มอเตอร์ไร้แปรงถ่านคืออะไร อะไรคือความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง? มอเตอร์ทำงานอย่างไร

หลักการทำงานของ มอเตอร์สับเปลี่ยน กระแสตรง(BKDP) เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว และมอเตอร์ไร้แปรงถ่านก็เป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับโซลูชันแบบเดิมๆ มาโดยตลอด อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ เครื่องจักรไฟฟ้าดังกล่าวพบการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอย่างกว้างขวางในศตวรรษที่ 21 เท่านั้น 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:

• ไม่มีการสูญเสียพลังงานกลเนื่องจากการเสียดสีของแปรง
• การทำงานที่ไม่มีเสียงเปรียบเทียบ
• ความเร่งและความเร่งของการหมุนที่ง่ายเนื่องจากความเฉื่อยต่ำของโรเตอร์
• ความแม่นยำในการควบคุมการหมุน
• ความเป็นไปได้ของการจัดระบบระบายความร้อนเนื่องจากการนำความร้อน
• ความสามารถในการทำงานด้วยความเร็วสูง
• ความทนทานและความน่าเชื่อถือ

แอปพลิเคชั่นและโอกาสที่ทันสมัย

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

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

อาจกล่าวได้ว่าขณะนี้มีความก้าวหน้าอย่างมากในด้านไดรฟ์ไฟฟ้า ราคาที่ลดลงอย่างต่อเนื่องของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลได้สร้างแนวโน้มต่อการใช้มอเตอร์แบบไม่มีแปรงอย่างแพร่หลายเพื่อทดแทนมอเตอร์แบบเดิม

การเกิดขึ้นของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงนั้นอธิบายได้จากความจำเป็นในการสร้าง เครื่องไฟฟ้าพร้อมคุณประโยชน์มากมาย มอเตอร์ไร้แปรงถ่านเป็นอุปกรณ์ที่ไม่มีตัวสะสมซึ่งทำหน้าที่ควบคุมโดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

BKEPT - มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามารถจ่ายไฟได้ เช่น 12, 30 โวลต์

• การเลือกเครื่องยนต์ที่เหมาะสม
• หลักการทำงาน
• อุปกรณ์ BKEPT
• เซ็นเซอร์และการขาดหายไป
• ไม่มีเซ็นเซอร์
• แนวคิดของความถี่ PWM
• ระบบ Arduino
• แท่นยึดเครื่องยนต์

การเลือกเครื่องยนต์ที่เหมาะสม

ในการเลือกยูนิต จำเป็นต้องเปรียบเทียบหลักการทำงานและคุณสมบัติของตัวสะสมและมอเตอร์แบบไม่มีแปรง

จากซ้ายไปขวา: มอเตอร์ตัวรวบรวมและมอเตอร์ FK 28-12 แบบไม่มีแปรง

ตัวสะสมมีค่าใช้จ่ายน้อยลง แต่พัฒนาความเร็วการหมุนของแรงบิดต่ำ พวกเขาทำงานบนกระแสตรง มีน้ำหนักและขนาดที่เล็ก ค่าซ่อมไม่แพงสำหรับชิ้นส่วนอะไหล่ การแสดงคุณภาพเชิงลบจะถูกเปิดเผยเมื่อได้รับเทิร์นโอเวอร์จำนวนมาก แปรงสัมผัสกับสับเปลี่ยนทำให้เกิดการเสียดสีซึ่งอาจทำให้กลไกเสียหายได้ ประสิทธิภาพของเครื่องลดลง

แปรงไม่เพียงต้องการการซ่อมแซมเนื่องจาก สึกหรอเร็วแต่ยังสามารถนำไปสู่ความร้อนสูงเกินไปของกลไก

ข้อได้เปรียบหลักของมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านคือการขาดแรงบิดและหมุดสวิตชิ่ง ซึ่งหมายความว่าไม่มีแหล่งที่มาของการสูญเสียเช่นเดียวกับในเครื่องยนต์ที่มี แม่เหล็กถาวร. หน้าที่ของพวกเขาดำเนินการโดยทรานซิสเตอร์ MOS ก่อนหน้านี้ ค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้นจึงไม่มีให้บริการ วันนี้ราคาเป็นที่ยอมรับและประสิทธิภาพก็ดีขึ้นอย่างมาก ในกรณีที่ไม่มีหม้อน้ำอยู่ในระบบ กำลังจะถูกจำกัดจาก 2.5 ถึง 4 วัตต์ และกระแสไฟในการทำงานอยู่ที่ 10 ถึง 30 แอมแปร์ ประสิทธิภาพของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านนั้นสูงมาก

ข้อได้เปรียบที่สองคือการตั้งค่ากลไก เพลาติดตั้งบนตลับลูกปืนกว้าง ไม่มีองค์ประกอบการทำลายและการลบในโครงสร้าง

ข้อเสียอย่างเดียวคือราคา หน่วยอิเล็กทรอนิกส์การจัดการ.

ลองพิจารณาตัวอย่างกลไกของเครื่อง CNC ที่มีแกนหมุน

การเปลี่ยนมอเตอร์ตัวสะสมด้วยมอเตอร์แบบไม่มีแปรงจะป้องกันแกนหมุน CNC ไม่ให้แตกหัก ใต้แกนหมุนหมายถึงเพลาที่มีแรงบิดเลี้ยวขวาและซ้าย แกนหมุน CNC นั้นทรงพลัง ความเร็วของแรงบิดถูกควบคุมโดยเครื่องทดสอบเซอร์โว และความเร็วจะถูกควบคุมโดยตัวควบคุมอัตโนมัติ ราคาของ CNC พร้อมแกนหมุนอยู่ที่ประมาณ 4 พันรูเบิล

หลักการทำงาน

คุณสมบัติหลักของกลไกคือไม่มีตัวสะสม และมีการติดตั้งแม่เหล็กถาวรที่แกนหมุนซึ่งเป็นโรเตอร์ รอบๆ มีขดลวดที่มีสนามแม่เหล็กต่างกัน ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน 12 โวลต์คือเซ็นเซอร์ควบคุมโรเตอร์ที่อยู่บนนั้น สัญญาณจะถูกป้อนเข้าสู่หน่วยควบคุมความเร็ว

อุปกรณ์ BKEPT

เลย์เอาต์ของแม่เหล็กภายในสเตเตอร์มักใช้สำหรับมอเตอร์สองเฟสที่มีขั้วจำนวนน้อย หลักการของแรงบิดรอบสเตเตอร์จะใช้เมื่อจำเป็นเพื่อให้ได้มอเตอร์สองเฟสที่มีความเร็วต่ำ

มีสี่เสาบนโรเตอร์ แม่เหล็กรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าติดตั้งโดยเสาสลับ อย่างไรก็ตาม จำนวนขั้วไม่เท่ากับจำนวนแม่เหล็กเสมอไป ซึ่งอาจเท่ากับ 12, 14 แต่จำนวนขั้วต้องเท่ากัน แม่เหล็กหลายตัวสามารถประกอบเป็นขั้วเดียวได้

รูปแสดงแม่เหล็ก 8 ตัวสร้าง 4 ขั้ว โมเมนต์ของแรงขึ้นอยู่กับพลังของแม่เหล็ก

เซ็นเซอร์และการขาดหายไป

อุปกรณ์ควบคุมการเดินทางแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: มีและไม่มีเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์

แรงปัจจุบันถูกนำไปใช้กับขดลวดมอเตอร์ที่ ตำแหน่งพิเศษโรเตอร์ ถูกกำหนดโดย ระบบอิเล็กทรอนิกส์โดยใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่ง มีหลายประเภท อุปกรณ์ควบคุมการเดินทางยอดนิยมคือเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์แบบแยกส่วน มอเตอร์สามเฟส 30 โวลต์จะใช้เซ็นเซอร์ 3 ตัว หน่วยอิเล็กทรอนิกส์มีข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของโรเตอร์อย่างต่อเนื่องและนำแรงดันไฟฟ้าไปยังขดลวดที่ต้องการในเวลาที่เหมาะสม

อุปกรณ์ทั่วไปที่เปลี่ยนข้อสรุปเมื่อเปลี่ยนขดลวด

อุปกรณ์ open loop จะวัดกระแส ความเร็ว ช่องสัญญาณ PWM ติดอยู่ที่ด้านล่างของระบบควบคุม

สามอินพุตเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ Hall ในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงเซ็นเซอร์ Hall กระบวนการประมวลผลการขัดจังหวะจะเริ่มต้นขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่ามีการตอบสนองที่รวดเร็วของการขัดจังหวะ เซ็นเซอร์ Hall จะเชื่อมต่อกับพินด้านล่างของพอร์ต

การใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งกับไมโครคอนโทรลเลอร์

เพื่อประหยัดค่าไฟฟ้า ผู้อ่านของเราแนะนำกล่องประหยัดไฟ การชำระเงินรายเดือนจะน้อยกว่า 30-50% ก่อนใช้โปรแกรมประหยัด มันลบองค์ประกอบปฏิกิริยาออกจากเครือข่ายอันเป็นผลมาจากการโหลดและเป็นผลให้การบริโภคในปัจจุบันลดลง เครื่องใช้ไฟฟ้าใช้ไฟฟ้าน้อยลง ลดต้นทุนการชำระ

ตัวควบคุมความแรงของคาสเคดเป็นหัวใจสำคัญของแกน AVR ซึ่งให้การควบคุมอัจฉริยะของมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน AVR เป็นชิปสำหรับทำงานบางอย่าง

หลักการทำงานของตัวควบคุมจังหวะสามารถมีหรือไม่มีเซ็นเซอร์ก็ได้ โปรแกรมกระดาน AVR ทำ:

• สตาร์ทเครื่องยนต์ให้เร็วที่สุดโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ภายนอกเพิ่มเติม
• ควบคุมความเร็วด้วยโพเทนชิออมิเตอร์ภายนอกหนึ่งตัว

แยกมุมมอง ระบบควบคุมอัตโนมัติ sma ใช้ในเครื่องซักผ้า

ไม่มีเซ็นเซอร์

ในการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ จำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดรอบเดินเบา วิธีนี้ใช้ได้เมื่อมอเตอร์หมุน มิฉะนั้น จะไม่ทำงาน

ตัวควบคุมการเดินทางแบบไม่ใช้เซนเซอร์มีน้ำหนักเบากว่า ซึ่งอธิบายการใช้งานอย่างแพร่หลาย

ตัวควบคุมมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• ค่ากระแสตรงสูงสุด
• ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสูงสุด
• จำนวนรอบสูงสุด
• ความต้านทานของสวิตช์ไฟ
• ความถี่ของแรงกระตุ้น

เมื่อเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์ สิ่งสำคัญคือต้องเก็บสายไฟให้สั้นที่สุด เนื่องจากเกิดกระแสกระชากที่จุดเริ่มต้น หากลวดยาว อาจเกิดข้อผิดพลาดในการกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์ ดังนั้นตัวควบคุมจึงขายด้วยลวดขนาด 12 - 16 ซม.

ตัวควบคุมมีการตั้งค่าซอฟต์แวร์มากมาย:

• การควบคุมการปิดเครื่องยนต์
• การปิดระบบแบบอ่อนหรือแบบแข็ง
• การเบรกและการปิดเครื่องอย่างราบรื่น
• พลังและประสิทธิภาพที่ก้าวหน้า
• นุ่ม แข็ง เริ่มเร็ว
• ขีด จำกัด ปัจจุบัน
• โหมดแก๊ส
• การเปลี่ยนทิศทาง

ตัวควบคุม LB11880 ที่แสดงในรูปประกอบด้วยตัวขับมอเตอร์ไร้แปรงถ่านอันทรงพลัง นั่นคือ คุณสามารถเรียกใช้มอเตอร์ไปยังไมโครเซอร์กิตได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ไดรเวอร์เพิ่มเติม

แนวคิดของความถี่ PWM

เมื่อเปิดกุญแจแล้ว โหลดเต็มที่ให้กับเครื่องยนต์ หน่วยถึงความเร็วสูงสุด ในการควบคุมมอเตอร์ คุณต้องจัดหาเครื่องปรับกำลังไฟฟ้า นี่คือสิ่งที่การปรับความกว้างพัลส์ (PWM) ทำ

ความถี่ที่ต้องการในการเปิดและปิดคีย์ถูกตั้งค่าไว้ แรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนจากศูนย์เป็นทำงาน เพื่อควบคุมความเร็ว จำเป็นต้องวางสัญญาณ PWM ทับบนสัญญาณหลัก

อุปกรณ์สามารถสร้างสัญญาณ PWM ได้จากหลายเอาต์พุต หรือสร้าง PWM สำหรับคีย์แยกต่างหากด้วยโปรแกรม วงจรจะง่ายขึ้น สัญญาณ PWM มี 4-80 กิโลเฮิรตซ์

การเพิ่มความถี่นำไปสู่กระบวนการเปลี่ยนผ่านมากขึ้น ซึ่งก่อให้เกิดความร้อน ความสูงของความถี่ PWM จะเพิ่มจำนวนของทรานเซียนท์ ซึ่งส่งผลให้สูญเสียคีย์ ความถี่ขนาดเล็กไม่ได้ให้การควบคุมที่ราบรื่นตามต้องการ

เพื่อลดการสูญเสียของปุ่มในช่วงชั่วครู่ สัญญาณ PWM จะถูกนำไปใช้กับสวิตช์บนหรือล่างแยกกัน การสูญเสียโดยตรงคำนวณโดยสูตร P=R*I2 โดยที่ P คือกำลังการสูญเสีย R คือความต้านทานของสวิตช์ I คือความแรงของกระแส

ความต้านทานน้อยลงช่วยลดการสูญเสียเพิ่มประสิทธิภาพ

ระบบ Arduino

บ่อยครั้งที่แพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์ฮาร์ดแวร์ของ Arduino ใช้เพื่อควบคุมมอเตอร์แบบไม่มีแปรง ขึ้นอยู่กับบอร์ดและสภาพแวดล้อมการพัฒนาในภาษา Wiring

