Bürstenlose Motoren. Ventilmotor

Einer der Gründe, warum sich Entwickler für bürstenlose Elektromotoren interessieren, ist der Bedarf an Hochgeschwindigkeitsmotoren mit kleinen Abmessungen. Darüber hinaus verfügen diese Motoren über eine sehr genaue Positionierung. Das Design hat einen beweglichen Rotor und einen feststehenden Stator. Auf dem Rotor befindet sich ein Permanentmagnet oder mehrere in einer bestimmten Reihenfolge. Auf dem Stator befinden sich Spulen, die ein Magnetfeld erzeugen.

Ein weiteres Merkmal sollte beachtet werden - bürstenlose Motoren können einen Anker haben, der sich sowohl im Inneren als auch auf dem befindet außen... Folglich können die beiden Konstruktionsarten spezifische Anwendungen in unterschiedlichen Bereichen haben. Wenn sich der Anker im Inneren befindet, erreicht er eine sehr hohe Drehzahl, daher funktionieren solche Motoren sehr gut bei der Konstruktion von Kühlsystemen. Für den Fall, dass ein Außenläuferantrieb installiert ist, kann eine sehr genaue Positionierung sowie eine hohe Überlastfestigkeit erreicht werden. Sehr häufig werden solche Motoren in Robotik, medizinischen Geräten und frequenzgesteuerten Werkzeugmaschinen eingesetzt.

So funktionieren Motoren

Zum Antrieb des Rotors eines bürstenlosen Motors Gleichstrom es ist notwendig, einen speziellen Mikrocontroller zu verwenden. Sie kann nicht wie eine Synchron- oder Asynchronmaschine gestartet werden. Mit Hilfe eines Mikrocontrollers werden die Motorwicklungen so eingeschaltet, dass die Richtung der Magnetfeldvektoren auf Stator und Anker orthogonal ist.

Mit anderen Worten, mit Hilfe des Fahrers stellt sich heraus, zu regulieren, was auf den Rotor wirkt bürstenlosen Motor... Um den Anker zu bewegen, ist es notwendig, die richtige Kommutierung in den Statorwicklungen durchzuführen. Eine stufenlose Rotationssteuerung ist leider nicht möglich. Aber Sie können den Rotor des Elektromotors sehr schnell vergrößern.

Unterschiede zwischen bürstenbehafteten und bürstenlosen Motoren

Der Hauptunterschied besteht darin, dass bei bürstenlosen Motoren für Modelle keine Wicklung am Rotor vorhanden ist. Bei Kollektormotoren befinden sich Wicklungen auf ihren Rotoren. Und hier Permanentmagnete sind am feststehenden Teil des Motors montiert. Außerdem ist am Rotor ein Kollektor in spezieller Ausführung installiert, an den die Verbindung hergestellt wird. Graphitbürsten... Mit ihrer Hilfe wird die Rotorwicklung mit Spannung versorgt. Auch das Funktionsprinzip eines bürstenlosen Elektromotors unterscheidet sich deutlich.

So funktioniert die Kollektormaschine

Um den Kollektormotor zu starten, müssen Sie die Erregerwicklung, die sich direkt am Anker befindet, mit Spannung versorgen. Dabei entsteht ein konstantes Magnetfeld, das mit den Magneten am Stator zusammenwirkt, wodurch sich der Anker und der daran befestigte Kollektor drehen. In diesem Fall wird der nächsten Wicklung Strom zugeführt, der Zyklus wird wiederholt.

Die Rotordrehzahl hängt direkt davon ab, wie stark das Magnetfeld ist, und letztes Merkmal hängt direkt von der Höhe der Spannung ab. Um die Geschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern, ist es daher erforderlich, die Versorgungsspannung zu ändern.

Um den Rückwärtsgang zu realisieren, müssen Sie lediglich die Polarität des Motoranschlusses ändern. Für eine solche Steuerung benötigen Sie keine speziellen Mikrocontroller, sondern können die Geschwindigkeit mit einem herkömmlichen variablen Widerstand ändern.

Merkmale bürstenloser Maschinen

Aber die Steuerung eines bürstenlosen Elektromotors ist ohne den Einsatz spezieller Controller nicht möglich. Daraus können wir schließen, dass Motoren dieses Typs nicht als Generator verwendet werden können. Zur effizienten Steuerung kann die Position des Rotors mit mehreren Hall-Sensoren überwacht werden. Mit Hilfe solch einfacher Geräte ist es möglich, die Eigenschaften erheblich zu verbessern, aber die Kosten des Elektromotors werden um ein Vielfaches steigen.

Bürstenlose Motoren starten

Es macht keinen Sinn, Mikrocontroller selbst zu bauen, viel Die beste Option es wird sich als Kauf eines fertigen, wenn auch chinesischen, herausstellen. Bei der Auswahl müssen Sie sich jedoch an die folgenden Empfehlungen halten:

1. Beachten Sie die maximal zulässige Stromstärke. Dieser Parameter wird sich auf jeden Fall als nützlich erweisen verschiedene Typen Antrieb betreiben. Das Merkmal wird von den Herstellern oft direkt im Namen des Modells angegeben. Sehr selten werden die Werte angegeben, typisch für Peak-Modi, in denen der Mikrocontroller längere Zeit nicht arbeiten kann.
2. Für den Dauerbetrieb muss zusätzlich die maximale Versorgungsspannung berücksichtigt werden.
3. Berücksichtigen Sie unbedingt den Widerstand aller internen Mikrocontroller-Schaltkreise.
4. Muss berücksichtigt werden Maximale Anzahl Umdrehungen, was typisch für den Betrieb dieses Mikrocontrollers ist. Bitte beachten Sie, dass die Höchstgeschwindigkeit nicht erhöht werden kann, da die Begrenzung auf Softwareebene erfolgt.
5. Günstige Modelle von Mikrocontroller-Geräten haben Impulse im Bereich von 7 ... 8 kHz. Teure Kopien können umprogrammiert werden und dieser Parameter wird um das 2- bis 4-fache erhöht.

Versuchen Sie, Mikrocontroller in jeder Hinsicht auszuwählen, da sie die Leistung beeinflussen, die ein Elektromotor entwickeln kann.

Wie wird es verwaltet

Die elektronische Steuereinheit ermöglicht die Kommutierung der Antriebswicklungen. Um den Schaltzeitpunkt mit Hilfe des Treibers zu bestimmen, wird die Position des Rotors durch einen am Antrieb installierten Hallsensor überwacht.

Falls solche Geräte nicht vorhanden sind, muss die Sperrspannung gelesen werden. Es wird in Statorspulen erzeugt, die nicht mit verbunden sind dieser Moment Zeit. Der Controller ist ein Hardware- und Softwarekomplex, mit dem Sie alle Änderungen verfolgen und die Schaltreihenfolge so genau wie möglich einstellen können.

Bürstenlose Dreiphasenmotoren

Viele bürstenlose Elektromotoren für Flugzeugmodelle werden mit Gleichstrom betrieben. Es gibt aber auch dreiphasige Fälle, in denen Umrichter verbaut werden. Sie erlauben von konstante Spannung dreiphasige Impulse machen.

Die Arbeiten erfolgen wie folgt:

1. Spule "A" empfängt Impulse mit positivem Wert. Um "B" zu spulen - mit einem negativen Wert. Als Ergebnis beginnt sich der Anker zu bewegen. Die Sensoren fixieren den Offset und es wird ein Signal an die Steuerung für die nächste Kommutierung gesendet.
2. Spule "A" wird getrennt und ein positiver Impuls wird an die Wicklung "C" angelegt. Die Kommutierung der "B"-Wicklung ändert sich nicht.
3. Spule "C" erhält einen positiven Impuls und negativer Impuls geht an "A".
4. Dann kommt das Paar "A" und "B" zum Einsatz. An ihnen, positiv negative Werte Pulse bzw.
5. Dann geht ein positiver Impuls zurück zu Spule "B" und ein negativer Impuls zu "C".
6. Auf die letzte Etappe Spule "A" wird eingeschaltet, an der ein positiver Impuls empfangen wird, und ein negativer geht an C.

Und danach wird der ganze Zyklus wiederholt.

Vorteile der Verwendung

Es ist schwierig, einen bürstenlosen Elektromotor mit eigenen Händen herzustellen, und es ist fast unmöglich, eine Mikrocontrollersteuerung zu implementieren. Verwenden Sie daher am besten fertige Industriedesigns... Bedenken Sie aber unbedingt die Vorteile, die der Antrieb durch den Einsatz von bürstenlosen Motoren erhält:

1. Im Wesentlichen größere Ressource als in Sammlermaschinen.
2. Hohe Effizienz.
3. Die Leistung ist höher als bei Bürstenmotoren.
4. Die Rotationsgeschwindigkeit nimmt viel schneller zu.
5. Im Betrieb entstehen keine Funken, daher können sie in Umgebungen mit hoher Brandgefahr eingesetzt werden.
6. Sehr einfache Bedienung des Antriebs.
7. Beim Arbeiten müssen Sie keine zusätzlichen Komponenten zur Kühlung verwenden.

Unter den Nachteilen kann man einen sehr hohen Preis herausgreifen, wenn man auch den Preis des Controllers berücksichtigt. Selbst ein kurzes Einschalten eines solchen Elektromotors zur Überprüfung seiner Funktionsfähigkeit wird nicht funktionieren. Darüber hinaus ist die Reparatur solcher Motoren aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale viel schwieriger.

Sicher hat er sich gefragt, wie sich ein solcher Motor von anderen Motoren unterscheidet, zum Beispiel von denen in Bohrmaschinen. Motoren, die in nicht sehr leistungsstarken Maschinen installiert sind, zünden normalerweise nicht und arbeiten nicht so laut wie dieselbe Bohrmaschine, die weniger Leistung hat als die Maschine.

Was ist los? Die Sache ist die Motor mit Bürsten ist Kollektormotor und der bürstenlose Motor ist bürstenlos... Um verschiedene Probleme zu lösen, ist Ihr eigener Motortyp geeignet - irgendwo Besser passen Sammler, aber irgendwo können Sie nur einen bürstenlosen installieren.

Kollektormotor

Der Kommutatormotor hat in der Regel nur zwei Stromadern, er ist einfach zu bedienen, es reicht die konstante oder wechselnde Versorgungsspannung zu regeln und die Drehzahl ändert sich entsprechend. Sie können den Kollektormotor sogar mit einem einfachen Dimmer steuern. Der Hauptvorteil des Kollektormotors ist die hohe Drehzahl (Zehntausende pro Minute) bei hohem Drehmoment.

Das Funktionsprinzip des Kollektormotors ist sehr einfach. Tatsächlich besteht sein Rotor aus einem Satz von Kupferrahmen in einem magnetischen Kreis, die abwechselnd zu einer Stromquelle auf der Kollektor-Bürsten-Einheit getauscht werden. Der Stator kann entweder aus Permanentmagneten oder mit einer Wicklung bestehen, die von derselben Quelle wie der Rotor oder von einer separaten Quelle gespeist wird, und manchmal sind Stator und Rotor in einer einzigen Reihenschaltung enthalten (z. B. Motoren von automatischen Waschmaschinen).

