Hvordan fungerer en BLDC -motor: En detaljeret forklaring af principperne for børsteløse DC -motorer

I løbet af de sidste to til tre årtier på grund af den kontinuerlige fremme af elektronisk teknologi og permanente magnetmaterialer,BLDC Motorshar omdannet fra nichemotorer til mainstream -strømløsninger til forskellige industrier.BLDC Motorshar været vidt brugt i applikationer, herunder husholdningsapparater, elværktøj, elektriske køretøjer og industrielt automatiseringsudstyr på grund af deres høje effektivitet, høj pålidelighed og lang levetid. Alligevel er driftsprincipperne for BLDC -motorer stadig ikke kendt for mange individer. Denne artikel vil forklare, hvad du har brug for for at indse om arbejdsprincippet for BLDC Motors, så du kan få et mere detaljeret overblik over denne utrolige innovation i nutidig elektroteknik.

Den grundlæggende struktur af en BLDC -motor

Nu, inden vi kommer ind i arbejdsprincippet, bør vi gøre os bekendt med dens grundlæggende struktur:

Stator: Fast inde i motorhuset består det generelt af laminerede siliciumstålplader, og spoler vikles rundt om det for at skabe flere elektromagnetstænger.

Rotor: Rotoren er normalt monteret på skaftet og indeholder permanente magneter. BLDC -motorer kan klassificeres i flere sorter baseret på de forskellige konfigurationer af de permanente magneter.

Hallsensorer: Til bestemmelse af rotorens og feedback til det elektroniske kontrolsystem.

Controller: Et elektronisk kontrolsystem, der bestemmer tidspunktet for strømmen, der strømmer gennem statorviklingerne baseret på feedback fra hallsensorerne eller andre feedbackmekanismer.

Det er værd at bemærke, at Outrunner BLDC -motorstrukturen er unik fra den indre rotorstruktur. Rotoren er udenfor, og statoren er inde. Denne type design er især udbredt i applikationer, der nødvendiggør højt drejningsmoment, som i drevet af drone -propeller.

Principperne for elektromagnetisme: Grundlaget for BLDC -motordrift

To grundlæggende principper for elektromagnetisme bestemmer driften af ​​en BLDC -motor:

Ampere's lov: Når en nuværende bærende leder er i et magnetfelt, vil lederen blive udsat for en styrke. Statoren til en BLDC -motor er konstrueret af spiralformede kobberviklinger, og efter at disse viklinger er energisk, skaber de et magnetfelt, der interagerer mellem rotorens permanente magneter for at generere en kraft, der giver den mekaniske bevægelse for rotoren til at dreje.

Faradays lov om elektromagnetisk induktion: En elektromotorisk kraft induceres i en leder, når den skærer magnetfeltlinjer eller er i et skiftende magnetfelt. Det er vidt brugt i sensorløs kontrol, hvor rotorpositionen detekteres ved at mærke de bagerste elektromotoriske kræfter.

Disse principper anvendes til design af industrielle børsteløse motorer. De opnår dette ved fint at regulere den nuværende, der flyder gennem statorviklingerne, hvilket sikrer gunstige elektromagnetiske interaktioner med rotorens permanente magneter for at opnå høj effektivitet og stabilitet.

Pendlingsprocessen for en BLDC -motor

Den vigtigste arbejdsmekanisme i BLDC -motoren kaldes elektronisk pendling. Det er den vigtigste og vigtige sondringsfaktor mellem børsteløse motorer og traditionelle børstede motorer.

Princippet om pendling: Pendling er processen med at ændre retning af den aktuelle strømning med hensyn til motorens spoler, så der kan eksistere kontinuerlig elektromagnetisk interaktion mellem rotoren og statoren, hvilket skaber kontinuerligt drejningsmoment.

Seks-trins pendling: Den traditionelle kontrolmetode for BLDC Motors opdeler den elektriske cyklus i seks trin. I hvert trin drives to ud af trefasetvindingerne, mens en fase er slukket.

Hall -sensor -feedback: Hall -sensorer registrerer placeringen af ​​rotorens permanente magneter, så controlleren kan bestemme, hvilken vikling der skal være aktiveret og den aktuelle retning.

Sensorløs kontrol: En mere avanceret metode er at bestemme rotorens placering ved at overvåge den bagerste elektromotoriske kraft i den ikke-energiske fase, ingen hallsensorer er nødvendige for at implementere denne komplekse strategi, hvilket resulterer i større pålidelighed af drevet.

Store BLDC -motorer vedtager normalt mere komplekse kontrolstrategier, såsom sinusbølgedrev eller vektorkontrol, for at opnå glattere drejningsmomentproduktion og højere effektivitet.

