A BLDC termékek bemutatása és alkalmazási forgatókönyvek elemzése

A BLDC termékek bemutatása és alkalmazási forgatókönyvek elemzése

I. A BLDC bemutatása

A kefés nélküli egyenáramú motor (BLDC) egy olyan egyenáramú motor típusa, amely nem használ mechanikus kommutáló érintkezőket (szénkeféket). Ehelyett egy elektronikus vezérlőt alkalmaz a kommutáció elérésére, így kiváltja a hagyományos, keféssel ellátott egyenáramú motort.

Ennek párja az alapvető „egyenáramú motor (keféssel ellátott motor)”. Egy tekercs helyezkedik el mágneses mezőben. Amikor áram folyik át rajta, a tekercs az egyik mágnespólustól taszítódik, a másiktól vonzódik, és e hatásra folyamatosan forog. A forgás során a tekercsen átfolyó áram iránya megváltozik, így a forgás folyamatosan fennmarad.

Egy egyenáramú motorban (keféscsúszó motorban) a rögzített állandó mágnesek által létrehozott mágneses tér álló. A forgás a belső tekercs (rotor) által keltett mágneses tér irányításával érhető el. A forgási sebességet a feszültség változtatásával lehet módosítani. Egy BLDC motorban a rotor állandó mágnesekből áll. A forgás a körülvevő tekercsek által létrehozott mágneses tér irányának változtatásával érhető el. A rotor forgását a tekercsek áramkörén átfolyó áram irányának és nagyságának szabályozásával vezérlik.

A kefék nélküli egyenáramú motorok három kialakítással készülnek: egymásfázisú, kétfázisú és háromfázisú. Ezek közül a háromfázisú BLDC motor a leggyakoribb. Általában az egymásfázisú és a háromfázisú kefék nélküli motorokat gyakran használják mindennapi elektromos készülékekben. E két kialakítás alapvető elve megegyezik, de vezérlési módszereik kissé eltérnek.

Egyfázisú kefe nélküli motorban az összes belső tekercselés egyetlen vezetékkel készül. A tekercsek között a áramirány eltér. Az áramirány megváltoztatásával megfelelő helyeken és időpontokban elérhető a motor forgásának szabályozása. Ennek a konfigurációnak a vezérlési módja viszonylag egyszerű, ezért széles körben használják például hűtőbordás ventillátoroknál.

Ellentétben az egyfázisú felépítéssel a háromfázisú kefe nélküli motor belső tekercselése három csoportra van osztva. Felületesen ezek három független tekercselés-csoportként jelennek meg, de belül összekapcsolódnak. A háromfázisú motorfelépítés előnyöket kínál a sebességvezérlés és az általános zajcsökkentés terén az egyfázisú felépítéssel összehasonlítva, így alkalmazási területe szélesebb.

II. A kefe nélküli motorok jellemzői

1. Helyettesítheti a DC motor sebességszabályozását, az inverter + változó frekvenciás motor sebességszabályozását, valamint az aszinkron motor + fogaskerekes hajtómű sebességszabályozását ;

2. Megőrzi a hagyományos egyenáramú motorok előnyeit, miközben megszünteti a szénkefék és csúszógyűrűk szerkezetét ;

3. Képes alacsony sebesség mellett nagy teljesítményt nyújtani, közvetlenül képes meghajtani nagy terheléseket reduktor nélkül ;

4kis méretű, könnyű, magas kimeneti teljesítményű;

5kiváló nyomatéki jellemzők, jó közepes/alacsony sebességű nyomatékteljesítmény, magas indítónyomaték, alacsony indítóáram;

6. Fokozatmentes sebességszabályozás, széles sebességtartomány, erős túlterhelési képesség ;

7. Lágy indítás/leállítás, jó fékviszonyok, lehetővé teszi az eredeti mechanikai vagy elektromágneses fékberendezések elhagyását ;

8. Magas hatásfok: A motor maga nem szenved gerjesztési veszteséget vagy szénkefé-veszteséget, megszünteti a többfokozatú lassítás fogyasztását, így 20–60%-os átfogó energiamegtakarítást ér el ;

9. Magas megbízhatóság, jó stabilitás, erős alkalmazkodóképesség, egyszerű karbantartás és javítás;

10. Rázkódás- és ütésálló, alacsony zajszint, alacsony rezgés, sima működés, hosszú élettartam ;

11. Nincs szikra képződés, különösen alkalmas robbanásveszélyes környezetekhez; robbanásvédett modellek is elérhetők ;

12. A trapéz alakú hullámmező motorok és a szinusz alakú hullámmező motorok közül választható a követelményeknek megfelelően .

III. A kefés nélküli motorok alkalmazási területei

Állandó terhelésű alkalmazások

Ez a típusú alkalmazás elsősorban olyan területeken használatos, ahol egy meghatározott forgási sebességre van szükség, de a sebesség pontossága nem igényel magas követelményeket, például ventilátoroknál, vízszivattyúknál és hajszárítóknál. Az ilyen alkalmazások általában viszonylag alacsony költséggel járnak, és gyakran nyitott hurkos vezérlést alkalmaznak.

Változó terhelésű alkalmazások

Ezek főként olyan alkalmazásokra utalnak, ahol a motor fordulatszáma egy meghatározott tartományon belül változhat. Ezek az alkalmazások magasabb követelményeket támasztanak a motor nagysebességű jellemzőivel és dinamikus válaszidejével szemben. Jó példák erre a háztartási készülékek, mint például a mosógépek, centrifugáló szárítógépek és a kompresszorok. Az autóiparban az olajszivattyú-szabályozás, az elektronikus vezérlőegységek, a motorvezérlés és az elektronikus szerszámok szintén kiváló példák. Számos alkalmazás létezik a légiközlekedési és űrkutatási területen is, például centrifugák, szivattyúk, robotkarok és giroszkópok. Ezen a területen a motor visszacsatoló eszközöket gyakran használják félig nyitott hurok- és zárt hurokvezérlés megvalósítására. Ez összetett vezérlési algoritmusok alkalmazását teszi szükségessé, ami növeli a vezérlőegység bonyolultságát és a rendszer költségét.

Pozícionálási alkalmazások

A legtöbb ipari vezérlési és automatizálási alkalmazás ebbe a kategóriába tartozik. Ezek az alkalmazások gyakran energiatovábbítással kapcsolatosak, például fogaskerekek vagy szállítószalagok. Ennek következtében a rendszer speciális követelményeket támaszt a motor fordulatszám-dinamikai válaszidejével és nyomatékával szemben. Ezenkívül ezek az alkalmazások gyakori forgásirány-váltást is igényelhetnek a motornál. A motor gyorsulási, állandó sebességű vagy lassulási fázisban működhet, és a terhelés is változhat e fázisok során. Ez magasabb követelményeket támaszt a vezérlővel szemben.