An jedem der Abschnitte der Rotorwicklung wird durch die Kollektor-Bürsten-Anordnung abwechselnd während der Drehung des Rotors versorgt elektrischer Strom Als Ergebnis wird der Rotor magnetisiert und erhält deutlich ausgedrückte Nord- und Südmagnetpole, wodurch sich der Rotor im Stator dreht (die Rotorpole werden von den Statorpolen herausgedrückt, dann wird der Rotor weiter ummagnetisiert und wieder herausgedrückt) ). Da der Rotor jedes Mal vom nächsten Abschnitt auf die Stromversorgung umgeschaltet wird, stoppt die Rotation nicht, solange der Kollektor mit Strom versorgt wird.

Der Hauptnachteil des Kollektormotors

Die Bürsten des Bürstenmotors sind sehr bequem zu verstellen, aber wenn sie hoch genug sind, machen sich die Bürsten bemerkbar. Da die Bürsten immer fest mit dem Kollektor verbunden sind, hohe Drehzahlen sie verschleißen schnell, verstopfen schließlich auf die eine oder andere Weise und beginnen schließlich zu funken.

Der Verschleiß der Bürsten und allgemein der Kommutator-Bürsten-Anordnung führt zu einer Verringerung des Wirkungsgrades des Kommutatormotors. Also ich selbst Kollektor-Bürsten-Montage - das ist Hauptnachteil Kollektormotoren... Heute versucht man, bürstenbehaftete Motoren zugunsten bürstenloser Schrittmotoren aufzugeben.

Der bürstenlose Motor hat keinen Kommutator oder Bürsten. Das einfachste Beispiel bürstenloser Motor - asynchron Drehstrommotor mit Käfigläufer. Ein weiteres Beispiel für einen bürstenlosen Motor - moderner - Schrittmotor mit magnetischem Rotor... Die Statorwicklungen eines bürstenlosen Motors werden selbst ummagnetisiert, so dass sich der Rotor ständig dreht und sich auf diese Weise kontinuierlich dreht.

In den meisten Fällen sind moderne bürstenlose Motoren mit einem Rotorpositionssensor ausgestattet, der den Signalen des Motordrehzahlreglers entspricht. Das Signal des Rotorpositionssensors wird mehr als 100 Mal pro Sekunde an den Prozessor übertragen, was zu einer präzisen Rotorpositionierung und einem hohen Drehmoment führt. Natürlich gibt es bürstenlose Motoren ohne Rotorlagesensor, ein anschauliches Beispiel ist der gleiche Asynchron-Drehstrommotor. Motoren ohne Positionssensor sind günstiger als Motoren mit Encoder.

Die Vorteile von bürstenlosen Motoren

Da die Lebensdauer der Rotorlager extrem hoch ist, kann man sagen, dass es bei einem bürstenlosen Motor praktisch keine Verschleißteile gibt und im Betrieb keinerlei Wartung erforderlich ist. Hier wird die Reibung minimiert, es gibt kein Problem der Überhitzung des Kollektors, im Allgemeinen sind die Zuverlässigkeit und der Wirkungsgrad von bürstenlosen Motoren sehr hoch.

Es gibt keine Funkenbürsten, der Rotorpositionssensor hilft, die Steuerung genau zu machen - es gibt praktisch keine Nachteile, nur Vorteile. Ist das der Preis der Qualität? Schrittmotoren höher als die des Sammlers (plus Fahrer), aber das ist nichts im Vergleich zu regelmäßiger Austausch Federn, Bürsten und Kollektoren für Kollektormotoren.

Haushalts- und Medizintechnik, Flugzeugmodellbau, Rohrabsperrantriebe für Gas- und Ölpipelines sind weit entfernt vollständige Liste Einsatzgebiete von bürstenlosen DC-Motoren (BD). Werfen wir einen Blick auf den Aufbau und die Funktionsweise dieser elektromechanischen Aktoren, um deren Vor- und Nachteile besser zu verstehen.

Allgemeine Informationen, Gerät, Umfang

Einer der Gründe für das Interesse an OBDs ist die gestiegene Nachfrage nach schnelllaufenden Mikromotoren mit präziser Positionierung. Der interne Aufbau solcher Laufwerke ist in Abbildung 2 dargestellt.

Wie Sie sehen, besteht die Struktur aus einem Rotor (Anker) und einem Stator, der erste hat einen Permanentmagneten (oder mehrere Magnete, die in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind) und der zweite ist mit Spulen (B) ausgestattet, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

Es ist bemerkenswert, dass diese elektromagnetischen Mechanismen sowohl mit einem internen Anker (diese Art der Konstruktion ist in Abbildung 2 zu sehen) als auch extern (siehe Abbildung 3) sein können.

Dementsprechend hat jedes der Designs ein spezifisches Anwendungsgebiet. Geräte mit internem Anker haben schnelle Geschwindigkeit Rotation, daher werden sie in Kühlsystemen eingesetzt, da Kraftwerke Drohnen usw. Antriebe mit Außenläufer werden dort eingesetzt, wo präzise Positionierung und Widerstandsfähigkeit gegen Drehmomentüberlastungen erforderlich sind (Roboter, medizinische Geräte, CNC-Maschinen usw.).

Arbeitsprinzip

Im Gegensatz zu anderen Antrieben wie einer Asynchronmaschine Wechselstrom, für den Betrieb der DB wird ein spezieller Regler benötigt, der die Wicklungen so dreht, dass die Vektoren der Magnetfelder von Anker und Stator orthogonal zueinander stehen. Das heißt, tatsächlich regelt das Treibergerät das auf den OBD-Anker wirkende Drehmoment. Dieser Vorgang wird in Abbildung 4 anschaulich demonstriert.

Wie Sie sehen, muss für jede Bewegung des Ankers eine bestimmte Kommutierung in der Statorwicklung eines bürstenlosen Motors durchgeführt werden. Dieses Funktionsprinzip ermöglicht keine reibungslose Kontrolle der Rotation, aber es ermöglicht, schnell an Schwung zu gewinnen.

Unterschiede zwischen bürstenbehafteten und bürstenlosen Motoren

Der Kollektorantrieb unterscheidet sich vom OBD wie Design-Merkmale(siehe Abbildung 5.) und das Funktionsprinzip.

Erwägen Designunterschiede... Bild 5 zeigt, dass der Rotor (1 in Bild 5) des Kollektormotors im Gegensatz zum bürstenlosen über Spulen verfügt, in denen einfache Schaltung Wicklung und Permanentmagnete (normalerweise zwei) sind am Stator (2 in Abb. 5) installiert. Außerdem ist auf der Welle ein Kollektor installiert, an dem Bürsten angeschlossen sind, die die Ankerwicklungen mit Spannung versorgen.

Lassen Sie uns kurz über das Funktionsprinzip von Kollektormaschinen sprechen. Wird eine der Spulen mit Spannung beaufschlagt, wird diese erregt und ein magnetisches Feld erzeugt. Es wirkt mit Permanentmagneten zusammen, die den Anker und den darauf befindlichen Kollektor drehen. Als Ergebnis wird der anderen Wicklung Strom zugeführt und der Zyklus wiederholt sich.

Die Drehfrequenz eines Ankers dieser Bauart hängt direkt von der Stärke des Magnetfeldes ab, die wiederum direkt proportional zur Spannung ist. Das heißt, um die Geschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern, reicht es aus, das Nahrungsniveau zu erhöhen oder zu verringern. Und zum Umkehren muss die Polarität umgeschaltet werden. Diese Steuerungsmethode erfordert keine spezielle Steuerung, da der Hubregler auf der Grundlage eines variablen Widerstands hergestellt werden kann und ein herkömmlicher Schalter als Wechselrichter arbeitet.

Wir haben die Konstruktionsmerkmale von bürstenlosen Motoren im vorherigen Abschnitt besprochen. Wie Sie sich erinnern, erfordert ihre Verbindung einen speziellen Controller, ohne den sie einfach nicht funktionieren. Aus dem gleichen Grund können diese Motoren nicht als Generator verwendet werden.

Es ist auch erwähnenswert, dass in einigen Laufwerken dieser Art Für eine effizientere Steuerung werden die Rotorpositionen mit Hallsensoren überwacht. Dies verbessert die Eigenschaften von bürstenlosen Motoren erheblich, führt jedoch zu einer Erhöhung der Kosten einer bereits teuren Konstruktion.

Wie starte ich einen bürstenlosen Motor?

Damit diese Art von Laufwerk funktioniert, ist ein dedizierter Controller erforderlich (siehe Abbildung 6). Ohne sie ist ein Start unmöglich.

Es macht keinen Sinn, ein solches Gerät selbst zusammenzubauen, es ist billiger und zuverlässiger, ein fertiges Gerät zu kaufen. Sie können es abholen bis die folgenden Eigenschaften spezifisch für PWM-Kanaltreiber:

• Der maximal zulässige Strom, diese Kennlinie ist angegeben für normale Operation Bedienung des Gerätes. Sehr oft geben Hersteller einen solchen Parameter im Modellnamen an (z. B. Phoenix-18). In einigen Fällen wird ein Wert für den Peak-Modus angegeben, den der Controller für einige Sekunden beibehalten kann.
• Maximale Nennspannung für Dauerbetrieb.
• Widerstand der internen Schaltkreise des Controllers.
• Die zulässige Drehzahl wird in U/min angegeben. Oberhalb dieses Wertes lässt der Controller keine Erhöhung der Rotation zu (die Begrenzung ist implementiert auf Programmebene). Bitte beachten Sie, dass bei 2-poligen Antrieben immer die Drehzahl angegeben wird. Bei mehreren Polpaaren sollte der Wert durch deren Anzahl geteilt werden. Die angegebene Zahl ist beispielsweise 60000 U/min, also für 6 Magnetmotor die Drehzahl beträgt 60.000 / 3 = 20.000 U/min.
• Die Frequenz der erzeugten Impulse liegt bei den meisten Controllern im Bereich von 7 bis 8 kHz, mehr teure Modelle ermöglicht Ihnen, den Parameter neu zu programmieren, indem Sie ihn auf 16 oder 32 kHz erhöhen.

Beachten Sie, dass die ersten drei Merkmale die Leistung des OBD bestimmen.

Bürstenlose Motorsteuerung

Wie bereits oben erwähnt, wird das Schalten der Antriebswicklungen elektronisch gesteuert. Der Treiber überwacht die Ankerposition mit Hilfe von Hallsensoren, um den Schaltzeitpunkt zu bestimmen. Ist der Antrieb nicht mit solchen Detektoren ausgestattet, wird die in den nicht angeschlossenen Statorspulen auftretende Gegen-EMK berücksichtigt. Der Controller, der eigentlich ein Hardware- und Softwarekomplex ist, überwacht diese Änderungen und legt die Schaltreihenfolge fest.

Dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor

Die meisten OBDs werden in einem dreiphasigen Design hergestellt. Zur Ansteuerung eines solchen Antriebs verfügt die Steuerung über einen DC-zu-Dreiphasen-Impulswandler (siehe Abb. 7).

Um die Funktionsweise eines solchen Ventilmotors zu erklären, sollte man sich Abbildung 4 zusammen mit Abbildung 7 ansehen, in der alle Phasen des Antriebsvorgangs der Reihe nach gezeigt sind. Schreiben wir sie auf:

1. Ein positiver Impuls wird an die Spulen "A" angelegt, während ein negativer Impuls an "B" angelegt wird, wodurch sich der Anker bewegt. Die Sensoren zeichnen seine Bewegung auf und geben ein Signal für die nächste Kommutierung.
2. Spule "A" schaltet ab und ein positiver Impuls geht an "C" ("B" bleibt unverändert), dann wird ein Signal an den nächsten Impulssatz gesendet.
3. Auf "C" - positiv, "A" - negativ.
4. Ein Paar "B" und "A" arbeitet, die positive und negative Impulse empfangen.
5. Ein positiver Impuls wird erneut an "B" und ein negativer Impuls an "C" angelegt.
6. Spulen "A" werden eingeschaltet (+ wird versorgt) und ein negativer Impuls an "C" wird wiederholt. Dann wird der Zyklus wiederholt.

