Modern fırçasız DC motorlar
Yarı iletken elektroniklerdeki önemli ilerlemeler ve güçlü neodimyum mıknatıslar yaratma teknolojisi sayesinde, fırçasız DC motorlar günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çamaşır makinelerinde, elektrikli süpürgelerde, fanlarda, dronlarda vb. kullanılırlar.
Ve fırçasız bir motorun çalışma prensibi fikri, 19. yüzyılın başlarında ifade edilmiş olsa da, teknolojilerin pratik uygulamaya hazır hale geldiği yarı iletken çağın başlangıcına kadar kanatlarda bekledi. fırçasız doğru akım motorlarının bugünkü kadar geniş yürümesini sağlayan bu ilginç ve verimli konsept. …
İngilizce versiyonunda bunlara bu tür motorlar denir. BLDC Motor — Fırçasız DC motorlar — fırçasız DC motor. Motor rotoru şunları içerir: kalıcı mıknatıslarve çalışma sargıları stator üzerinde bulunur, yani BLDC motor cihazı, klasik fırçalı motordakinin tamamen tersidir. BLDC motoru, adı verilen bir elektronik kontrolör tarafından kontrol edilir. ESC — Elektronik Hız Kontrol Cihazı — elektronik seyir kontrolü.
Elektronik regülatör ve yüksek verimlilik
Elektronik regülatör, fırçasız motora sağlanan elektrik enerjisinin yumuşak bir şekilde değiştirilmesini sağlar. Dirençli bir yükü motora seri bağlayarak gücü sınırlayan ve fazla gücü ısıya dönüştüren dirençli hız regülatörlerinin daha basit versiyonlarının aksine, elektronik hız kontrolü, verilen elektrik enerjisini gereksiz ısıtma için boşa harcamadan önemli ölçüde daha yüksek verimlilik sağlar. ..
Fırçasız DC motor olarak sınıflandırılabilir kendinden senkronize senkron motor, düzenli bakım gerektiren bir ateşleme düğümünün tamamen kapatıldığı durumlarda — kolektör... Kollektörün işlevi, ürünün tüm tasarımının büyük ölçüde basitleştirilmesi ve daha kompakt hale gelmesi nedeniyle elektronik tarafından üstlenilir.
Fırçalar, aslında kayıpları mekanik anahtarlamada olduğundan çok daha küçük olan elektronik anahtarlarla değiştirilir. Rotor üzerindeki güçlü neodimyum mıknatıslar, mil üzerinde daha fazla tork sağlar. Ve böyle bir motor, kollektör selefinden daha az ısınır.
Sonuç olarak, motorun verimliliği en iyisidir ve kilogram ağırlık başına güç daha yüksektir, ayrıca oldukça geniş bir rotor hızı düzenleme aralığı ve üretilen radyo parazitinin neredeyse tamamen yokluğu. Yapısal olarak, bu tip motorlar suda ve agresif ortamlarda çalışmak üzere kolayca uyarlanır.
Elektronik kontrol ünitesi, fırçasız bir DC motorun çok önemli ve pahalı bir parçasıdır, ancak ondan vazgeçilemez.Bu cihazdan motor, parametreleri aynı anda hem hızı hem de motorun yük altında geliştirebileceği gücü etkileyen gücü alır.
Dönme hızının ayarlanması gerekmese bile, elektronik kontrol ünitesine ihtiyaç duyulmaktadır, çünkü sadece kontrol işlevini taşımakla kalmaz, aynı zamanda bir güç kaynağı bileşenine de sahiptir. ESC'nin bir analog olduğunu söyleyebiliriz asenkron AC motorlar için frekans kontrolörüfırçasız DC motoru çalıştırmak ve kontrol etmek için özel olarak tasarlanmıştır.
BLDC motor kontrolü
Bir BLDC motorunun nasıl kontrol edildiğini anlamak için önce bir komütatör motorunun nasıl çalıştığını hatırlayalım. Onun çekirdeğinde çerçevenin manyetik alanda bir akımla dönme ilkesi.
Akımlı çerçeve her döndüğünde ve bir denge konumu bulduğunda, komütatör (toplayıcıya bastırılan fırçalar) çerçeve boyunca akımın yönünü değiştirir ve çerçeve devam eder. Çerçeve kutuptan direğe hareket ettikçe bu işlem tekrarlanır. Sadece toplayıcı motorda bu tür birçok çerçeve vardır ve birkaç çift manyetik kutup vardır, bu nedenle fırça toplayıcı iki değil, çok sayıda kontak içerir.
ECM de aynısını yapar. Rotor denge konumundan uzaklaşmak zorunda kaldığı anda manyetik alanın polaritesini tersine çevirir. Sadece kontrol gerilimi rotora değil stator sargılarına verilir ve bu da yarı iletken anahtarlar yardımıyla doğru zamanda (rotor fazları) yapılır.
Fırçasız bir motorun stator sargılarına giden akımın doğru zamanda, yani rotor bilinen belirli bir konumdayken sağlanması gerektiği açıktır. Bunu yapmak için aşağıdaki yöntemlerden birini kullanın.İlki rotor konum sensörüne dayalıdır, ikincisi ise şu anda güç almayan bobinlerden birinin EMF'sini ölçmektir.
Sensörler farklı, manyetik ve optiktir, en popüler olanı manyetik sensörlerdir. salon etkisi… İkinci yöntem (EMF ölçümüne dayalı), etkili olmasına rağmen, düşük hızlarda ve çalıştırmada hassas kontrole izin vermez. Hall sensörleri ise tüm modlarda daha hassas kontrol sağlıyor. Üç fazlı BLDC motorlarda bu tür üç sensör vardır.
Rotor konum sensörsüz motorlar, motorun mil yükü olmadan (fan, pervane vb.) çalıştığı durumlarda uygulanabilir. Çalıştırma yük altında yapılıyorsa, rotor konum sensörlü bir motor gereklidir. Her iki seçeneğin de artıları ve eksileri var.
Sensörlü bir çözüm daha uygun bir kontrole dönüşür, ancak sensörlerden en az biri arızalanırsa motorun sökülmesi gerekecektir, ayrıca sensörler için ayrı kablolar gerekir. Sensörsüz versiyonda özel kablolara gerek yoktur, ancak başlatma sırasında rotor ileri geri sallanır. Bu kabul edilemezse, sisteme sensörler kurmak gerekir.
Rotor ve stator, faz sayısı
Bir BLDC motorun rotoru sırasıyla harici veya dahili ve stator dahili veya harici olabilir. Stator, manyetik olarak iletken malzemeden yapılmıştır ve diş sayısı tamamen faz sayısına bölünür. Rotor, zorunlu olarak manyetik olarak iletken bir malzemeden değil, zorunlu olarak kendisine sıkıca tutturulmuş mıknatıslarla yapılabilir.
Mıknatıslar ne kadar güçlüyse, mevcut tork o kadar büyük olur. Stator dişlerinin sayısı, rotor mıknatıslarının sayısına eşit olmamalıdır.Minimum diş sayısı, kontrol fazlarının sayısına eşittir.
Çoğu modern fırçasız DC motor, basit tasarım ve kontrol için üç fazlıdır. AC endüksiyon motorlarında olduğu gibi, üç fazın sargıları burada statora bir "üçgen" veya "yıldız" ile bağlanır.
Rotor konum sensörleri olmayan bu tür motorlarda 3 güç kablosu bulunur ve sensörlü motorlarda 8 kablo bulunur: sensörlere güç sağlamak için iki ek kablo ve sensörlerin sinyal çıkışları için üç kablo.
Düşük hızlı dıştan rotorlu motorlar, kontrol akımının frekansından önemli ölçüde daha düşük bir açısal frekansla dönüş elde etmek için faz başına çok sayıda kutup (ve dolayısıyla diş) ile yapılır. Ancak yüksek hızlı üç fazlı motorlarda bile 9'dan az diş sayısı genellikle kullanılmaz.