Introduktion till BLDC-produkter och analys av användningsområden

Introduktion till BLDC-produkter och analys av användningsområden

I. Introduktion till BLDC

En borstlös likströmsmotor (BLDC) är en typ av likströmsmotor som inte använder mekaniska kommuteringskontakter (kolborstar). Istället används en elektronisk regulator för att uppnå kommutering, vilket ersätter den traditionella likströmsmotorn med borstar.

Motsvarigheten till denna är den grundläggande "likströmsmotorn (borstad motor)". En spole placeras inom ett magnetfält. När ström flyter genom spolen stöts den bort från den ena magnetpolen och dras mot den andra, vilket orsakar kontinuerlig rotation under denna verkan. Under rotationen omvänds strömmens riktning genom spolen, så att den kan fortsätta rotera.

I en likströmsmotor (borstmotor) är det magnetfält som genereras av de fasta permanentmagneterna stationärt. Rotation uppnås genom att styra det magnetfält som spolen (rotorn) inuti genererar. Rotationshastigheten ändras genom att variera spänningen. I en BLDC-motor består rotorn av permanentmagneter. Rotation uppnås genom att ändra riktningen på det magnetfält som de omgivande spolarna genererar. Rotationen av rotorn styrs genom att reglera riktning och storlek på strömmen som flyter genom spolarna.

Löslösa likströmsmotorer finns i tre konfigurationer: enfas, tvåfas och trefas. Av dessa är trefas-BLDC-motorn den vanligaste. Generellt används enfas- och trefas-löslösa motorer ofta i vardagliga elapparater. Grundprincipen för dessa två konfigurationer är densamma, men deras styrmetoder skiljer sig åt något.

I en enfas likströmsmotor utan borstar slutförs alla interna lindningar med en enda ledare. Strömriktningen skiljer sig åt mellan lindningarna. Genom att ändra strömriktningen vid lämpliga positioner och tillfällen kan motorrotationen regleras. Reglermetoden för denna konfiguration är relativt enkel, vilket gör den mycket använd i tillämpningar såsom radiatorfläktar.

Till skillnad från den enfasa konstruktionen är de interna lindringarna i en trefas likströmsmotor utan borstar uppdelade i tre grupper. Ytligt sett verkar dessa som tre oberoende lindningsuppsättningar, men internt är de sammankopplade. Jämfört med den enfasa konstruktionen erbjuder denna motoruppställning fördelar vad gäller hastighetsreglering och helhetsvis brusminskning, vilket resulterar i ett bredare tillämpningsområde.

II. Egenskaper hos likströmsmotorer utan borstar

1. Kan ersätta hastighetsreglering med likströmsmotor, omvandlare + frekvensreglerad motor samt asynkronmotor + reduktor ;

2. Bevarar fördelarna med traditionella likströmsmotorer samtidigt som kolbörst- och slipringstrukturen elimineras ;

3. Kapabel för drift vid låg hastighet och hög effekt; kan driva stora laster direkt utan reduceringsväxel ;

4liten storlek, lätt vikt och hög utmattningsverkningsgrad;

5utmärkta vridmomentegenskaper, goda vridmomentprestanda vid mellan- och lågvarv, högt startvridmoment och låg startström;

6. Steglös hastighetsreglering, brett hastighetsområde och stark överlastkapacitet ;

7. Mjuk start/stopp, goda bromsegenskaper; kan eliminera behovet av ursprungliga mekaniska eller elektromagnetiska bromsanordningar ;

8. Hög verkningsgrad: Motorn själv har ingen magnetiseringsförlust eller kolbörstförlust, eliminerar flerstegsreduceringsförbrukning och uppnår en omfattande energibesparing på 20–60 % ;

9. Hög tillförlitlighet, god stabilitet, stark anpassningsförmåga samt enkel underhålls- och reparationsoptimering;

10. Motståndskraftig mot vibrationer och stötar, låg brusnivå, låg vibration, jämn drift och lång livslängd ;

11. Ingen gnistgenerering, särskilt lämplig för explosiva miljöer; explosionssäkra modeller finns tillgängliga ;

12. Trapezoidala vågfältmotorer och sinusformade vågfältmotorer kan väljas beroende på kraven .

III. Användningsområden för borstlösa motorer

Applikationer med konstant belastning

Denna typ av applikation används främst inom områden som kräver en viss rotationshastighet, men med låga krav på precision vad gäller hastigheten, t.ex. fläktar, vattenpumpar och hårddryckare. Sådana applikationer har vanligtvis relativt låga kostnader och använder ofta öppen styrning.

Applikationer med varierande belastning

Dessa avser främst applikationer där motorns hastighet måste variera inom ett visst intervall. Dessa applikationer ställer högre krav på motorns egenskaper vid hög hastighet samt dess dynamiska respons. Hushållsapparater som tvättmaskiner, centrifugmaskiner och kompressorer är bra exempel. Inom bilindustrin är även styrning av oljepumpar, elektroniska styrmoduler, motorstyrning och elektriska verktyg utmärkta exempel. Det finns också många applikationer inom luft- och rymdfarten, till exempel centrifuger, pumpar, robotarmar och gyroskop. Inom detta område används motordata från återkopplingsenheter ofta för att implementera halvöppen styrning och sluten styrning. Detta kräver komplexa styrningsalgoritmer, vilket ökar styrenhetens komplexitet och systemkostnaden.

Positioneringsapplikationer

De flesta industriella styr- och automatiseringsapplikationer faller inom denna kategori. Dessa applikationer innebär ofta energiöverföring, till exempel via växlar eller transportband. Systemet ställer därför specifika krav på motorns dynamiska hastighetsrespons och vridmoment. Dessutom kan dessa applikationer kräva frekventa ändringar av motorns rotationsriktning. Motorn kan arbeta i accelerations-, konstanthastighets- eller decelerationsfaser, och lasten kan även variera under dessa faser. Detta ställer högre krav på styrenheten.