มีแปรง ในการเคลื่อนย้ายเกราะจำเป็นต้องทำการสลับที่ถูกต้องในขดลวดสเตเตอร์ ขออภัย ไม่สามารถให้การควบคุมการหมุนที่ราบรื่นได้ แต่คุณสามารถเพิ่มโรเตอร์ของมอเตอร์ไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง

ข้อแตกต่างที่สำคัญคือ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสำหรับรุ่นต่างๆ จะไม่มีขดลวดที่โรเตอร์ ในกรณีของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบสะสมจะมีขดลวดอยู่บนโรเตอร์ แต่มีการติดตั้งแม่เหล็กถาวรไว้ที่ส่วนที่อยู่กับที่ของเครื่องยนต์ นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งตัวสะสมของการออกแบบพิเศษบนโรเตอร์ซึ่งเชื่อมต่อแปรงกราไฟท์ ด้วยความช่วยเหลือของพวกเขา แรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับขดลวดของโรเตอร์ หลักการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่มีแปรงก็แตกต่างกันอย่างมากเช่นกัน

เครื่องรวบรวมทำงานอย่างไร

ในการสตาร์ทมอเตอร์คอลเลคเตอร์ คุณจะต้องใช้แรงดันไฟฟ้ากับขดลวดของสนาม ซึ่งอยู่บนอาร์มาเจอร์โดยตรง ในกรณีนี้จะเกิดสนามแม่เหล็กคงที่ซึ่งโต้ตอบกับแม่เหล็กบนสเตเตอร์ซึ่งเป็นผลมาจากการที่กระดองและตัวสะสมจับจ้องอยู่ที่มันหมุน ในกรณีนี้ พลังงานจะถูกส่งไปยังขดลวดถัดไป วงจรจะทำซ้ำ

ความเร็วของการหมุนของโรเตอร์ขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามแม่เหล็กโดยตรง และลักษณะสุดท้ายจะขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันไฟฟ้าโดยตรง ดังนั้นเพื่อเพิ่มหรือลดความเร็วจึงจำเป็นต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้า

หากต้องการใช้การย้อนกลับ คุณจะต้องเปลี่ยนขั้วของการเชื่อมต่อมอเตอร์เท่านั้น สำหรับการควบคุมดังกล่าว คุณไม่จำเป็นต้องใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์พิเศษ คุณสามารถเปลี่ยนความเร็วในการหมุนได้โดยใช้ตัวต้านทานตัวแปรแบบธรรมดา

คุณสมบัติของเครื่องไร้แปรงถ่าน

แต่การควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่มีแปรงเป็นไปไม่ได้หากไม่มีตัวควบคุมพิเศษ จากข้อมูลนี้ เราสามารถสรุปได้ว่ามอเตอร์ประเภทนี้ไม่สามารถใช้เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าได้ เพื่อการควบคุมที่มีประสิทธิภาพ สามารถตรวจสอบตำแหน่งของโรเตอร์ได้โดยใช้เซ็นเซอร์ Hall หลายตัว ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ง่าย ๆ ดังกล่าว คุณสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้อย่างมาก แต่ค่าใช้จ่ายของมอเตอร์ไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นหลายเท่า

การสตาร์ทมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

มันไม่สมเหตุสมผลเลยที่จะสร้างไมโครคอนโทรลเลอร์ด้วยตัวคุณเอง ทางเลือกที่ดีที่สุดโดยจะมีการจัดซื้อเครื่องสําเร็จรูปแบบจีน แต่คุณต้องปฏิบัติตามคำแนะนำต่อไปนี้เมื่อเลือก:

1. สังเกตกระแสสูงสุดที่อนุญาต ตัวเลือกนี้จำเป็นสำหรับ ประเภทต่างๆการทำงานของไดรฟ์ ผู้ผลิตมักระบุคุณลักษณะนี้โดยตรงในชื่อรุ่น ไม่ค่อยมีการระบุค่าซึ่งเป็นเรื่องปกติสำหรับโหมดพีคซึ่งไมโครคอนโทรลเลอร์ไม่สามารถทำงานได้เป็นเวลานาน
2. สำหรับการทำงานอย่างต่อเนื่องต้องคำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดด้วย
3. อย่าลืมพิจารณาความต้านทานของวงจรไมโครคอนโทรลเลอร์ภายในทั้งหมด
4. อย่าลืมคำนึงถึงจำนวนรอบสูงสุดที่เป็นปกติสำหรับการทำงานของไมโครคอนโทรลเลอร์นี้ โปรดทราบว่าจะไม่สามารถเพิ่มความเร็วสูงสุดได้ เนื่องจากมีการจำกัดไว้ที่ระดับซอฟต์แวร์
5. อุปกรณ์ไมโครคอนโทรลเลอร์รุ่นราคาถูกมีพัลส์ในช่วง 7...8 kHz สำเนาราคาแพงสามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้และพารามิเตอร์นี้เพิ่มขึ้น 2-4 เท่า

พยายามเลือกไมโครคอนโทรลเลอร์ทุกประการเนื่องจากส่งผลต่อกำลังที่มอเตอร์ไฟฟ้าสามารถพัฒนาได้

มีการจัดการอย่างไร

ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้สามารถสลับขดลวดของไดรฟ์ได้ ในการกำหนดช่วงเวลาของการเปลี่ยนโดยใช้ไดรเวอร์ ตำแหน่งของโรเตอร์จะถูกตรวจสอบโดยเซ็นเซอร์ Hall ที่ติดตั้งบนไดรฟ์

ในกรณีที่ไม่มีอุปกรณ์ดังกล่าว จำเป็นต้องอ่านแรงดันย้อนกลับ มันถูกสร้างขึ้นในขดลวดสเตเตอร์ที่ไม่ได้เชื่อมต่อในขณะนี้ คอนโทรลเลอร์เป็นฮาร์ดแวร์-ซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อน ซึ่งช่วยให้คุณติดตามการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดและตั้งค่าลำดับการสลับได้อย่างแม่นยำที่สุด

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟส

มอเตอร์ไฟฟ้าไร้แปรงถ่านจำนวนมากสำหรับเครื่องบินรุ่นนั้นขับเคลื่อนด้วยกระแสตรง แต่ยังมีอินสแตนซ์สามเฟสที่ติดตั้งตัวแปลง พวกมันช่วยให้คุณสร้างพัลส์สามเฟสจากแรงดันคงที่

งานมีดังนี้:

1. คอยล์ "A" รับพัลส์ด้วยค่าบวก บนขดลวด "B" - มีค่าลบ ด้วยเหตุนี้สมอจะเริ่มเคลื่อนที่ เซ็นเซอร์แก้ไขการกระจัดและสัญญาณจะถูกส่งไปยังตัวควบคุมสำหรับการสลับครั้งต่อไป
2. คอยล์ "A" ถูกปิด ขณะที่พัลส์บวกจ่ายให้กับขดลวด "C" การสลับขดลวด "B" จะไม่เปลี่ยนแปลง
3. คอยล์ "C" ได้รับพัลส์บวกและค่าลบไปที่ "A"
4. จากนั้นให้จับคู่ "A" และ "B" เข้าด้วยกัน ค่าพัลส์บวกและลบจะถูกป้อนตามลำดับ
5. จากนั้นแรงกระตุ้นบวกจะเข้าสู่ขดลวด "B" อีกครั้งและค่าลบจะไปที่ "C"
6. ในขั้นตอนสุดท้าย คอยล์ "A" ถูกเปิดซึ่งได้รับพัลส์บวกและขั้วลบไปที่ C

จากนั้นวนซ้ำทั้งหมด

ประโยชน์ของการใช้

DIY มอเตอร์ไร้แปรงถ่านยากและแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้การควบคุมไมโครคอนโทรลเลอร์ ดังนั้นจึงเป็นการดีที่สุดที่จะใช้การออกแบบทางอุตสาหกรรมสำเร็จรูป แต่อย่าลืมคำนึงถึงข้อดีที่ไดรฟ์ได้รับเมื่อใช้มอเตอร์แบบไม่มีแปรงถ่าน:

1. อย่างมีนัยสำคัญ ทรัพยากรมากขึ้นกว่าเครื่องสะสม
2. ประสิทธิภาพสูง
3. กำลังสูงกว่ามอเตอร์ตัวสะสม
4. ความเร็วในการหมุนเร็วขึ้นมาก
5. ไม่มีการเกิดประกายไฟระหว่างการทำงาน ดังนั้นสามารถใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอันตรายจากไฟไหม้สูง
6. การทำงานของไดรฟ์ที่ง่ายมาก
7. ไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบเพิ่มเติมในการทำความเย็นระหว่างการทำงาน

ท่ามกลางข้อเสียเป็นอย่างมาก ค่าใช้จ่ายสูง, หากเราคำนึงถึงราคาของคอนโทรลเลอร์ แม้จะเป็นเวลาสั้นๆ ก็ไม่สามารถเปิดมอเตอร์ไฟฟ้าดังกล่าวเพื่อตรวจสอบประสิทธิภาพได้ นอกจากนี้การซ่อมมอเตอร์ดังกล่าวทำได้ยากกว่ามากเนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบ

บ้าน » ระบบทำความร้อน » มอเตอร์ไร้แปรงถ่านแบบไร้แปรง ภาพรวมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน: ทุกสิ่งที่คุณจำเป็นต้องรู้ มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามเฟส