Domov > Zprávy > Novinky o produktech

Jak funguje motor BLDC: Podrobné vysvětlení principů bezkartáčových DC motorů

2025-05-19

Během posledních dvou až tří desetiletí, kvůli neustálému rozvoji elektronických technologií a trvalých magnetických materiálů,BLDC motorypřeměnili se z specializovaných motorů na řešení pro různá průmysl.BLDC motorybyly široce používány v aplikacích, včetně domácích spotřebičů, elektrických nástrojů, elektrických vozidel a průmyslového automatizačního vybavení kvůli jejich vysoké účinnosti, vysoké spolehlivosti a dlouhé životnosti. Provozní principy motorů BLDC však stále nejsou známým mnoha jednotlivcům. Tento článek vysvětlí, co si musíte uvědomit o pracovním principu BLDC Motors, abyste mohli získat podrobnější pohled na tuto neuvěřitelnou inovaci v současném elektrotechnice.




Základní struktura motoru BLDC

Nyní, než se dostaneme do pracovního principu, bychom se měli seznámit s jeho základní strukturou:

Statotor: Opraveno uvnitř krytu motoru se obecně skládá z laminovaných křemíkových ocelových listů a kolem něj se navinují cívky, aby se vytvořily několik pólů elektromagnetu.

Rotor: Rotor je obvykle namontován na hřídeli a obsahuje permanentní magnety. Motory BLDC lze klasifikovat do několika odrůd na základě různých konfigurací permanentních magnetů.

Senzory Hall: Pro stanovení polohy rotoru a zpětné vazby do elektronického řídicího systému.

Řadič: Elektronický řídicí systém, který určuje načasování proudu, který protéká vinutím statoru na základě zpětné vazby ze senzorů Hall nebo jiných mechanismů zpětné vazby.


Stojí za zmínku, že konstrukce motoru BLDC outrunner je jedinečná ze struktury vnitřního rotoru. Rotor je venku a stator je uvnitř. Tento typ designu je obzvláště převládající v aplikacích, které vyžadují vysoký točivý moment, jako je v pohonu vrtulí dronů.



Principy elektromagnetismu: Základ provozu motoru BLDC


Provoz motoru BLDC určují dva základní principy elektromagnetismu:

Ampereův zákon: Když je vodič přenášející proud v magnetickém poli, bude vodič vystaven síle. Statotor motoru BLDC je konstruován ze stočených měděných vinutí a po podněcování těchto vinutí vytváří magnetické pole, které interaguje mezi permanentními magnety rotoru, aby generovala sílu, která poskytuje mechanický pohyb pro otočení rotoru.

Faradayův zákon elektromagnetické indukce: Elektromotická síla bude indukována ve vodiči, když řetí linie magnetického pole nebo je v měnícím se magnetickém poli. Je široce používán při kontrole bez senzorů, kde je poloha rotoru detekována snímáním zpětných elektromotorových sil.


Tyto principy se aplikují při navrhování průmyslových bezmastných motorů. Dosáhnou toho jemným regulací proudu protékajícího vinutí statoru a zajištění příznivých elektromagnetických interakcí s permanentními magnety rotoru k dosažení vysoké účinnosti a stability.



Komutační proces motoru BLDC

Nejdůležitější pracovní mechanismus v motoru BLDC se nazývá elektronická komutace. Je to nejdůležitější a klíčový rozlišovací faktor mezi bezkalátovými motory a tradičními kartáčovanými motory.

Princip komutace: Komutace je proces změny směru proudového toku, pokud jde o cívky motoru, aby mohlo existovat nepřetržitá elektromagnetická interakce mezi rotorem a statorem, který vytváří nepřetržitý točivý moment.

Šestistupňová komutace: Tradiční metoda řízení motorů BLDC dělí elektrický cyklus do šesti kroků. V každém kroku jsou napájeny dvě ze třífázových vítr, zatímco jedna fáze je vypnuta.

Zpětná vazba senzoru Hall: Senzory Hall detekují polohu permanentních magnetů rotoru, takže ovladač může určit, které vinutí by mělo být pod napětím a současný směr.

Kontrola bez senzorů: Pokročilejší metodou je stanovit polohu rotoru monitorováním zadní elektromotorové síly v neenergizované fázi, k implementaci této komplexní strategie nejsou zapotřebí žádné senzory Hall, což má za následek větší spolehlivost pohonu.


Velké motory BLDC obvykle přijímají složitější kontrolní strategie, jako je pohon sinusové vlny nebo vektorové řízení, aby se dosáhlo plynulejšího výkonu točivého momentu a vyšší účinnost.



Role řadiče v motorickém systému BLDC

Motor BLDC nemůže pracovat sám a musí být kombinován se specializovaným elektronickým ovladačem:

Ovladač motoru: obvykle třífázový měnič můstku založený na Power MOSFET nebo IGBT, který přepíná aktuální cestu podle řídicího signálu

MicroController: Přijímá signály ze snímače pozice, provádí řídicí algoritmy a generuje signály PWM pro řízení napájecích zařízení.

Řízení uzavřené smyčky: Poskytuje přesné řízení rychlosti nebo kontrolu polohy na základě potřeb aplikace.

Funkce bezpečné ochrany: ochrana nadměrného proudu, ochrana nadměrné teploty, ochrana pod napětím atd.


Aplikace pro motorické systémy 48V BLDC jsou rozšířené v elektrických kol, malých elektrických vozidlech a některých dalších průmyslových aplikacích. Jeho ovladač a manipulační obvody musí řešit vyšší napětí a proudy a obvykle mají složitější sadu výkonnostních a ochrany.



Charakteristiky výkonu a scénáře aplikací motorů BLDC


Nyní se podívejme na jejich výhody výkonu po učení principů provozu motoru BLDC:

Vysoká účinnost: Vzhledem k nepřítomnosti ztrát tření z kartáčů a komuutů je jejich účinnost obvykle nad 85%, dokonce nad 95% v některých případech.

Dobré charakteristiky rychlosti-torque: Poskytuje širokou škálu točivého momentu.

Větší životnost: Bez mechanického opotřebení je životnost nakonec omezena pouze ložisky.

Vylepšená účinnost rozptylu tepla: přímý kontakt mezi vinutím statoru a krytem motoru pro účinnější rozptyl tepla.

Nízký hluk a elektromagnetické rušení: Neexistují žádné jiskry a hluk generované komutací štětce.


Vzhledem ke své zvláštní struktuře je motor BLDC outrunner schopný poskytovat vyšší točivý moment při nízkých rychlostech, což je činí zvláště vhodné pro systémy přímého pohonu, jako jsou vrtule a ventilátory atd. S výhodami stability a trvanlivosti.


AC servo Motor

Kontrolní algoritmy motorů BLDC


Rozvinutější moderní technologie ovládání BLDC překonali tuto jednoduchou šestistupňovou komutační metodu:

Kontrola trapezoidní vln: Nejzákladnější metodou kontroly je trapezoidní proudový průběh. Je jednoduché uvést do praxe, ale produkuje točivé vlnky se značnou amplitudou.

Sinusoidní kontrola: Řízení motoru sinusoidním proudem, který může snížit zvlnění motoru motoru a způsobit plynulejší běh.

Kontrola orientovaná na pole (FOC): Použitím matematické transformace je 3fázový proud přeložen do rotujícího souřadného systému pro kontrolu, což vede k optimálnímu řízení točivého momentu a energetické účinnosti.

Technologie fúze senzoru: Integruje více signálů zpětné vazby (např. Hall senzory, kodéry a aktuální vzorkování) pro lepší přesnost a robustnost.


Vzhledem k výzvám ve vysoce výkonných aplikacích, jako je tepelná správa, optimalizace účinnosti a dynamická odezva, se pro velké motory BLDC obvykle používají sofistikovanější kontrolní algoritmy.



Závěr: Pracovní principy a výhody motorů BLDC


BLDC motoryPřesně ovládejte proud ve vinutí statoru prostřednictvím elektronického řídicího systému a interagujte s permanentními magnety rotoru, abyste dosáhli účinné přeměny elektrické energie na mechanickou energii. Od malých spotřebních elektronických zařízení po velká průmyslová zařízení, od nízkonapěťových aplikací po motorové systémy 48V BLDC, bezkartáčové DC motory, s vysokou účinností, vysokou spolehlivostí a vynikajícím kontrolním výkonem, jsou technologickým pokrokem a zlepšení energetické účinnosti v různých průmyslových odvětvích. S nepřetržitým vývojem technologie elektronického řízení a trvalých magnetických materiálů můžeme předvídat, že BLDC Motors bude mít širší vyhlídku na aplikace a vynikající výkon.


Pokud máte zájem o naše výrobky nebo máte jakékoli dotazy, neváhejteKontaktujte násA odpovíme vám do 24 hodin.


X
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept