Двигатель BLDC Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока представляет собой типичное изделие мехатроники, состоящее из корпуса двигателя и драйвера.Бесщеточный двигатель — это двигатель без щетки и коллектора (или коллекторного кольца), также известный как двигатель без коллектора.Уже в 19 веке, когда появился двигатель, практический двигатель представлял собой бесщеточную форму, то есть асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором, который широко использовался.Однако асинхронные двигатели имеют множество непреодолимых недостатков, поэтому развитие моторотехники идет медленно.Транзистор появился на свет в середине прошлого века, поэтому появился бесщеточный двигатель постоянного тока, в котором вместо щетки и коммутатора используется схема транзисторного коммутатора.Этот новый бесщеточный двигатель называется двигателем постоянного тока с электронной коммутацией, который устраняет недостатки бесщеточных двигателей первого поколения.

Принцип работы

Бесщеточный двигатель постоянного тока представляет собой типичное изделие мехатроники, состоящее из корпуса двигателя и драйвера.Обмотка статора двигателя в основном выполнена трехфазной симметричной звездой, что очень похоже на трехфазный асинхронный двигатель.К ротору двигателя прикреплен намагниченный постоянный магнит, а в двигателе установлен датчик положения для определения полярности ротора.Драйвер состоит из силовых электронных устройств, интегральных схем и т. д. Его функция: принимать сигналы запуска, остановки и торможения двигателя для управления запуском, остановкой и торможением двигателя;Сигнал датчика положения, а также положительный и отрицательный сигнал поворота принимаются для управления включением-выключением каждой силовой трубки инверторного моста для создания постоянного крутящего момента;Получайте инструкции по скорости и сигналы обратной связи по скорости для управления и регулировки скорости;Обеспечьте защиту, отображение и многое другое.

Двигатель постоянного тока имеет быстрый отклик, большой пусковой момент, от нулевой скорости до номинальной скорости может обеспечить номинальный крутящий момент, но преимущества двигателя постоянного тока являются его недостатком, поскольку двигатель постоянного тока обеспечивает постоянный крутящий момент при номинальной нагрузке, магнитное поле якоря Магнитное поле ротора должно поддерживаться на уровне 90°, что достигается с помощью угольной щетки и коммутатора.Угольная щетка и коллектор будут производить искры и тонер при вращении двигателя, поэтому их использование не только приводит к повреждению компонентов, но и ограничивается.Двигатели переменного тока не имеют угольной щетки и коллектора, не требуют технического обслуживания, надежны и широко используются, но характеристики должны быть достигнуты с помощью сложной технологии управления, чтобы достичь производительности, эквивалентной двигателям постоянного тока.Сегодня быстрое развитие частоты переключения силового модуля полупроводников происходит намного быстрее, что повышает производительность приводного двигателя.Скорость микропроцессора также становится все быстрее и быстрее, что позволяет реализовать управление двигателем переменного тока во вращающейся двухосной декартовой системе координат и соответствующее управление двигателем переменного тока в двухосной составляющей тока, что аналогично к управлению двигателем постоянного тока и имеет эквивалентную производительность двигателя постоянного тока.

Характеристика

1, может заменить регулировку скорости двигателя постоянного тока, инвертор + регулирование скорости двигателя с преобразованием частоты, асинхронный двигатель + регулирование скорости редуктора;

2, с преимуществами традиционного двигателя постоянного тока, но также отменяет угольную щетку, структуру контактного кольца;

3, может работать на низкой скорости и высокой мощности, может сохранить редуктор, непосредственно приводя к большой нагрузке;

4, небольшой размер, легкий вес, большая производительность;

5, отличные характеристики крутящего момента, хорошие характеристики крутящего момента на средней и низкой скорости, большой пусковой момент, небольшой пусковой ток;

6, бесступенчатое регулирование скорости, широкий диапазон скоростей, высокая перегрузочная способность;

7, плавный пуск и плавный останов, хорошие характеристики торможения, можно сохранить оригинальное механическое или электромагнитное тормозное устройство;

8, высокая эффективность, сам двигатель не имеет потерь возбуждения и потерь угольной щетки, что исключает потребление многоступенчатого замедления, общий уровень энергосбережения может достигать 20% ~ 60%.

9, высокая надежность, хорошая стабильность, высокая адаптируемость, простота обслуживания и обслуживания;

10, устойчивость к неровной вибрации, низкий уровень шума, небольшая вибрация, плавная работа, длительный срок службы;

11, отсутствие искры, особенно подходит для взрывоопасных мест, взрывозащищенный тип;

12, в зависимости от необходимости выбрать двигатель с магнитным полем трапециевидной волны и двигатель с синусоидальным магнитным полем.

Приложение

Применение бесщеточных двигателей постоянного тока очень широкое, например, в автомобилестроении, инструментах, промышленном управлении, автоматизации, аэрокосмической промышленности и так далее.В целом, бесщеточные двигатели постоянного тока можно разделить на три основных применения:

Приложения с непрерывной нагрузкой: в основном требуется определенная скорость, но точность скорости не высока в полевых условиях, например, вентиляторы, насосы, фены и другие приложения, такие приложения являются недорогими и в основном управляются с разомкнутым контуром.

Приложения с переменной нагрузкой: в основном приложения, где скорость должна изменяться в определенном диапазоне, существует более высокий спрос на характеристики скорости двигателя и характеристики динамического времени отклика.Хорошим примером являются бытовые приборы, сушильные машины и компрессоры, а в автомобильной промышленности управление масляным насосом, электрический контроллер, управление двигателем и т. д., стоимость системы таких приложений относительно выше.

Приложения позиционирования: большинство приложений промышленного управления и автоматического управления относятся к этой категории, такие приложения часто завершают передачу энергии, поэтому к динамическому отклику и крутящему моменту скорости предъявляются особые требования, а требования к контроллеру также высоки.Для измерения скорости может использоваться фотоэлектрическое и некоторое синхронизирующее оборудование.Управление процессами, машинами и транспортировкой – вот многие из этих приложений.

Практический новый бесщеточный двигатель тесно связан с развитием электронных технологий, технологий микроэлектроники, цифровых технологий, технологий автоматического управления и материаловедения.Он не ограничивается областью переменного и постоянного тока, но также включает в себя область электроэнергетики, преобразования энергии при выработке электроэнергии и считывания сигналов.В области двигателей существует множество разновидностей новых бесщеточных двигателей, но бесщеточные двигатели с отличными характеристиками не получили широкого распространения из-за ценовых ограничений.Ниже приведены основные новые бесщеточные двигатели, которые предстоит изучить и исследовать.