บอร์ด Arduino ประกอบด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmel AVR และการเขียนโปรแกรมองค์ประกอบและการโต้ตอบกับวงจร บอร์ดมีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า บอร์ด Serial Arduino เป็นวงจรกลับด้านอย่างง่ายสำหรับการแปลงสัญญาณจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง ติดตั้งโปรแกรมผ่าน USB บางรุ่น เช่น Arduino Mini ต้องใช้บอร์ดเขียนโปรแกรมเพิ่มเติม

ภาษาการเขียนโปรแกรม Arduino ใช้การประมวลผลมาตรฐาน Arduino บางรุ่นช่วยให้คุณสามารถควบคุมเซิร์ฟเวอร์หลายเครื่องได้พร้อมกัน โปรแกรมประมวลผลโดยโปรเซสเซอร์ และรวบรวมโดย AVR

ปัญหากับคอนโทรลเลอร์อาจเกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันไฟฟ้าตกและโหลดมากเกินไป

แท่นยึดเครื่องยนต์

แท่นยึดมอเตอร์เป็นกลไกที่ยึดเครื่องยนต์ ใช้ในการติดตั้งเครื่องยนต์ ตัวยึดมอเตอร์ประกอบด้วยแท่งที่เชื่อมต่อถึงกันและส่วนประกอบเฟรม ตัวยึดมอเตอร์นั้นแบนและมีพื้นที่ในแง่ขององค์ประกอบ ตัวยึดมอเตอร์สำหรับมอเตอร์ 30 โวลต์ตัวเดียวหรือหลายอุปกรณ์ วงจรไฟฟ้ามอเตอร์เมาท์ประกอบด้วยชุดของแท่ง ตัวยึดมอเตอร์ถูกติดตั้งด้วยส่วนประกอบโครงถักและโครง

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านเป็นอุปกรณ์ที่ขาดไม่ได้สำหรับใช้ในชีวิตประจำวันและในอุตสาหกรรม เช่น เครื่อง CNC อุปกรณ์การแพทย์ กลไกยานยนต์

BKEPT มีความโดดเด่นด้วยความน่าเชื่อถือ, หลักการทำงานที่มีความแม่นยำสูง, อัตโนมัติ การควบคุมที่ชาญฉลาดและระเบียบ

เผยแพร่เมื่อ 11.04.2013

อุปกรณ์ที่ใช้ร่วมกัน (Inrunner, Outrunner)

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านประกอบด้วยโรเตอร์ที่มีแม่เหล็กถาวรและสเตเตอร์ที่มีขดลวด เครื่องยนต์มีสองประเภท: ผู้บุกเบิกซึ่งแม่เหล็กโรเตอร์อยู่ภายในสเตเตอร์ด้วยขดลวดและ รองชนะเลิศซึ่งแม่เหล็กตั้งอยู่ด้านนอกและหมุนรอบสเตเตอร์คงที่ด้วยขดลวด

โครงการ ผู้บุกเบิกมักใช้สำหรับ เครื่องยนต์ความเร็วสูงกับเสาไม่กี่ รองชนะเลิศถ้าจำเป็น ให้ใช้มอเตอร์แรงบิดสูงที่มีความเร็วค่อนข้างต่ำ โครงสร้าง Inrunners นั้นง่ายกว่าเนื่องจากสเตเตอร์คงที่สามารถใช้เป็นที่อยู่อาศัยได้ สามารถติดตั้งอุปกรณ์ติดตั้งได้ ในกรณีของ Outrunners ส่วนนอกทั้งหมดจะหมุน เครื่องยนต์ถูกยึดด้วยเพลาคงที่หรือชิ้นส่วนสเตเตอร์ ในกรณีของมอเตอร์ล้อ การยึดจะดำเนินการกับแกนคงที่ของสเตเตอร์ สายไฟจะถูกส่งไปยังสเตเตอร์ผ่านแกนกลวง

แม่เหล็กและเสา

จำนวนขั้วบนโรเตอร์เป็นเลขคู่ รูปร่างของแม่เหล็กที่ใช้มักจะเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แม่เหล็กทรงกระบอกถูกใช้ไม่บ่อยนัก มีการติดตั้งเสาสลับ

จำนวนแม่เหล็กไม่สอดคล้องกับจำนวนขั้วเสมอไป แม่เหล็กหลายอันสามารถก่อตัวเป็นขั้วเดียว:

ในกรณีนี้ แม่เหล็ก 8 ตัวจะสร้าง 4 ขั้ว ขนาดของแม่เหล็กขึ้นอยู่กับรูปทรงของมอเตอร์และลักษณะของมอเตอร์ ยิ่งใช้แม่เหล็กแรงมากเท่าใด โมเมนต์ของแรงที่พัฒนาขึ้นโดยมอเตอร์บนเพลาก็จะยิ่งสูงขึ้น

แม่เหล็กบนโรเตอร์ถูกยึดด้วยกาวพิเศษ ไม่ค่อยพบเห็นการออกแบบที่มีที่ยึดแม่เหล็ก วัสดุโรเตอร์สามารถเป็นสื่อกระแสไฟฟ้า (เหล็ก) ไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า ( โลหะผสมอลูมิเนียม, พลาสติก เป็นต้น) รวมกัน

ขดลวดและฟัน

การพันของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงสามเฟสนั้นใช้ลวดทองแดง ลวดสามารถเป็นแบบแกนเดียวหรือประกอบด้วยแกนหุ้มฉนวนหลายแกน สเตเตอร์ทำจากเหล็กนำไฟฟ้าหลายแผ่นพับเข้าหากัน

จำนวนฟันสเตเตอร์ต้องหารด้วยจำนวนเฟส เหล่านั้น. สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามเฟส จำนวนฟันสเตเตอร์ ต้องหารด้วย3 .ลงตัว. จำนวนฟันสเตเตอร์สามารถมีได้มากหรือน้อยกว่าจำนวนขั้วบนโรเตอร์ ตัวอย่างเช่นมีมอเตอร์ที่มีโครงร่าง: 9 ฟัน / 12 แม่เหล็ก; 51 ฟัน/46 แม่เหล็ก

เครื่องยนต์ที่มีสเตเตอร์แบบ 3 ฟันนั้นใช้งานน้อยมาก เนื่องจากมีเพียงสองเฟสเท่านั้นที่ทำงานได้ตลอดเวลา (เมื่อเปิดโดยดาว) แรงแม่เหล็กจึงกระทำต่อโรเตอร์ไม่เท่ากันทั่วทั้งเส้นรอบวง (ดูรูปที่)

แรงที่กระทำต่อโรเตอร์พยายามบิดเบี้ยว ซึ่งทำให้เกิดการสั่นสะท้านเพิ่มขึ้น เพื่อขจัดผลกระทบนี้สเตเตอร์ทำด้วยฟันจำนวนมากและขดลวดจะกระจายไปทั่วฟันของเส้นรอบวงทั้งหมดของสเตเตอร์ให้เท่ากันมากที่สุด

ในกรณีนี้ แรงแม่เหล็กที่กระทำต่อโรเตอร์จะหักล้างซึ่งกันและกัน ไม่มีความไม่สมดุล

ตัวเลือกสำหรับการกระจายของขดลวดเฟสโดยฟันสเตเตอร์

ตัวเลือกการไขลานสำหรับฟัน 9 ซี่

ตัวเลือกการไขลานสำหรับฟัน 12 ซี่

ในแผนภาพข้างต้น จำนวนฟันจะถูกเลือกในลักษณะที่ หารด้วย3. ตัวอย่างเช่น เมื่อ 36 ฟันคิดเป็น 12 ฟันต่อเฟส สามารถแบ่งฟันได้ 12 ซี่ ดังนี้

รูปแบบที่ต้องการมากที่สุดคือ 6 กลุ่ม 2 ซี่

มีอยู่ มอเตอร์ที่มีฟัน 51 ซี่บนสเตเตอร์! 17 ฟันต่อเฟส 17 เป็นจำนวนเฉพาะ, มันหารด้วย 1 และตัวมันเองเท่านั้น. วิธีการกระจายคดเคี้ยวเหนือฟัน? อนิจจา ฉันไม่สามารถหาตัวอย่างและเทคนิคในเอกสารที่จะช่วยแก้ปัญหานี้ได้ ปรากฎว่ามีการกระจายคดเคี้ยวดังนี้:

พิจารณาวงจรที่คดเคี้ยวจริง

โปรดทราบว่าการม้วนมีทิศทางการม้วนที่แตกต่างกันบนฟันที่ต่างกัน ทิศทางที่คดเคี้ยวต่างกันจะแสดงด้วยตัวพิมพ์ใหญ่และตัวพิมพ์ใหญ่ รายละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบขดลวดสามารถพบได้ในเอกสารที่นำเสนอในตอนท้ายของบทความ

ขดลวดแบบคลาสสิกทำด้วยลวดเส้นเดียวต่อเฟสเดียว เหล่านั้น. ขดลวดทั้งหมดบนฟันของเฟสเดียวเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม

ขดลวดของฟันสามารถต่อขนานกันได้

นอกจากนี้ยังสามารถรวมรวมเข้าด้วยกัน

การเชื่อมต่อแบบขนานและแบบรวมช่วยลดการเหนี่ยวนำของขดลวดซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสสเตเตอร์ (ด้วยเหตุนี้กำลัง) และความเร็วของมอเตอร์

มูลค่าการซื้อขายไฟฟ้าและของจริง

หากโรเตอร์ของมอเตอร์มีสองขั้ว จากนั้นเมื่อหมุนสนามแม่เหล็กบนสเตเตอร์จนสุดหนึ่งครั้ง โรเตอร์ก็จะหมุนหนึ่งรอบเต็ม ด้วย 4 ขั้ว ต้องใช้สนามแม่เหล็กบนสเตเตอร์สองรอบเพื่อหมุนเพลามอเตอร์ให้ครบหนึ่งรอบ ยิ่งจำนวนเสาของโรเตอร์มากเท่าใด การหมุนรอบแกนมอเตอร์ก็จะยิ่งต้องใช้ไฟฟ้ามากขึ้นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เรามีแม่เหล็ก 42 ตัวบนโรเตอร์ เพื่อหมุนโรเตอร์หนึ่งรอบ จะใช้เวลา 42/2=21 การปฏิวัติทางไฟฟ้า. คุณสมบัตินี้สามารถใช้เป็นตัวลดขนาดได้ หยิบขึ้นมา จำนวนเงินที่ต้องการคุณจะได้มอเตอร์ที่มีคุณสมบัติความเร็วที่ต้องการ นอกจากนี้ ความเข้าใจในกระบวนการนี้จำเป็นสำหรับเราในอนาคต เมื่อเลือกพารามิเตอร์ของคอนโทรลเลอร์

เซ็นเซอร์ตำแหน่ง

การออกแบบเครื่องยนต์ที่ไม่มีเซ็นเซอร์นั้นแตกต่างจากเครื่องยนต์ที่มีเซ็นเซอร์เฉพาะในกรณีที่ไม่มีตัวหลัง อื่น ความแตกต่างพื้นฐานไม่. เซ็นเซอร์ตำแหน่งที่พบบ่อยที่สุดตามเอฟเฟกต์ฮอลล์ เซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสนามแม่เหล็ก โดยปกติแล้วจะอยู่บนสเตเตอร์ในลักษณะที่ได้รับผลกระทบจากแม่เหล็กโรเตอร์ มุมระหว่างเซ็นเซอร์จะต้องเป็น 120 องศา

ความหมาย "ไฟฟ้า" องศา เหล่านั้น. สำหรับมอเตอร์แบบหลายขั้ว การจัดเรียงทางกายภาพของเซ็นเซอร์อาจเป็นดังนี้:

บางครั้งเซ็นเซอร์อยู่นอกเครื่องยนต์ นี่คือตัวอย่างหนึ่งของตำแหน่งของเซ็นเซอร์ อันที่จริงมันเป็นเครื่องยนต์ที่ไม่มีเซ็นเซอร์ ดังนั้น ด้วยวิธีง่ายๆมันถูกติดตั้งด้วยเซ็นเซอร์ในห้องโถง

ในเครื่องยนต์บางรุ่น เซ็นเซอร์จะติดตั้งอยู่บนอุปกรณ์พิเศษที่ช่วยให้คุณเคลื่อนเซ็นเซอร์ได้ภายในขอบเขตที่กำหนด ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ดังกล่าว เวลาจะถูกตั้งค่า อย่างไรก็ตาม หากมอเตอร์ต้องการการย้อนกลับ (การหมุนใน ด้านหลัง) จะต้องตั้งค่าเซ็นเซอร์ชุดที่สองให้ถอยหลัง เนื่องจากจังหวะเวลาไม่สำคัญในตอนเริ่มต้นและ รอบต่ำคุณสามารถตั้งค่าเซ็นเซอร์ไปที่จุดศูนย์ และปรับมุมนำโดยทางโปรแกรมเมื่อเครื่องยนต์เริ่มหมุน

ลักษณะสำคัญของเครื่องยนต์

แต่ละเครื่องยนต์ถูกคำนวณสำหรับความต้องการเฉพาะและมีลักษณะสำคัญดังต่อไปนี้:

