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

ประวัติเล็กน้อย:

ปัญหาหลักของเครื่องยนต์ทั้งหมดคือความร้อนสูงเกินไป โรเตอร์หมุนภายในสเตเตอร์บางประเภท ดังนั้นความร้อนจากความร้อนสูงเกินไปจึงไม่ไปไหน ผู้คนต่างมีความคิดที่ยอดเยี่ยม: ไม่ใช่การหมุนของโรเตอร์ แต่เป็นสเตเตอร์ซึ่งจะถูกระบายความร้อนด้วยอากาศในระหว่างการหมุน เมื่อเครื่องยนต์ดังกล่าวถูกสร้างขึ้น มันถูกใช้อย่างแพร่หลายในการบินและการต่อเรือ ดังนั้นจึงมีชื่อเล่นว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ในไม่ช้าก็มีการสร้างแอนะล็อกไฟฟ้าขึ้น มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน. พวกเขาเรียกมันว่ามอเตอร์ไร้แปรงเพราะมันไม่มีตัวสะสม (แปรง)

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 คือแรง และ 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 ดังนั้นฉันอยากจะเชื่อว่าในอนาคตอันใกล้ราคาของคอนโทรลเลอร์และมอเตอร์แบบไม่มีแปรงจะลดลงเมื่อตกลงมาบนอุปกรณ์ควบคุมวิทยุ ... ความเป็นไปได้ของไมโครอิเล็กทรอนิกส์กำลังขยายตัวทุกวันขนาดและน้ำหนักของตัวควบคุมค่อยๆลดลง . สามารถสันนิษฐานได้ว่าในอนาคตอันใกล้นี้ตัวควบคุมจะถูกสร้างขึ้นโดยตรงในเครื่องยนต์! บางทีเราอาจจะมีชีวิตอยู่เพื่อดูวันนี้...

หลักการทำงานซึ่งขึ้นอยู่กับการควบคุมความถี่และการซิงโครไนซ์ตัวเองเรียกว่ามอเตอร์แบบไม่มีแปรง ในการออกแบบนี้ เวกเตอร์สนามแม่เหล็กของสเตเตอร์จะถูกควบคุมโดยสัมพันธ์กับตำแหน่งของโรเตอร์ มอเตอร์ไร้แปรงถ่านถูกสร้างขึ้นเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านมาตรฐาน กระแสตรง.

เขาผสมผสานกันมากที่สุด คุณสมบัติที่ดีที่สุดมอเตอร์กระแสตรงและมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่สัมผัส

ความแตกต่างหลักจากเครื่องยนต์ทั่วไป

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมักใช้ใน รุ่นบังคับวิทยุอากาศยาน. ประสิทธิภาพที่โดดเด่นและความทนทานของพวกเขาได้รับความนิยมอย่างกว้างขวางเนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่ถูในรูปแบบของแปรงที่ส่งกระแสไฟ

เพื่อแสดงถึงความแตกต่างอย่างเต็มที่มากขึ้น คุณต้องจำไว้ว่าในมอเตอร์สะสมมาตรฐาน โรเตอร์จะหมุนด้วยขดลวดภายในสเตเตอร์ ซึ่งยึดตาม แม่เหล็กถาวร. ขดลวดจะเปลี่ยนโดยใช้ตัวสะสม ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของโรเตอร์ ในมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ โรเตอร์ที่มีแม่เหล็กจะหมุนภายในสเตเตอร์ที่มีขดลวด ประมาณการออกแบบเดียวกันมีเครื่องยนต์

สเตเตอร์ทำหน้าที่เป็นชิ้นส่วนเคลื่อนที่ซึ่งต่างจากมอเตอร์มาตรฐานในมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน โดยวางแม่เหล็กถาวรไว้ และโรเตอร์ที่มีขดลวดสามเฟสจะทำหน้าที่เป็นชิ้นส่วนคงที่

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านทำงานอย่างไร

การหมุนของมอเตอร์ทำได้โดยการเปลี่ยนทิศทางของสนามแม่เหล็กในขดลวดของโรเตอร์ในลำดับที่แน่นอน ในกรณีนี้ แม่เหล็กถาวรจะโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กของโรเตอร์และทำให้สเตเตอร์เคลื่อนที่เคลื่อนที่ การเคลื่อนไหวนี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติหลักของแม่เหล็ก เมื่อเหมือนขั้วผลักและ ไม่เหมือนกัน - ถูกดึงดูด

สนามแม่เหล็กในขดลวดของโรเตอร์และการเปลี่ยนแปลงจะถูกควบคุมโดยตัวควบคุม เป็นอุปกรณ์ที่ค่อนข้างซับซ้อนที่สามารถสลับกระแสสูงด้วยความเร็วสูงได้ ตัวควบคุมจำเป็นต้องมีมอเตอร์ไฟฟ้าแบบไม่มีแปรงในวงจร ซึ่งทำให้ต้นทุนในการใช้งานเพิ่มขึ้นอย่างมาก

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านไม่มีหน้าสัมผัสหมุนและหน้าสัมผัสใด ๆ ที่สามารถสลับได้ นี่คือข้อได้เปรียบหลักของพวกเขามากกว่า มอเตอร์ไฟฟ้าทั่วไปเนื่องจากการสูญเสียแรงเสียดทานทั้งหมดจะลดลง

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 มอเตอร์ดังกล่าวมักจะขายพร้อมกับเฟืองดาวเคราะห์ที่ติดตั้งอยู่แล้ว เนื่องจากรอบการหมุนของใบพัดนั้นสูงเกินไปสำหรับการหมุนของใบพัดโดยตรง บางครั้งใช้มอเตอร์ดังกล่าวโดยไม่มีกระปุกเกียร์ ตัวอย่างเช่น ใช้กับเครื่องบินจำลองการแข่งรถ มอเตอร์ที่มีเสาจำนวนมากมี ความเร็วต่ำหมุนแต่แรงบิดมากขึ้น มอเตอร์ดังกล่าวอนุญาตให้ใช้ใบพัดขนาดใหญ่โดยไม่ต้องใช้กระปุกเกียร์ โดยทั่วไป ใบพัดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่และระยะพิทช์น้อยที่ความเร็วรอบค่อนข้างต่ำจะให้แรงขับมากกว่า แต่รายงานแบบจำลอง ความเร็วต่ำในขณะที่ใบพัดขนาดเล็กที่มีระยะพิทช์สูงที่ความเร็วสูงให้ ความเร็วสูงด้วยแรงขับที่ค่อนข้างน้อย ดังนั้น มอเตอร์แบบหลายขั้วจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นที่ต้องการอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักสูงและมอเตอร์สองขั้วที่ไม่มีกระปุกเกียร์จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับรุ่นความเร็วสูง สำหรับการเลือกเครื่องยนต์และใบพัดสำหรับรุ่นใดรุ่นหนึ่งที่แม่นยำยิ่งขึ้น คุณสามารถใช้โปรแกรม MotoCalc พิเศษได้

เนื่องจากมอเตอร์ไร้แปรงถ่านขับเคลื่อนโดยกระแสสลับ จึงจำเป็นต้องมีตัวควบคุมพิเศษ (ตัวควบคุม) เพื่อทำงาน ซึ่งจะแปลงกระแสตรงจากแบตเตอรี่เป็นกระแสสลับ ESC สำหรับมอเตอร์ไร้แปรงถ่านเป็นอุปกรณ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งช่วยให้คุณควบคุมทุกอย่างในชีวิตได้ 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 มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน DC และการควบคุม BKEPT ในโหมดสัมผัสได้รับการพิจารณาอย่างละเอียดและให้คำอธิบายด้วย 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 ประกอบด้วยขดลวดสามเส้น แต่ละขดลวดประกอบด้วยสามองค์ประกอบที่เชื่อมต่อเป็นอนุกรม: การเหนี่ยวนำ ความต้านทาน และแรงเคลื่อนไฟฟ้าย้อนกลับ

