Hvordan fungerer en BLDC -motor: en detaljert forklaring av prinsippene for børsteløse DC -motorer

I løpet av de siste to til tre tiårene, på grunn av kontinuerlig fremgang av elektronisk teknologi og permanente magnetmaterialer,BLDC Motorshar forvandlet seg fra nisjemotorer til mainstream kraftløsninger for forskjellige bransjer.BLDC Motorshar vært mye brukt i applikasjoner, inkludert husholdningsapparater, elektroverktøy, elektriske kjøretøyer og industrielt automatiseringsutstyr på grunn av deres høye effektivitet, høy pålitelighet og lang levetid. Likevel er driftsprinsippene for BLDC -motorer fremdeles ikke kjent for mange individer. Denne artikkelen vil forklare hva du trenger å realisere om arbeidsprinsippet til BLDC Motors, slik at du kan få et mer detaljert syn på denne utrolige innovasjonen i dagens elektroteknikk.

Grunnstrukturen til en BLDC -motor

Nå, før vi kommer inn i arbeidsprinsippet, bør vi gjøre oss kjent med dens grunnleggende struktur:

Stator: Fest i motorhuset består det vanligvis av laminerte silisiumstålark, og spoler blir viklet rundt det for å lage flere elektromagnet -stolper.

Rotor: Rotoren er vanligvis montert på skaftet og inneholder permanente magneter. BLDC -motorer kan klassifiseres i flere varianter basert på de forskjellige konfigurasjonene til de permanente magnetene.

Hallsensorer: For å bestemme rotorens plassering og tilbakemelding til det elektroniske kontrollsystemet.

Kontroller: Et elektronisk kontrollsystem som bestemmer tidspunktet for strømmen som strømmer gjennom statorviklingene basert på tilbakemelding fra hallsensorene eller andre tilbakemeldingsmekanismer.

Det er verdt å merke seg at Outrunner BLDC -motorstrukturen er unik fra den indre rotorstrukturen. Rotoren er utenfor, og statoren er inne. Denne typen design er spesielt utbredt i applikasjoner som nødvendiggjør høyt dreiemoment, som i drivkraften til dronepropeller.

Prinsippene for elektromagnetisme: grunnlaget for BLDC -motorisk drift

To grunnleggende prinsipper for elektromagnetisme bestemmer driften av en BLDC -motor:

Ampere's Law: Når en strømbærende leder er i et magnetfelt, vil lederen bli utsatt for en styrke. Statoren til en BLDC -motor er konstruert av kveilede kobberviklinger, og etter at disse viklingene er energisk, lager de et magnetfelt som samhandler mellom rotorens permanente magneter for å generere en kraft som gir den mekaniske bevegelsen for at rotoren skal snu.

Faradays lov om elektromagnetisk induksjon: En elektromotorisk kraft vil bli indusert i en leder når den kutter magnetfeltlinjer eller er i et skiftende magnetfelt. Det er mye brukt i sensorløs kontroll, der rotorposisjonen oppdages ved å føle de bakre elektromotoriske kreftene.

Disse prinsippene brukes i utformingen av industrielle børsteløse motorer. De oppnår dette ved å fine regulere strømmen som strømmer gjennom statorviklingene, og sikrer gunstige elektromagnetiske interaksjoner med rotorens permanente magneter for å oppnå høy effektivitet og stabilitet.

Pendlingsprosessen til en BLDC -motor

Den viktigste arbeidsmekanismen i BLDC -motoren kalles elektronisk pendling. Det er den viktigste og viktige skillefaktoren mellom børsteløse motorer og tradisjonelle børstede motorer.

PRINTASJONSPRINSIPP: Pendling er prosessen med å endre retningen på strømmen når det gjelder motorens spoler slik at det kan eksistere kontinuerlig elektromagnetisk interaksjon mellom rotoren og statoren, som skaper kontinuerlig dreiemoment.

Seks-trinns pendling: Den tradisjonelle kontrollmetoden til BLDC-motorer deler den elektriske syklusen i seks trinn. I hvert trinn drives to av tre-fase-viklingene, mens en fase er av.

Hallsensor -tilbakemelding: Hallsensorer oppdager plasseringen av rotorens permanente magneter, slik at kontrolleren kan bestemme hvilken vikling som skal gis energisk og gjeldende retning.

Sensorløs kontroll: En mer avansert metode er å bestemme rotorens plassering ved å overvåke den bakre elektromotorekraften i den ikke-energiserte fasen, er det ikke nødvendig med Hall-sensorer for å implementere denne komplekse strategien, noe som resulterer i større pålitelighet av stasjonen.

Store BLDC -motorer bruker vanligvis mer komplekse kontrollstrategier, for eksempel sinusbølgedrev eller vektorkontroll, for å oppnå jevnere dreiemomentutgang og høyere effektivitet.

Kontrollerens rolle i et BLDC -motorsystem

BLDC -motor kan ikke fungere på egen hånd og må kombineres med en spesialisert elektronisk kontroller:

Motordriveren: Vanligvis en trefaset broomformer basert på MOSFET eller IGBT som bytter gjeldende bane i henhold til kontrollsignalet

Mikrokontroller: Mottar signaler fra posisjonssensoren, utfører kontrollalgoritmer og genererer PWM -signaler for å drive strømenhetene.

Kontroll av lukket sløyfe: Gir nøyaktig hastighetskontroll eller posisjonskontroll basert på anvendelsesbehov.

Sikker beskyttelsesfunksjon: Overstrømsbeskyttelse, beskyttelse av overtemperatur, beskyttelse av underspenning, etc.

Bruksområder for 48V BLDC -motorsystemer er utbredt i elektriske sykler, små elektriske kjøretøyer og noen andre industrielle applikasjoner. Kontrolleren og håndteringskretsene trenger å håndtere høyere spenninger og strømmer og har vanligvis et mer komplekst sett med ytelses- og beskyttelsesfunksjoner.

Ytelsesegenskapene og applikasjonsscenariene til BLDC Motors

La oss nå se på ytelsesfordelene etter å ha lært BLDC Motor Operation Principles:

Høy effektivitet: På grunn av fraværet av friksjonstap fra børster og pendlere, er effektiviteten deres vanligvis over 85%, selv over 95% i noen tilfeller.

Gode ​​hastighets-dreiemomentegenskaper: gir et bredt spekter av dreiemomentutgang.

Større levetid: Uten mekaniske slitasjeelementer er levetiden bare til slutt begrenset av lagrene.

Forbedret varmespredningseffektivitet: Direkte kontakt mellom statorviklingene og motorhuset for mer effektiv varmeavledning.

Lav støy og elektromagnetisk interferens: Det er ingen gnister og støy generert av børstependasjon.

På grunn av sin spesielle struktur, er Outrunner BLDC -motoren mer i stand til å gi høyere dreiemoment i lave hastigheter, noe som gjør dem spesielt egnet for direkte drivsystemer, som dronepropeller og vifter, etc. Med fordelene med stabilitet og holdbarhet gjør den børsteløse motoren det valget av strømforsyning i automatiseringsutstyr og presisjonsinstrumenter.

Kontrollalgoritmene til BLDC -motorer

Den mer utviklede moderne BLDC-kontrollteknologien har overgått denne enkle seks-trinns pendlingsmetoden:

Trapezoidal bølgekontroll: Den mest grunnleggende kontrollmetoden er en trapezoidal strømbølgeform. Det er enkelt å utføre i praksis, men produserer momentkrusninger av betydelig amplitude.

Sinusformet kontroll: Kjør motoren med sinusformet strøm, som kan redusere det motoriske dreiemomentkrusningen og gjøre det jevnere.

Feltorientert kontroll (FOC): Ved å anvende en matematisk transformasjon blir 3-fasestrømmen oversatt til det roterende koordinatsystemet for kontroll, noe som fører til optimal momentkontroll og energieffektivitet.

Sensorfusjonsteknologi: Integrerer flere tilbakemeldingssignaler (f.eks. Hallsensorer, kodere og nåværende prøvetaking) for bedre kontrollnøyaktighet og robusthet.

På grunn av utfordringene i høye effektapplikasjoner, for eksempel termisk styring, effektivitetsoptimalisering og dynamisk respons, brukes mer sofistikerte kontrollalgoritmer vanligvis for store BLDC-motorer.

Konklusjon: Arbeidsprinsippene og fordelene med BLDC Motors

BLDC MotorsKontroller nøyaktig strømmen i statorviklingene gjennom et elektronisk kontrollsystem og samhandler med rotorens permanente magneter for å oppnå effektiv konvertering av elektrisk energi til mekanisk energi. Fra små forbrukerelektroniske enheter til stort industrielt utstyr, fra lavspenningsapplikasjoner til 48V BLDC-motorsystemer, børsteløse DC-motorer, med deres høye effektivitet, høy pålitelighet og utmerket kontrollytelse, driver teknologiske fremskritt og energieffektivitetsforbedring i forskjellige bransjer. Med kontinuerlig utvikling av elektronisk kontrollteknologi og permanente magnetmaterialer, kan vi forutse at BLDC -motorer vil ha et bredere applikasjonsutsikt og mer enestående ytelse.

Hvis du er interessert i produktene våre eller har spørsmål, kan du gjerneKontakt ossOg vi vil svare deg innen 24 timer.