• โหมดการทำงานที่เครื่องยนต์ได้รับการออกแบบ: ระยะยาวหรือระยะสั้น ยาวโหมดการทำงานบ่งบอกว่าเครื่องยนต์สามารถทำงานได้นานหลายชั่วโมง เครื่องยนต์ดังกล่าวคำนวณในลักษณะที่การถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมสูงกว่าการปลดปล่อยความร้อนของเครื่องยนต์เอง ในกรณีนี้จะไม่อุ่นเครื่อง ตัวอย่าง: การระบายอากาศ บันไดเลื่อน หรือตัวขับสายพานลำเลียง ในระยะสั้น -หมายความว่าเครื่องยนต์จะเปิดขึ้นในช่วงเวลาสั้น ๆ ในระหว่างนั้นจะไม่มีเวลาอุ่นเครื่องจนถึงอุณหภูมิสูงสุดหลังจากนั้น เป็นเวลานานเวลาที่เครื่องยนต์จะเย็นลง ตัวอย่าง: ไดรฟ์ลิฟต์ เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า เครื่องเป่าผม
• ความต้านทานของขดลวดมอเตอร์. ความต้านทานของขดลวดมอเตอร์ส่งผลกระทบ ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์. ยิ่งความต้านทานต่ำเท่าไรก็ยิ่งมีประสิทธิภาพมากขึ้นเท่านั้น โดยการวัดความต้านทาน คุณจะพบว่ามีวงจรอินเตอร์เทิร์นอยู่ในขดลวด ความต้านทานของขดลวดมอเตอร์เท่ากับหนึ่งในพันของโอห์ม ในการวัดคุณต้อง อุปกรณ์พิเศษหรือเทคนิคการวัดพิเศษ
• ขีดสุด แรงดันใช้งาน . แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ขดลวดสเตเตอร์สามารถทนได้ แรงดันไฟฟ้าสูงสุดสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ต่อไปนี้
• RPM สูงสุด. บางครั้งก็บ่งบอกว่า ความเร็วสูงสุด, แ kv-จำนวนรอบของมอเตอร์ต่อโวลต์ที่ไม่มีโหลดบนเพลา เมื่อคูณตัวเลขนี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าสูงสุด เราจะได้ความเร็วสูงสุดของเครื่องยนต์โดยไม่ต้องโหลดบนเพลา
• กระแสสูงสุด. กระแสไฟที่คดเคี้ยวสูงสุดที่อนุญาต ตามกฎแล้วจะมีการระบุเวลาที่มอเตอร์สามารถทนต่อกระแสที่ระบุได้ ขีด จำกัด กระแสสูงสุดเกี่ยวข้องกับความร้อนสูงเกินไปของขดลวด ดังนั้น เมื่อ อุณหภูมิต่ำ สิ่งแวดล้อมเวลาจริงของการทำงานที่มีกระแสสูงสุดจะนานขึ้นและในความร้อนมอเตอร์จะไหม้เร็วขึ้น
• กำลังเครื่องยนต์สูงสุดเกี่ยวข้องโดยตรงกับพารามิเตอร์ก่อนหน้า นี่คือกำลังสูงสุดที่เครื่องยนต์สามารถพัฒนาได้ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยปกติจะใช้เวลาไม่กี่วินาที ที่ งานยาวบน พลังสูงสุดเครื่องยนต์ร้อนจัดและความล้มเหลวอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
• กำลังไฟพิกัด. กำลังที่เครื่องยนต์สามารถพัฒนาได้ตลอดระยะเวลาเปิดเครื่อง
• มุมล่วงหน้าของเฟส (เวลา). ขดลวดสเตเตอร์มีการเหนี่ยวนำซึ่งชะลอการเติบโตของกระแสในขดลวด กระแสจะถึงสูงสุดหลังจากนั้นครู่หนึ่ง เพื่อชดเชยความล่าช้านี้ การสลับเฟสจะดำเนินการล่วงหน้าบางส่วน คล้ายกับการจุดระเบิดของเครื่องยนต์ สันดาปภายในโดยที่มุมการจุดระเบิดถูกตั้งไว้ โดยคำนึงถึงเวลาการจุดระเบิดของน้ำมันเชื้อเพลิง

คุณควรให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าเมื่อโหลดพิกัดคุณจะไม่ได้รับความเร็วสูงสุดบนเพลามอเตอร์ kvระบุไว้สำหรับเครื่องยนต์ที่ไม่ได้บรรจุ เมื่อเปิดเครื่องจากแบตเตอรี่ควรคำนึงถึง "การจม" ของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายภายใต้ภาระซึ่งจะลดความเร็วของเครื่องยนต์สูงสุดด้วย

มอเตอร์ถูกใช้ในหลาย ๆ ด้านของเทคโนโลยี เพื่อให้โรเตอร์ของมอเตอร์หมุนได้ จำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กที่หมุนได้ ในมอเตอร์กระแสตรงทั่วไป การหมุนนี้ทำโดยใช้กลไกโดยใช้แปรงที่เลื่อนบนตัวสับเปลี่ยน ทำให้เกิดประกายไฟ และนอกจากนี้ เนื่องจากการเสียดสีและการสึกหรอของแปรง มอเตอร์ดังกล่าวจึงต้องมีการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีทำให้สามารถสร้างสนามแม่เหล็กหมุนได้ ทางอิเล็กทรอนิกส์ซึ่งรวมอยู่ในมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่าน (BLDC)

อุปกรณ์และหลักการทำงาน

องค์ประกอบหลักของ BDPT คือ:

• โรเตอร์ที่ยึดแม่เหล็กถาวร
• สเตเตอร์ที่ติดตั้งขดลวด
• ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์.

โดยการออกแบบเครื่องยนต์ดังกล่าวสามารถเป็นสองประเภท:

กับ ที่ตั้งภายในโรเตอร์ (อินรันเนอร์)

พร้อมการจัดวางโรเตอร์ภายนอก (outrunner)

ในกรณีแรก โรเตอร์จะหมุนภายในสเตเตอร์ และในกรณีที่สอง โรเตอร์จะหมุนรอบสเตเตอร์

เครื่องยนต์อินรันเนอร์ใช้เมื่อคุณต้องการรับ ความเร็วสูงการหมุน มอเตอร์นี้มีการออกแบบมาตรฐานที่ง่ายกว่า ซึ่งช่วยให้สามารถใช้สเตเตอร์แบบตายตัวเพื่อยึดมอเตอร์ได้

เครื่องยนต์ outrunnerเหมาะสำหรับแรงบิดสูงที่รอบต่ำ ในกรณีนี้ เครื่องยนต์จะติดตั้งโดยใช้เพลาแบบตายตัว

เครื่องยนต์อินรันเนอร์รอบต่อนาทีสูงแรงบิดต่ำ เครื่องยนต์ outrunner- ความเร็วต่ำแรงบิดสูง

จำนวนขั้วใน BLDT อาจแตกต่างกัน ด้วยจำนวนขั้ว เราสามารถตัดสินคุณลักษณะบางอย่างของมอเตอร์ได้ ตัวอย่างเช่น มอเตอร์ที่มีโรเตอร์ที่มี 2 ขั้ว จะมีจำนวนรอบที่สูงกว่าและมีแรงบิดเพียงเล็กน้อย มอเตอร์ที่มีเสามากกว่าจะมีแรงบิดมากกว่าแต่ RPM น้อยกว่า โดยการเปลี่ยนจำนวนเสาของโรเตอร์ คุณสามารถเปลี่ยนจำนวนรอบของเครื่องยนต์ได้ ดังนั้นโดยการเปลี่ยนการออกแบบของเครื่องยนต์ ผู้ผลิตสามารถเลือกพารามิเตอร์ที่จำเป็นของเครื่องยนต์ในแง่ของแรงบิดและความเร็ว