Es gibt viele Schwierigkeiten in der scheinbaren Einfachheit der Steuerung. Es ist nicht nur erforderlich, die Position des Ankers zu verfolgen, um die nächste Impulsfolge zu erzeugen, sondern auch die Geschwindigkeit durch Einstellen des Stroms in den Spulen zu steuern. Darüber hinaus sollten Sie die meisten auswählen optimale Parameter zum Beschleunigen und Abbremsen. Es ist auch nicht zu vergessen, dass der Controller mit einem Block ausgestattet sein muss, mit dem Sie seinen Betrieb steuern können. Das Aussehen eines solchen Multifunktionsgeräts ist in Abbildung 8 zu sehen.

Vorteile und Nachteile

Der elektrische bürstenlose Motor hat viele Vorteile, nämlich:

• Die Lebensdauer ist deutlich länger als bei herkömmlichen Kollektor-Pendants.
• Hohe Effizienz.
• Kurzwahl maximale Geschwindigkeit Drehung.
• Es ist leistungsfähiger als CD.
• Das Fehlen von Funken während des Betriebs ermöglicht den Einsatz des Frequenzumrichters unter brandgefährdeten Bedingungen.
• Keine zusätzliche Kühlung erforderlich.
• Einfache Bedienung.

Schauen wir uns nun die Nachteile an. Erheblicher Nachteil, was die Nutzung der Datenbank einschränkt - sie sind relativ hoher Preis(einschließlich des Fahrerpreises). Zu den Unannehmlichkeiten gehört die Unmöglichkeit, die Datenbank ohne Treiber zu verwenden, auch nicht für ein kurzfristiges Einschalten, um beispielsweise die Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Problematische Reparaturen, insbesondere wenn ein Umspulen erforderlich ist.

Das Funktionsprinzip, das auf Frequenzregelung und Selbstsynchronisation basiert, wird als bürstenloser Motor bezeichnet. Bei dieser Konstruktion wird der Statormagnetfeldvektor relativ zur Rotorposition gesteuert. Der bürstenlose Motor wurde entwickelt, um die Leistung von Standard-DC-Bürstenmotoren zu verbessern.

Er hat organisch am meisten kombiniert beste Qualitäten Gleichstrommotoren und kontaktlose Elektromotoren.

Die wichtigsten Unterschiede zu herkömmlichen Motoren

Der bürstenlose Motor wird oft verwendet in funkgesteuerte Modelle Flugzeug. Ihre herausragende Leistung und Überlebensfähigkeit hat aufgrund des Fehlens von reibenden Teilen in Form von Bürsten, die Strom übertragen, große Popularität erlangt.

Um sich den Unterschied besser vorstellen zu können, müssen Sie sich daran erinnern, dass sich bei einem Standard-Kollektor-Elektromotor der Rotor mit Wicklungen im Stator dreht, die auf Permanentmagneten basieren. Die Wicklungen werden je nach Rotorlage über einen Kollektor kommutiert. Im Gegensatz dazu dreht sich bei einem Wechselstrommotor ein Rotor mit einem Magneten in einem Stator mit Wicklungen. Der Motor hat ungefähr das gleiche Design.

Im Gegensatz zu Standardmotoren, im bürstenlosen Teil fungiert der Stator als beweglicher Teil, in dem Permanentmagnete platziert sind, und die Rolle des stationären Teils spielt ein Rotor mit Drehstromwicklungen.

