Hva er en børsteløs likestrømsmotor, hvordan er den bygd og kjørt

definisjon

En børsteløs likestrømsmotor kalles en likestrømsmotor, hvor strømmen i viklingene blir byttet av en spesiell bryteranordning - den kalles “driver” eller “omformer”, og disse viklingene er alltid plassert på statoren. Bryteren består av 6 transistorer, de leverer strøm til en bestemt vikling, avhengig av rotorens stilling.

I innenlandsk litteratur kalles slike motorer "ventil" (fordi halvlederbrytere kalles "ventiler"), og det er en separasjon av slike elektriske maskiner i to typer i form av mot-EMF. I utenlandsk litteratur vedvarer en slik forskjell, en av dem kalles analogt med den russiske “BLDC” (børsteløs likestrømsdrift eller motor), som bokstavelig talt høres ut som “børsteløs likestrømsmotor” i deres viklinger en trapesformet EMF vises. Ventilmotorer med en sinusformet EMF kalles PMSM (Permanent magnet synkron maskin), som oversettes som "synkron elektrisk motor med eksitasjon av permanente magneter."

Enheten og prinsippet om drift

Samleren i KDPT fungerer som en knutepunkt for å skifte strøm i ankerviklene. I en børsteløs likestrømsmotor (BDT) spilles denne rollen ikke av børster med lameller, men av en kommutator, det er halvlederbrytere - transistorer. Transistorer bytter statorviklingene og skaper et roterende magnetfelt som samvirker med rotormagnetenes felt. Og når strøm flyter gjennom en leder som er i et magnetfelt, virker den på den Amperekraftpå grunn av virkningen av denne kraften, genereres et dreiemoment på akselen til elektriske maskiner. Prinsippet om drift av enhver elektrisk motor er basert på dette.

La oss nå finne ut hvordan den børsteløse motoren fungerer. 3 viklinger er vanligvis plassert på BDPT-statoren, analogt med vekselstrømsmotorer kalles de ofte trefaset. Dette er delvis sant: børsteløse motorer drives av likestrømskilde (ofte fra batterier), men kontrolleren slår på viklingene vekselvis. Det er imidlertid ikke helt riktig å si at vekselstrøm strømmer gjennom viklingene. Den endelige formen på forsyningsspenningsviklingen er dannet av rektangulære transistorkontrollpulser.

En tre-fase børsteløs motor kan være tre-eller fire-ledning, der den fjerde ledningen er et trykk fra midtpunktet (hvis viklingene er koblet sammen stjernemønster).

Viklinger eller, med enkle ord, spoler av kobbertråd passer inn i tatoren til statorkjernen. Avhengig av utformingen og formålet med stasjonen, kan statoren ha et annet antall tenner. Det er forskjellige alternativer for fordeling av fasevindinger langs rotorens tenner, som er illustrert med følgende figur.

Viklingene av hver av tennene i en fase kan kobles i serie eller parallelt, avhengig av oppgavene som er tilordnet designeren med tanke på makt og øyeblikket til den konstruerte stasjonen, og selve faseviklingene er sammenkoblet i henhold til mønsteret til en stjerne eller en trekant, som asynkron eller synkron trefasede vekselstrømsmotorer.

Rotorposisjonssensorer kan installeres i statoren. Hallsensorer blir ofte brukt, de gir et signal til kontrolleren når de blir påvirket av magnetfeltet til rotormagneten. Dette er nødvendig for at regulatoren skal "vite" i hvilken stilling rotoren er og for å levere strøm til de tilsvarende viklingene. Dette er nødvendig for å øke effektiviteten og stabiliteten i arbeidet, og kort sagt for å skvise ut all mulig kraft fra motoren. Sensorer installerte vanligvis 3 deler. Men tilstedeværelsen av sensorer kompliserer enheten til en børsteløs motor, de trenger å lede flere ledninger for strøm og datalinjer.

I BDTT brukes permanente magneter montert på rotoren for eksitasjon, og statoren er et anker. Husk at i samlermaskiner er det omvendt (rotoren er et anker), og for eksitering i CD-en brukes både permanente magneter og elektromagneter (viklinger).

Magnetene er montert med vekslende stolper, og deres antall bestemmer følgelig antall par par. Men dette betyr ikke at hvor mange magneter, så like mange par poler. Flere magneter kan danne en pol. Antall omdreininger per minutt avhenger av antall poler, som tilfellet er med en induksjonsmotor (og andre). Det vil si at fra en kontroller med de samme innstillingene vil børsteløse motorer med et annet antall polpar rotere i forskjellige hastigheter.

Typer BDTT

La oss nå se hvordan børsteløse permanentmagnetmotorer er. De er klassifisert etter formen til mot-EMF, design, samt av tilstedeværelsen av rotorposisjonssensorer. Så det er to hovedtyper som skiller seg i form av mot-EMF, som induseres i viklingene når rotoren roterer:

• BLDC - i dem en trapesformet anti-EMF;
• PMSM - anti-emf sinusformet.

Ideelt sett trenger de forskjellige strømkilder (kontrollere), men i praksis er de utskiftbare. Men hvis du bruker en kontroller med en rektangulær eller trapesformet utgangsspenning med en PMSM-motor, vil du høre karakteristiske lyder, som ligner på et slag under rotasjon.

Og med design er børsteløse likestrømsmotorer:

• Med en innvendig rotor. Dette er en mer kjent fremstilling av den elektriske motoren, når statoren er et karosseri, og akselen som er plassert i den roterer. Ofte kalles de det engelske ordet "Inrunner". Dette alternativet brukes vanligvis til høyhastighetselektriske motorer.
• Med en ekstern rotor. Her roterer den ytre delen av motoren med en aksel festet til den; på engelske kilder kalles den “outrunner”. Denne enhetskretsen brukes når du trenger et høyt øyeblikk.

Utformingen velges avhengig av hvorfor en børsteløs motor er nødvendig i en bestemt applikasjon.

Moderne industri produserer børsteløse motorer med og uten rotorposisjonssensorer. Faktum er at det er mange måter å kontrollere BDTT, for noen av dem er det nødvendig med posisjonssensorer, andre bestemmer EMFs posisjoner i viklingene,de tredje leverer ganske enkelt strøm til de nødvendige faser, og motoren synkroniserer uavhengig med slik strømforsyning og går inn i driftsmodus.

Hovedtrekk ved børsteløse likestrømsmotorer:

1. Driftsmodus - lang eller kort.
2. Maksimal driftsspenning.
3. Maksimal arbeidsstrøm.
4. Maksimal kraft.
5. De maksimale omdreiningene indikerer ofte ikke omdreininger, men KV - r / v, det vil si antall omdreininger per 1 volt av den påførte spenningen (uten belastning på akselen). For å få maksimal hastighet - multipliser dette tallet med maksimal spenning.
6. Motstanden til viklingen (jo mindre den er, desto høyere er effektiviteten) utgjør vanligvis hundredeler og tusendeler av Ohm.
7. Fasevridningsvinkelen (timingen) er tiden etter som strømmen i viklingen når sitt maksimale, dette skyldes dens induktans og koblingslover (strømmen i induktansen kan ikke endre seg umiddelbart.

Koblingsskjema

Som nevnt ovenfor, for drift av en børsteløs motor trenger du en spesiell kontroller. På aliexpress kan du finne begge settene fra motoren og kontrolleren, eller hver for seg. Kontrolleren kalles også ESC Motor eller Electric Speed ​​Controller. De velges av styrken til strømmen som er gitt til lasten.

Vanligvis er det enkelt å koble den elektriske motoren til kontrolleren og er forståelig selv for dummies. Det viktigste du trenger å vite er at for å endre rotasjonsretningen, må du endre tilkoblingen til to faser, faktisk så vel som i trefasede asynkrone eller synkrone motorer.

Nettverket har en rekke tekniske løsninger og ordninger, både komplekse og for dummies, som du kan se nedenfor.

I denne videoen forteller forfatteren hvordan han blir venn med motoren BC "Arduino".

Og i denne videoen vil du lære om forskjellige måter å koble til forskjellige kontrollere og hvordan du kan gjøre det selv. Forfatteren demonstrerer dette med et eksempel på en motor fra HDD, og ​​et par kraftige forekomster - inrunner og outrunner.

For øvrig bruker vi også diagrammet fra videoen for repetisjon:

Der børsteløse motorer brukes

Omfanget av slike elektriske motorer er foran planen. De brukes både til å kjøre små mekanismer: i CD-stasjoner, DVD-stasjoner, harddisker og i kraftige enheter: et batteri og et verktøy (med en strømforsyning på omtrent 12V), radiostyrte modeller (for eksempel quadrocopters), CNC-maskiner for å drive et arbeidsorgan (vanligvis motorer med en nominell spenning på 24V eller 48V).

BDTT-er er mye brukt i elektriske kjøretøy, nesten alle moderne motorhjul til elektriske scootere, sykler, motorsykler og biler er børsteløse motorer. For øvrig ligger nominell spenning for elektriske motorer for transport i et bredt spekter, for eksempel kjører sykkelhjulsmotoren ofte fra 36V eller 48V, med sjeldne unntak og mer, og i biler er for eksempel Toyota Prius omtrent 120V, og på Nissan Leaf - kommer til 400, mens du lader fra et 220V nettverk (dette implementeres ved hjelp av den innebygde omformeren).

Faktisk er omfanget av børsteløse elektriske motorer veldig omfattende, fraværet av en samlernode gjør det mulig å bruke den på farlige steder, så vel som på steder med høy luftfuktighet, uten frykt for kortslutning, gnist eller brann på grunn av feil i børsteenheten. På grunn av deres høye effektivitet og gode generelle dimensjoner, har de funnet anvendelse i romindustrien.

Fordeler og ulemper

Børsteløse likestrømsmotorer, som andre typer elektriske maskiner, har visse fordeler og ulemper.

Fordelene med BDTT er som følger:

• Takket være eksitering med kraftige permanente magneter (for eksempel neodym), er de overlegne når det gjelder dreiemoment og kraft og har mindre dimensjoner enn induksjonsmotorer. Hva brukes av de fleste produsenter av elektriske biler - fra scootere til biler.
• Det er ingen tennbørsteoppsamlerenhet som krever regelmessig vedlikehold.
• Når du bruker en kontroller av høy kvalitet, i motsetning til den samme CD-en, forstyrrer de ikke strømforsyningsnettet, noe som er spesielt viktig i radiostyrte enheter og kjøretøy med avansert elektronisk utstyr i nettverket.
• Effektivitet mer enn 80, oftere og 90%.
• Høy rotasjonshastighet, i noen tilfeller opptil 100.000 o / min.

Men det er et betydelig minus: en børsteløs motor uten kontroller er bare et stykke jern med en kobbervikling. Han vil ikke kunne jobbe. Kontrollere er ikke billige og som oftest må de bestilles i nettbutikker eller med aliexpress. På grunn av dette er det ikke alltid mulig å bruke BC-motorer i hjemmelagde modeller og enheter.

Nå vet du hva en børsteløs likestrømsmotor er, hvordan den fungerer og hvor den brukes. Vi håper artikkelen vår hjalp deg med å ordne opp i alle problemene!

Relaterte materialer:

• Hva er en rotor og stator
• Slik monterer du den enkleste elektriske motoren hjemme
• Forskjellen mellom DC og AC