กรรมการ กพท

ตัวควบคุมความเร็ว ลักษณะที่ปรากฏ

ใช้สำหรับควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน ตัวควบคุมพิเศษ - ตัวควบคุมความเร็วของเพลามอเตอร์กระแสตรง. หน้าที่ของมันคือการสร้างและจ่ายในเวลาที่เหมาะสมไปยังขดลวดที่ถูกต้องของแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการ ตัวควบคุมสำหรับอุปกรณ์ที่จ่ายไฟ 220 V ส่วนใหญ่มักใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ ซึ่งกระแสไฟฟ้าที่มีความถี่ 50 Hz จะถูกแปลงเป็นกระแสตรงก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นสัญญาณมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM) ในการจ่ายแรงดันไฟให้กับขดลวดสเตเตอร์ จะใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์อันทรงพลังบนทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์หรือส่วนประกอบพลังงานอื่นๆ

การปรับกำลังและความเร็วของเครื่องยนต์ทำได้โดยการเปลี่ยนรอบการทำงานของพัลส์ และด้วยเหตุนี้ ค่าประสิทธิผลของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดสเตเตอร์ของเครื่องยนต์

แผนผังของตัวควบคุมความเร็ว K1-K6 - ปุ่ม D1-D3 - เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ (เซ็นเซอร์ฮอลล์)

ปัญหาสำคัญคือการเชื่อมต่อที่ทันท่วงที กุญแจอิเล็กทรอนิกส์ต่อม้วนแต่ละอัน เพื่อให้แน่ใจว่าสิ่งนี้ ผู้ควบคุมต้องกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์และความเร็ว. เพื่อให้ได้ข้อมูลดังกล่าว สามารถใช้เซ็นเซอร์ออปติคัลหรือแม่เหล็ก (เช่น เซ็นเซอร์ฮอลล์) เช่นเดียวกับสนามแม่เหล็กย้อนกลับ

การใช้งานทั่วไปมากขึ้น เซ็นเซอร์ฮอลล์, ที่ ตอบสนองต่อการมีอยู่ของสนามแม่เหล็ก. เซ็นเซอร์วางอยู่บนสเตเตอร์ในลักษณะที่ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ ในบางกรณี มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ในอุปกรณ์ที่ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนตำแหน่งของเซ็นเซอร์และปรับเวลาตามความเหมาะสม

ตัวควบคุมความเร็วของโรเตอร์นั้นไวต่อปริมาณกระแสที่ไหลผ่านมาก หากคุณเลือกแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ที่มีกระแสไฟสูง ตัวควบคุมจะไหม้! เลือกส่วนผสมที่ลงตัวของคุณสมบัติ!

ข้อดีข้อเสีย

เมื่อเทียบกับมอเตอร์ทั่วไป มอเตอร์ BLDC มีข้อดีดังต่อไปนี้:

• ประสิทธิภาพสูง;
• ประสิทธิภาพสูง;
• ความเป็นไปได้ของการเปลี่ยนความเร็ว;
• ไม่มีแปรงเป็นประกาย;
• เสียงเล็กๆทั้งในช่วงเสียงและความถี่สูง
• ความน่าเชื่อถือ;
• ความสามารถในการทนต่อแรงบิดเกินพิกัด;
• ยอดเยี่ยม อัตราส่วนขนาดต่อกำลัง.

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีประสิทธิภาพสูง สามารถเข้าถึง 93-95%

ความน่าเชื่อถือสูงของชิ้นส่วนกลไกของ DB อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามันใช้ตลับลูกปืนและไม่มีแปรง การล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรนั้นค่อนข้างช้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากทำโดยใช้ธาตุหายาก เมื่อใช้ในตัวควบคุมการป้องกันกระแสไฟ อายุการใช้งานของโหนดนี้ค่อนข้างสูง จริงๆ แล้ว อายุการใช้งานของ BLDC สามารถกำหนดได้โดยอายุการใช้งานของตลับลูกปืน.

ข้อเสียของ BDP คือความซับซ้อนของระบบควบคุมและค่าใช้จ่ายสูง

แอปพลิเคชัน

ขอบเขตของ BDTP มีดังนี้:

• การสร้างแบบจำลอง;
• ยา;
• ยานยนต์;
• อุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ;
• เครื่องใช้ไฟฟ้า;
• อุปกรณ์ทางทหาร.

การใช้งาน DB สำหรับเครื่องบินรุ่นให้ประโยชน์อย่างมากในแง่ของกำลังและขนาด การเปรียบเทียบมอเตอร์แปรงถ่าน Speed-400 แบบธรรมดาและ BDTP ของ Astro Flight 020 คลาสเดียวกัน แสดงให้เห็นว่ามอเตอร์ประเภทแรกมีประสิทธิภาพ 40-60% ประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ที่สองภายใต้เงื่อนไขเดียวกันสามารถเข้าถึงได้ถึง 95% ดังนั้น การใช้ DB ทำให้สามารถเพิ่มกำลังของส่วนกำลังของโมเดลหรือเวลาบินได้เกือบสองเท่า

เนื่องจากเสียงรบกวนต่ำและขาดความร้อนระหว่างการทำงาน BLDCs จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการแพทย์ โดยเฉพาะในด้านทันตกรรม

ในรถยนต์ เครื่องยนต์ดังกล่าวถูกใช้ใน ลิฟท์แก้ว ที่ปัดน้ำฝนไฟฟ้า ที่ล้างไฟหน้า และระบบควบคุมการยกเบาะนั่งไฟฟ้า.

ไม่มีสับเปลี่ยนและประกายไฟแปรงอนุญาตให้ใช้ฐานข้อมูลเป็นองค์ประกอบของอุปกรณ์ล็อค ในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ.

ตัวอย่างการใช้ฐานข้อมูลในเครื่องใช้ในครัวเรือน สังเกตได้ เครื่องซักผ้าด้วยไดรฟ์ดรัมไดรฟ์โดยตรงของ LG บริษัทนี้ใช้ BDTP ประเภท Outrunner มีแม่เหล็ก 12 ตัวบนโรเตอร์ของมอเตอร์ และตัวเหนี่ยวนำ 36 ตัวบนสเตเตอร์ ซึ่งพันด้วยลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 มม. บนแกนเหล็กที่นำไฟฟ้าด้วยแม่เหล็ก ขดลวดเชื่อมต่อแบบอนุกรมมี 12 ขดลวดต่อเฟส ความต้านทานของแต่ละเฟสคือ 12 โอห์ม เซ็นเซอร์ Hall ใช้เป็นเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ มอเตอร์โรเตอร์ติดอยู่กับถังซักของเครื่องซักผ้า

ทุกที่ เครื่องยนต์นี้ใช้ในฮาร์ดไดรฟ์สำหรับคอมพิวเตอร์ซึ่งทำให้มีขนาดกะทัดรัดในไดรฟ์ซีดีและดีวีดีและระบบระบายความร้อนสำหรับอุปกรณ์ไมโครอิเล็กทรอนิกส์และอื่น ๆ

นอกจาก DUs พลังงานต่ำและปานกลางแล้ว BLDC ขนาดใหญ่ยังถูกใช้งานในอุตสาหกรรมหนัก ทางทะเล และการทหารมากขึ้นอีกด้วย

DB พลังสูงออกแบบมาสำหรับกองทัพเรือสหรัฐฯ ตัวอย่างเช่น Powertec ได้พัฒนา CBTP 220kW 2000rpm แรงบิดของเครื่องยนต์สูงถึง 1080 นิวตันเมตร

นอกเหนือจากพื้นที่เหล่านี้แล้ว DB ยังใช้ในการออกแบบเครื่องมือกล เครื่องอัด สายการผลิตพลาสติก ตลอดจนพลังงานลมและการใช้พลังงานคลื่นยักษ์

ลักษณะเฉพาะ

ลักษณะสำคัญของเครื่องยนต์:

• จัดอันดับอำนาจ;
• พลังสูงสุด;
• กระแสสูงสุด;
• แรงดันใช้งานสูงสุด;
• ความเร็วสูงสุด(หรือปัจจัย Kv);
• ความต้านทานคดเคี้ยว;
• มุมนำ;
• โหมดการทำงาน;
• ลักษณะน้ำหนักโดยรวมเครื่องยนต์.

ตัวบ่งชี้หลักของเครื่องยนต์คือกำลังรับการจัดอันดับซึ่งก็คือกำลังที่เกิดจากเครื่องยนต์เป็นเวลานานในการทำงาน

พลังสูงสุด- นี่คือพลังที่เครื่องยนต์สามารถให้ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ โดยไม่ล้ม ตัวอย่างเช่น สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน Astro Flight 020 ที่กล่าวถึงข้างต้น จะมีกำลัง 250 วัตต์

กระแสสูงสุด. สำหรับ Astro Flight 020 คือ 25 A

แรงดันใช้งานสูงสุด- แรงดันไฟที่ขดลวดมอเตอร์รับได้ Astro Flight 020 ถูกตั้งค่าให้ทำงานที่ 6V ถึง 12V

ความเร็วสูงสุดของเครื่องยนต์. บางครั้งหนังสือเดินทางระบุค่าสัมประสิทธิ์ Kv - จำนวนรอบเครื่องยนต์ต่อโวลต์ สำหรับ Astro Flight 020 Kv= 2567 รอบต่อนาที ในกรณีนี้ จำนวนสูงสุดของรอบสามารถกำหนดได้โดยการคูณปัจจัยนี้ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานสูงสุด

โดยปกติ ความต้านทานคดเคี้ยวสำหรับเครื่องยนต์คือหนึ่งในสิบหรือหนึ่งในพันของโอห์ม สำหรับ Astro Flight 020 R= 0.07 โอห์ม ความต้านทานนี้ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ BPDT

มุมนำแสดงถึงความก้าวหน้าของแรงดันสวิตชิ่งบนขดลวด มีความเกี่ยวข้องกับลักษณะอุปนัยของความต้านทานของขดลวด

โหมดการทำงานอาจเป็นระยะยาวหรือระยะสั้น ในการทำงานระยะยาว เครื่องยนต์สามารถทำงานได้ เวลานาน. ในเวลาเดียวกัน ความร้อนที่เกิดจากมันจะกระจายไปอย่างสมบูรณ์และไม่ร้อนมากเกินไป ในโหมดนี้ มอเตอร์จะทำงาน เช่น ในพัดลม สายพานลำเลียง หรือบันไดเลื่อน โหมดชั่วขณะใช้สำหรับอุปกรณ์ต่างๆ เช่น ลิฟต์ เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า ในกรณีเหล่านี้ เครื่องยนต์จะทำงานในช่วงเวลาสั้นๆ จากนั้น เป็นเวลานานเย็นลง

ในหนังสือเดินทางสำหรับเครื่องยนต์จะมีการระบุขนาดและน้ำหนัก นอกจากนี้ ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องยนต์สำหรับรุ่นเครื่องบิน จะมีการระบุขนาดการลงจอดและเส้นผ่านศูนย์กลางของเพลา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อมูลจำเพาะต่อไปนี้มีให้สำหรับเครื่องยนต์ Astro Flight 020:

• ความยาว 1.75”;
• เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.98”;
• เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลาคือ 1/8”;
• น้ำหนัก 2.5 ออนซ์

สรุป:

1. ในการสร้างแบบจำลองในต่างๆ ผลิตภัณฑ์ทางเทคนิคในอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีการป้องกันประเทศ มีการใช้ BLDT ซึ่งสนามแม่เหล็กหมุนได้ถูกสร้างขึ้นโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์
2. ตามการออกแบบของพวกเขา BLDC สามารถมีการจัดโรเตอร์ภายใน (ขาเข้า) และภายนอก (นอก)
3. เมื่อเทียบกับมอเตอร์อื่นๆ มอเตอร์ BLDC มีข้อดีหลายประการ โดยหลักๆ แล้วคือการไม่มีแปรงและประกายไฟ ประสิทธิภาพสูงและความน่าเชื่อถือสูง

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านมีขดลวดสามเฟสบนสเตเตอร์และแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์ สนามแม่เหล็กหมุนถูกสร้างขึ้นโดยขดลวดสเตเตอร์ เมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับโรเตอร์แม่เหล็กที่เริ่มเคลื่อนที่ เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุนได้ ระบบของแรงดันไฟฟ้าสามเฟสจะถูกนำไปใช้กับขดลวดสเตเตอร์ ซึ่งสามารถมีรูปร่างที่แตกต่างกันและเกิดขึ้นได้ วิธีทางที่แตกต่าง. การก่อตัวของแรงดันไฟฟ้า (การสลับขดลวด) สำหรับมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านนั้นดำเนินการโดยหน่วยอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะทาง - ตัวควบคุมมอเตอร์

สั่งซื้อมอเตอร์ไร้แปรงถ่านในแคตตาล็อกของเรา

ในกรณีที่ง่ายที่สุด ขดลวดจะเชื่อมต่อเป็นคู่กับแหล่งกำเนิด แรงดันคงที่และในขณะที่โรเตอร์หมุนไปในทิศทางของเวกเตอร์สนามแม่เหล็กของขดลวดสเตเตอร์ แรงดันไฟฟ้าจะถูกนำไปใช้กับขดลวดอีกคู่หนึ่ง ในกรณีนี้เวกเตอร์สนามแม่เหล็กสเตเตอร์อยู่ในตำแหน่งที่แตกต่างกันและการหมุนของโรเตอร์จะดำเนินต่อไป ในการพิจารณาโมเมนต์ที่ต้องการในการเชื่อมต่อของขดลวดต่อไปนี้ จะใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์ เซ็นเซอร์ Hall มักใช้บ่อยที่สุด

ตัวเลือกและกรณีพิเศษ

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านที่ผลิตในปัจจุบันมีการออกแบบที่หลากหลาย