โรเตอร์ BKEPT ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรจำนวนเท่ากัน จำนวนขั้วแม่เหล็กในโรเตอร์ยังส่งผลต่อขนาดพิทช์และแรงบิดกระเพื่อม ยิ่งจำนวนเสามาก ขนาดขั้นตอนการหมุนจะเล็กลงและแรงบิดกระเพื่อมน้อยลง สามารถใช้แม่เหล็กถาวรแบบคู่ขั้ว 1..5 ได้ ในบางกรณี จำนวนคู่ขั้วจะเพิ่มขึ้นเป็น 8 (รูปที่ 2)

ขดลวดถูกติดตั้งอย่างถาวรและแม่เหล็กจะหมุน โรเตอร์ BKEPT มีลักษณะเฉพาะด้วยน้ำหนักที่เบากว่าเมื่อเทียบกับโรเตอร์ทั่วไป มอเตอร์สากลกระแสตรงซึ่งขดลวดอยู่บนโรเตอร์

ฮอลล์เซนเซอร์

ในการประเมินตำแหน่งของโรเตอร์ เซ็นเซอร์ Hall สามตัวจะถูกสร้างขึ้นในตัวเรือนมอเตอร์ เซ็นเซอร์ถูกติดตั้งที่มุม 120 องศาซึ่งกันและกัน ด้วยความช่วยเหลือของเซ็นเซอร์เหล่านี้ จึงสามารถดำเนินการสวิตช์ต่างๆ ได้ 6 แบบ

การสลับเฟสขึ้นอยู่กับสถานะของเซ็นเซอร์ Hall

แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับขดลวดจะเปลี่ยนไปหลังจากเปลี่ยนสถานะเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ที่ การดำเนินการที่ถูกต้องสวิตช์ซิงโครไนซ์ แรงบิดยังคงประมาณคงที่และสูง

การสลับเฟส

เพื่อจุดประสงค์ในการอธิบายอย่างง่ายของการทำงานของ BKEPT สามเฟส เราจะพิจารณาเฉพาะรุ่นที่มีสามขดลวดเท่านั้น ดังที่แสดงไว้ก่อนหน้านี้ การสลับเฟสขึ้นอยู่กับค่าเอาต์พุตของเซ็นเซอร์ Hall ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องที่ใช้กับขดลวดของมอเตอร์ สนามแม่เหล็กจะถูกสร้างขึ้นและเริ่มการหมุน ที่พบมากที่สุดและ ด้วยวิธีง่ายๆตัวควบคุมสวิตชิ่งที่ใช้ในการควบคุม BKEPT เป็นวงจรเปิด-ปิด โดยที่ขดลวดจะนำกระแสไฟฟ้าหรือไม่ใช้ ในคราวเดียวสามารถจ่ายไฟได้เพียงสองขดลวดและขดลวดที่สามยังคงปิดอยู่ การต่อขดลวดเข้ากับรางไฟฟ้าทำให้เกิดกระแสไฟไหล วิธีนี้เรียกว่าการสลับคีย์สโตนหรือการเปลี่ยนบล็อก

ในการควบคุม BKEPT จะใช้สเตจกำลังซึ่งประกอบด้วยฮาล์ฟบริดจ์ 3 อัน ไดอะแกรมสเตจกำลังแสดงในรูปที่ 4

ตามค่าที่อ่านได้ของเซ็นเซอร์ Hall จะกำหนดว่าควรปิดปุ่มใด

แน่นอนว่าผู้เริ่มต้นทุกคนที่เชื่อมโยงชีวิตของเขากับโมเดลไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยคลื่นวิทยุหลังจากศึกษาไส้ติ่งอย่างละเอียดแล้วมีคำถาม นักสะสม (แปรง) คืออะไรและ? อันไหนดีกว่าที่จะใส่ในรุ่นไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยวิทยุของคุณ?

มอเตอร์แบบมีแปรงซึ่งมักใช้ในการจ่ายไฟในรุ่นไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยคลื่นวิทยุมีสายไฟขาออกเพียงสองเส้นเท่านั้น หนึ่งในนั้นคือ "+" อีกอันคือ "-" ในทางกลับกันพวกเขาจะเชื่อมต่อกับตัวควบคุมความเร็ว เมื่อถอดประกอบมอเตอร์สะสมคุณจะพบแม่เหล็กโค้ง 2 อันเสมอเพลาพร้อมกับสมอซึ่งมีเกลียวทองแดง (ลวด) พันอยู่โดยมีเฟืองอยู่ด้านหนึ่งของเพลาและอีกด้านหนึ่ง เป็นตัวสะสมที่ประกอบขึ้นจากเพลตซึ่งประกอบด้วยทองแดงบริสุทธิ์

หลักการทำงานของมอเตอร์สะสม

กระแสไฟฟ้า (DC หรือกระแสตรง) ที่ไหลไปยังขดลวดกระดอง (ขึ้นอยู่กับจำนวนของมันในการเลี้ยวแต่ละอัน) จะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในนั้นซึ่งมีขั้วใต้อยู่ด้านหนึ่งและขั้วเหนืออยู่อีกด้านหนึ่ง

หลายคนรู้ดีว่าถ้าเอาแม่เหล็ก 2 อันมาติด เสาที่มีชื่อเดียวกันซึ่งกันและกันพวกเขาจะไม่มารวมกันเพื่ออะไรและหากพวกเขาแนบชื่อที่ตรงกันข้ามพวกเขาจะเกาะติดกันเพื่อไม่ให้แยกจากกัน

ดังนั้นสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในขดลวดกระดองใด ๆ ที่ทำปฏิกิริยากับแต่ละขั้วของแม่เหล็กสเตเตอร์ ขับเคลื่อน (หมุน) ตัวเกราะเอง นอกจากนี้ กระแสจะไหลผ่านตัวสะสมและแปรงไปยังขดลวดถัดไป และตามลำดับ ผ่านจากขดลวดกระดองหนึ่งไปยังอีกอันหนึ่งตามลำดับ เพลามอเตอร์จะหมุนพร้อมกับกระดอง แต่ตราบใดที่แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับมัน

ในมอเตอร์สะสมมาตรฐาน กระดองมีสามขั้ว (สามขดลวด) - ทำเพื่อให้เครื่องยนต์ไม่ "เกาะติด" ในตำแหน่งเดียว

ข้อเสียของมอเตอร์สะสม

ด้วยตัวเองมอเตอร์ตัวสะสมทำงานได้ดีกับงานของพวกเขา แต่นี่เป็นเพียงช่วงเวลาที่จำเป็นต้องได้รับความเร็วสูงสุดที่เป็นไปได้จากพวกเขาที่เอาต์พุต มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับแปรงที่กล่าวถึงข้างต้น เนื่องจากพวกเขามักจะใกล้ชิดกับนักสะสมด้วยเหตุนี้ ความเร็วสูงแรงเสียดทานเกิดขึ้นที่จุดที่สัมผัสซึ่งในอนาคตจะทำให้ทั้งสองสึกหรออย่างรวดเร็วและต่อมานำไปสู่การสูญเสียพลังงานไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ เครื่องยนต์. นี่เป็นข้อเสียเปรียบที่สำคัญที่สุดของมอเตอร์ดังกล่าวซึ่งทำให้คุณสมบัติเชิงบวกทั้งหมดเป็นโมฆะ

หลักการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ในทางกลับกัน มอเตอร์ประเภทนี้ไม่มีทั้งแปรงและตัวสะสม แม่เหล็กในนั้นตั้งอยู่รอบ ๆ เพลาอย่างเคร่งครัดและทำหน้าที่เป็นโรเตอร์ ขดลวดที่มีขั้วแม่เหล็กอยู่แล้วหลายอันอยู่แล้ว มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ที่เรียกว่า (เซ็นเซอร์) บนโรเตอร์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านซึ่งจะควบคุมตำแหน่งและส่งข้อมูลนี้ไปยังโปรเซสเซอร์ที่ทำงานร่วมกับตัวควบคุมความเร็วในการหมุน (การแลกเปลี่ยนข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของโรเตอร์เกิดขึ้นมากกว่า 100 ครั้งต่อวินาที) เป็นผลให้เราได้รับมากขึ้น การทำงานที่ราบรื่นตัวมอเตอร์เองอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านสามารถมีเซ็นเซอร์ (เซ็นเซอร์) และไม่มีก็ได้ การไม่มีเซ็นเซอร์จะลดประสิทธิภาพของมอเตอร์ลงเล็กน้อย ดังนั้นการไม่มีเซ็นเซอร์จึงไม่น่าจะทำให้ผู้เริ่มต้นผิดหวัง แต่ในทางกลับกัน ป้ายราคาจะทำให้คุณประหลาดใจ มันง่ายที่จะแยกความแตกต่างออกจากกัน สำหรับมอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์ นอกจากสายไฟแบบหนา 3 เส้นแล้ว ยังมีสายบางๆ ที่ต่อไปยังตัวควบคุมความเร็วอีกด้วย มันไม่คุ้มค่าที่จะไล่ตามมอเตอร์ที่มีเซ็นเซอร์สำหรับทั้งมือใหม่และมือสมัครเล่นเพราะมีเพียงมืออาชีพเท่านั้นที่จะชื่นชมศักยภาพของพวกเขาและส่วนที่เหลือก็จะจ่ายมากเกินไปและอย่างมาก

ข้อดีของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

แทบไม่มีชิ้นส่วนสึกหรอ เหตุใดจึง "เกือบ" เนื่องจากเพลาโรเตอร์ติดตั้งอยู่บนตลับลูกปืน ซึ่งมักจะเสื่อมสภาพ แต่ทรัพยากรมีขนาดใหญ่มาก และความสามารถในการเปลี่ยนแทนกันได้นั้นง่ายมาก มอเตอร์เหล่านี้มีความน่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพมาก ติดตั้งเซ็นเซอร์ตำแหน่งโรเตอร์แล้ว สำหรับมอเตอร์สะสม การทำงานของแปรงมักจะเกิดประกายไฟ ซึ่งต่อมาทำให้เกิดการรบกวนการทำงานของอุปกรณ์วิทยุ ดังนั้นสำหรับนักสะสมอย่างที่คุณเข้าใจแล้วปัญหาเหล่านี้จึงถูกแยกออกจากกัน ไม่มีแรงเสียดทาน ไม่ร้อนเกินไป ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญเช่นกัน เมื่อเทียบกับ มอเตอร์สะสมไม่ต้องการ บริการเสริมระหว่างดำเนินการ

ข้อเสียของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

มอเตอร์เหล่านี้มีเพียงหนึ่งลบ นี่คือราคา แต่ถ้าคุณมองจากอีกด้านหนึ่งและคำนึงถึงความจริงที่ว่าการดำเนินการนั้นทำให้เจ้าของเป็นอิสระจากปัญหาเช่นการเปลี่ยนสปริง, พุก, แปรง, ตัวสะสมในทันที คุณสามารถให้ความสำคัญกับอันหลังได้อย่างง่ายดาย

บ้าน » พวงมาลัย » การควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน: คุณสมบัติและหลักการทำงาน ตัวเลือกและกรณีพิเศษ