Controllerens rolle i et BLDC -motorsystem

BLDC Motor kan ikke arbejde på egen hånd og skal kombineres med en specialiseret elektronisk controller:

Den motoriske driver: Normalt en trefaset bro-inverter baseret på Power MOSFET eller IGBT, der skifter den aktuelle sti i henhold til kontrolsignalet

Microcontroller: Modtager signaler fra positionssensoren, udfører kontrolalgoritmer og genererer PWM -signaler for at drive strømenhederne.

Kontrol af lukket sløjfe: Tilvejebringer nøjagtig hastighedskontrol eller positionskontrol baseret på applikationsbehov.

Sikker beskyttelsesfunktion: Overstrømsbeskyttelse, beskyttelse af over temperatur, beskyttelse under spænding osv.

Anvendelser til 48V BLDC -motorsystemer er udbredt i elektriske cykler, små elektriske køretøjer og nogle andre industrielle applikationer. Dens controller og håndteringskredsløb er nødt til at håndtere højere spændinger og strømme og har normalt et mere komplekst sæt ydeevne og beskyttelsesfunktioner.

Performanceegenskaber og applikationsscenarier for BLDC Motors

Lad os nu se på deres præstationsfordele efter at have lært BLDC -motordriftsprincipper:

Høj effektivitet: På grund af fraværet af friktionstab fra børster og kommutatorer er deres effektivitet typisk over 85%, selv over 95% i nogle tilfælde.

Gode ​​hastighed-drejningsmomentegenskaber: Tilvejebringer en bred vifte af drejningsmomentudgang.

Større levetid: Uden mekaniske slidelementer er levetiden kun i sidste ende begrænset af lejerne.

Forbedret varmeafledningseffektivitet: Direkte kontakt mellem statorviklingerne og motorhuset for mere effektiv varmeafledning.

Lav støj og elektromagnetisk interferens: Der er ingen gnister og støj genereret ved børste -pendling.

På grund af sin specielle struktur er Outrunner BLDC -motoren mere i stand til at tilvejebringe højere drejningsmoment ved lave hastigheder, hvilket gør dem specielt velegnede til direkte drevsystemer, som drone -propeller og fans osv. Med fordelene ved stabilitet og holdbarhed, gør børsteløst motor det valg af strømforsyning i automatiseringsudstyr og præcisionsinstrumenter.

Kontrolalgoritmerne for BLDC Motors

Den mere udviklede moderne BLDC-kontrolteknologi har overgået denne enkle seks-trins pendlingsmetode:

Trapezoidal bølgekontrol: Den mest basale kontrolmetode er en trapezformet strømbølgeform. Det er enkelt at omsætte i praksis, men producerer drejningsmomentskripler af betydelig amplitude.

Sinusformet kontrol: Kørsel af motoren med sinusformet strøm, som kan reducere motorens drejningsmoment og gøre det løbende glattere.

Feltorienteret kontrol (FOC): Ved at anvende en matematisk transformation oversættes 3-fasestrømmen til det roterende koordinatsystem til kontrol, hvilket fører til optimal drejningsmomentkontrol og energieffektivitet.

Sensorfusionsteknologi: Integrerer flere feedback -signaler (f.eks. Hallsensorer, kodere og aktuel prøveudtagning) for bedre kontrolnøjagtighed og robusthed.

På grund af udfordringerne i applikationer med høj effekt, såsom termisk styring, effektivitetsoptimering og dynamisk respons, bruges mere sofistikerede kontrolalgoritmer typisk til store BLDC-motorer.

Konklusion: Arbejdsprincipperne og fordele ved BLDC Motors

BLDC MotorsKontroller nøjagtigt strømmen i statorviklingerne gennem et elektronisk kontrolsystem og interagerer med rotorens permanente magneter for at opnå effektiv omdannelse af elektrisk energi til mekanisk energi. Fra små forbrugerelektroniske enheder til stort industrielt udstyr, fra lavspændingsapplikationer til 48V BLDC-motorsystemer, børsteløse DC-motorer, med deres høje effektivitet, høj pålidelighed og fremragende kontrolydelse, driver teknologisk fremgang og forbedring af energieffektivitet i forskellige industrier. Med den kontinuerlige udvikling af elektronisk kontrolteknologi og permanente magnetmaterialer kan vi forudse, at BLDC Motors vil have et bredere applikationsudsigter og mere fremragende ydelse.

Hvis du er interesseret i vores produkter eller har spørgsmål, er du velkommen til atKontakt osOg vi vil svare dig inden for 24 timer.