ตามการออกแบบของขดลวดสเตเตอร์ มอเตอร์ที่มีบาดแผลแบบคลาสสิกบนแกนเหล็กและมอเตอร์ที่มีขดลวดทรงกระบอกกลวงที่ไม่มีแกนเหล็กสามารถแยกแยะออกได้ ขดลวดแบบคลาสสิกมีความเหนี่ยวนำสูงกว่าขดลวดทรงกระบอกกลวงมาก และด้วยเหตุนี้ ค่าคงที่ของเวลาจึงมากกว่า ด้วยเหตุนี้ในอีกด้านหนึ่ง ขดลวดทรงกระบอกกลวงช่วยให้การเปลี่ยนแปลงของกระแส (และด้วยแรงบิด) เป็นไดนามิกมากขึ้น ในทางกลับกัน เมื่อทำงานจากตัวควบคุมมอเตอร์ที่ใช้การมอดูเลต PWM ความถี่ต่ำเพื่อทำให้กระแสไฟราบรื่น ต้องใช้ระลอกคลื่น ตัวกรองโช้กที่มีพิกัดที่ใหญ่กว่า (และตามนั้น ขนาดใหญ่ขึ้น). นอกจากนี้ ตามกฎแล้วการไขลานแบบคลาสสิกนั้นมีโมเมนต์การตรึงแม่เหล็กที่สูงกว่าอย่างเห็นได้ชัด เช่นเดียวกับประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าการไขลานทรงกระบอกแบบกลวง

ความแตกต่างอีกอย่างที่แยกออก รุ่นต่างๆมอเตอร์ - นี่คือตำแหน่งสัมพัทธ์ของโรเตอร์และสเตเตอร์ - มีมอเตอร์ที่มีโรเตอร์ภายในและมอเตอร์ที่มีโรเตอร์ภายนอก มอเตอร์โรเตอร์ภายในมักจะมีความเร็วที่สูงกว่าและโมเมนต์ความเฉื่อยของโรเตอร์ต่ำกว่ารุ่นโรเตอร์ภายนอก เป็นผลให้มอเตอร์โรเตอร์ภายในมีไดนามิกที่สูงขึ้น มอเตอร์โรเตอร์ภายนอกมักจะมีแรงบิดสูงกว่าเล็กน้อยสำหรับเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของมอเตอร์เดียวกัน

ความแตกต่างจากเครื่องยนต์ประเภทอื่น

ความแตกต่างจากตัวสะสม DPT ตำแหน่งของขดลวดบนโรเตอร์ทำให้สามารถละทิ้งแปรงและตัวสะสมและด้วยเหตุนี้จึงกำจัดสิ่งที่เคลื่อนย้ายได้ หน้าสัมผัสไฟฟ้าซึ่งลดความน่าเชื่อถือของ DCT ด้วยแม่เหล็กถาวรลงอย่างมาก ด้วยเหตุผลเดียวกัน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านจึงมักจะวิ่งได้เร็วกว่ามอเตอร์ DC แบบแม่เหล็กถาวรมาก ในอีกด้านหนึ่ง สิ่งนี้ทำให้สามารถเพิ่มกำลังเฉพาะของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้ ในทางกลับกัน เช่น ความเร็วสูงจำเป็นจริงๆ

ความแตกต่างจากมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร มอเตอร์ซิงโครนัสที่มีแม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์มีความคล้ายคลึงกับมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านในการออกแบบ แต่มีข้อแตกต่างหลายประการ ประการแรก มอเตอร์ซิงโครนัสระยะรวมหลาย ประเภทต่างๆมอเตอร์ ซึ่งบางตัวได้รับการออกแบบสำหรับการทำงานโดยตรงจากเครือข่าย AC มาตรฐาน ส่วนอีกส่วนหนึ่ง (เช่น เซอร์โวมอเตอร์ซิงโครนัส) สามารถใช้งานได้จากตัวแปลงความถี่ (ตัวควบคุมมอเตอร์) เท่านั้น มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน แม้ว่าจะมีขดลวดสามเฟสบนสเตเตอร์ แต่ไม่อนุญาตให้ใช้งานโดยตรงจากแรงดันไฟหลัก และจำเป็นต้องมีตัวควบคุมที่เหมาะสม นอกจากนี้ มอเตอร์ซิงโครนัสสมมติว่าเป็นการจ่ายแรงดันไฟแบบไซน์ ในขณะที่มอเตอร์แบบไม่มีแปรงอนุญาตให้จ่ายแรงดันไฟสลับแบบขั้นตอน (การสลับบล็อก) และถือว่าใช้ในโหมดการทำงานปกติ

คุณต้องการมอเตอร์แบบไม่มีแปรงเมื่อใด

คำตอบสำหรับคำถามนี้ค่อนข้างง่าย - ในกรณีที่มีความได้เปรียบเหนือเครื่องยนต์ประเภทอื่น ตัวอย่างเช่น แทบเป็นไปไม่ได้เลยที่จะไม่ใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านในการใช้งานที่ ความเร็วสูงการหมุน: มากกว่า 10,000 รอบต่อนาที การใช้มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านก็เป็นสิ่งที่สมเหตุสมผลในกรณีที่ต้องมีอายุการใช้งานของมอเตอร์ที่ยาวนาน ในกรณีที่จำเป็นต้องใช้ชุดประกอบจากมอเตอร์ที่มีกระปุกเกียร์ การใช้มอเตอร์ไร้แปรงถ่านความเร็วต่ำ (ที่มีเสาจำนวนมาก) นั้นสมเหตุสมผลอย่างชัดเจน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านความเร็วสูงในกรณีนี้จะมีความเร็วที่สูงกว่าขีดจำกัด ความเร็วที่อนุญาตกระปุกเกียร์และด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถใช้กำลังเต็มที่ได้ สำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมมอเตอร์อย่างง่ายที่สุด (โดยไม่ต้องใช้ตัวควบคุมมอเตอร์) DCT ตัวรวบรวมเป็นทางเลือกที่เป็นธรรมชาติ

ในทางกลับกัน ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงหรือการแผ่รังสีสูง จุดอ่อนของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงจะแสดงออกมา - เซ็นเซอร์ฮอลล์ เซนเซอร์ Hall รุ่นมาตรฐานมีความต้านทานการแผ่รังสีและช่วงอุณหภูมิในการทำงานที่จำกัด หากยังจำเป็นต้องใช้มอเตอร์แบบไร้แปรงในแอปพลิเคชันดังกล่าว เวอร์ชันที่ผลิตขึ้นเองด้วยการเปลี่ยนเซ็นเซอร์ Hall ที่มีตัวต้านทานมากขึ้นต่อปัจจัยเหล่านี้จะกลายเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ซึ่งจะทำให้ราคามอเตอร์และเวลาในการจัดส่งสูงขึ้น

บ้าน » ระบบระบายความร้อนเครื่องยนต์ » มอเตอร์ไร้แปรงถ่านคืออะไร อะไรคือความแตกต่างระหว่างมอเตอร์แบบมีแปรงและแบบไม่มีแปรง? มอเตอร์ทำงานอย่างไร