Introduksjon til BLDC-produkter og analyse av anvendelsesscenarier

Introduksjon til BLDC-produkter og analyse av anvendelsesscenarier

I. Introduksjon til BLDC

En børsteløs likestrømsmotor (BLDC) er en type likestrømsmotor som ikke bruker mekaniske kommuteringskontakter (karbonbørster). I stedet brukes en elektronisk kontroller for å oppnå kommutering, noe som erstatter den tradisjonelle likestrømsmotoren med børster.

Motstykket til denne er den grunnleggende «likestrømsmotoren (børstemotoren)». En spole plasseres innenfor et magnetfelt. Når strøm går gjennom spolen, blir den frastøtt av den ene magnetpolen og tiltrokken av den andre, noe som fører til kontinuerlig rotasjon under denne virkningen. Under rotasjon endres retningen på strømmen gjennom spolen, slik at den fortsetter å rotere.

I en likestrømsmotor (børsteløs motor) er det magnetfeltet som genereres av de faste permanente magneter stasjonært. Rotasjon oppnås ved å styre det magnetfeltet som genereres av spolen (rotoren) inne i motoren. Rotasjonshastigheten endres ved å variere spenningen. I en BLDC-motor består rotoren av permanente magneter. Rotasjon oppnås ved å endre retningen på det magnetfeltet som genereres av de omkringliggende spolene. Rotasjonen til rotoren styres ved å regulere retning og størrelse på strømmen som går gjennom spolene.

Børsteløse likestrømsmotorer har tre konfigurasjoner: enfasemotor, tofasemotor og trefasemotor. Av disse er trefase BLDC-motoren den vanligste. Generelt sett brukes enfasemotorer og trefase børsteløse motorer ofte i daglige elektriske apparater. Underliggende prinsipp for disse to konfigurasjonene er det samme, men deres styringsmetoder skiller seg litt fra hverandre.

I en enfasemotor uten børster er alle interne viklinger utført med én enkelt ledning. Strømretningen varierer mellom viklingene. Ved å endre strømretningen på riktige posisjoner og til rette tidspunkter kan man oppnå kontroll over motorens rotasjon. Kontrollmetoden for denne konfigurasjonen er relativt enkel, noe som gjør den mye brukt i applikasjoner som radiatorluftere.

I motsetning til enfasestrukturen er de interne viklingene i en trefasemotor uten børster delt inn i tre grupper. Overfladisk ser disse ut som tre uavhengige sett med viklinger, men internt er de sammenkoblet. Sammenlignet med enfasestrukturen gir denne motorkonfigurasjonen fordeler når det gjelder hastighetsregulering og helhetlig støyreduksjon, noe som resulterer i et bredere anvendelsesområde.

II. Egenskaper ved motorer uten børster

1. Kan erstatte hastighetsregulering med likestrømmotor, inverter + frekvensjusterbar motorhastighetsregulering og asynkronmotor + reduksjonsboks for hastighetsregulering ;

2. Beholder fordelene med tradisjonelle likestrømsmotorer samtidig som den eliminerer strømbørste- og glideringkonstruksjonen ;

3. Kan operere ved lav hastighet og høy effekt, og kan drive store laster direkte uten reduksjonsboks ;

4liten størrelse, lett vekt og høy effektoppgivelse;

5utmerkede dreiemomentegenskaper, god dreiemomentytelse ved mellom- og lavhastighet, høyt startdreiemoment og lav startstrøm;

6. Trinnløs hastighetsregulering, bred hastighetsområde og stor overlastkapasitet ;

7. Myk start/stopp, gode bremseeegenskaper, kan eliminere behovet for opprinnelige mekaniske eller elektromagnetiske bremseanordninger ;

8. Høy virkningsgrad: Motoren har ingen tap på grunn av magnetisering eller strømbørster, og eliminerer energitap fra flertrinns reduksjon, noe som gir en helhetlig energibesparelse på 20–60 % ;

9. Høy pålitelighet, god stabilitet, stor tilpasningsdyktighet og enkel vedlikehold og reparasjon;

10. Motstandsdyktig mot vibrasjoner og støt, lav støy, lave vibrasjoner, jevn drift og lang levetid ;

11. Ingen gnistgenerering, spesielt egnet for eksplosjonsfarlige omgivelser; eksplosjonsbeskyttede modeller tilgjengelige ;

12. Trapezoidale bølgefeltmotorer og sinusformede bølgefeltmotorer kan velges basert på kravene .

III. Anvendelsesscenarier for børsteløse motorer

Applikasjoner med konstant belastning

Denne typen applikasjon brukes hovedsakelig innen felt som krever en viss rotasjonshastighet, men med lave krav til nøyaktigheten av denne hastigheten, for eksempel ventilatorer, vannpumper og hårtørkere. Slike applikasjoner har vanligvis relativt lave kostnader og bruker ofte styring i åpen sløyfe.

Applikasjoner med variabel belastning

Disse refererer hovedsakelig til applikasjoner der motorens hastighet må variere innenfor et visst område. Disse applikasjonene stiller høyere krav til motorens egenskaper ved høy hastighet og til dens dynamiske respons. Husholdningsapparater som vaskemaskiner, sentrifuger og kompressorer er gode eksempler. I bilindustrien er også oljepumpestyring, elektroniske styringsenheter, motorstyring og elektroniske verktøy fremragende eksempler. Det finnes også mange applikasjoner innen luft- og romfart, for eksempel sentrifuger, pumper, robotarme og gyroscoper. I dette feltet brukes motortilbakekoplingsenheter ofte for å implementere halvåpne og lukkede styringsløkker. Dette krever komplekse styringsalgoritmer, noe som øker kontrollerens kompleksitet og systemets kostnad.

Posisjonsapplikasjoner

De fleste industrielle kontroll- og automatiseringsapplikasjoner faller innenfor denne kategorien. Disse applikasjonene innebär ofte energioverføring, for eksempel ved hjelp av gir eller transportbånd. Systemet har derfor spesifikke krav til motorens dynamiske hastighetsrespons og dreiemoment. I tillegg kan disse applikasjonene kreve hyppige endringer i motorens rotasjonsretning. Motoren kan arbeide i akselerasjons-, konstanthastighets- eller deselerasjonsfaser, og belastningen kan også variere under disse fasene. Dette stiller høyere krav til kontrolleren.