Das Funktionsprinzip eines bürstenlosen Elektromotors

Die Drehung des Motors erfolgt durch Richtungsänderung des Magnetfeldes in den Rotorwicklungen in eine bestimmte Reihenfolge... Dabei wirken die Permanentmagnete mit den Magnetfeldern des Rotors zusammen und treiben den beweglichen Stator an. Diese Bewegung basiert auf der Haupteigenschaft von Magneten, wenn die gleichnamigen Pole abgestoßen werden, und anders als - anziehen.

Die Steuerung der Magnetfelder in den Rotorwicklungen und deren Veränderung erfolgt mit Hilfe des Controllers. Es ist ein ziemlich komplexes Gerät, das hohe Ströme mit schalten kann schnelle Geschwindigkeit... Der Controller hat notwendigerweise einen bürstenlosen Motor in seiner Schaltung, was die Kosten seiner Verwendung stark erhöht.

Bürstenlose Motoren haben keine rotierenden Kontakte und keine Kontakte, die schalten können. Dies ist ihr Hauptvorteil gegenüber herkömmlichen Elektromotoren, da alle Reibungsverluste minimiert werden.

Dies ist ein Wechselstrommotor, bei dem die Kollektor-Bürsten-Einheit durch einen kontaktlosen Halbleiterschalter ersetzt wird, der von einem Rotorpositionssensor gesteuert wird. Manchmal findet man diese Abkürzung: BLDC ist ein bürstenloser Gleichstrommotor. Der Einfachheit halber nenne ich es einen bürstenlosen Motor oder einfach BC.

Bürstenlose Motoren sind aufgrund ihrer Besonderheiten sehr beliebt: fehlen Verbrauchsmaterialien Art von Bürsten, es gibt keinen Kohle- / Metallstaub im Inneren durch Reibung, es gibt keine Funken (und dies ist eine enorme Explosionsrichtung und feuersichere Antriebe / Pumpen). Sie werden von Lüftern und Pumpen bis hin zu hochpräzisen Antrieben eingesetzt.
Hauptanwendung im Modell- und Bastelbau: Motoren für ferngesteuerte Modelle.

Die allgemeine Bedeutung dieser Motoren ist drei Phasen und drei Wicklungen (oder mehrere Wicklungen in drei Gruppen verbunden), die durch ein Signal in Form einer Sinuskurve oder einer annähernden Sinuskurve in jeder der Phasen, jedoch mit einer gewissen Verschiebung, gesteuert werden. Die Abbildung zeigt die einfachste Darstellung der Funktionsweise eines Drehstrommotors.

Dementsprechend ist einer der spezifischen Steuerungspunkte der BC-Motoren die Verwendung eines speziellen Controller-Treibers, mit dem Sie die Strom- und Spannungsimpulse für jede Phase an den Motorwicklungen einstellen können, was letztendlich einen stabilen Betrieb in große Auswahl betonen. Dies sind die sogenannten ESC-Controller.

BK-Motoren für R / Y-Geräte gibt es in verschiedenen Standardgrößen und -ausführungen. Zu den stärksten gehören die 22 mm, 36 mm und 40/42 mm Serien. Konstruktionsbedingt sind sie mit einem Außenrotor und einem Innenrotor (Outrunner, Inrunner) ausgestattet. Motoren mit Außenläufer haben nämlich keinen statischen Körper (Mantel) und sind leicht. In der Regel werden sie in Flugzeugmodellen, Quadrocoptern etc.
Motoren mit externem Stator sind leichter hermetisch dicht zu machen. Ähnliche werden für r / y-Modelle verwendet, die äußeren Einflüssen wie Schmutz, Staub, Feuchtigkeit ausgesetzt sind: Buggys, Monster, Crawler, Wasser r / y-Modelle).
Zum Beispiel kann ein 3660-Motor einfach in ein R / U-Automodell wie einen Buggy oder ein Monster eingebaut werden und viel Spaß machen.

Beachten Sie auch die unterschiedliche Anordnung des Stators selbst: 3660-Motoren haben 12 Spulen, die in drei Gruppen verbunden sind.
Dadurch kann ein hohes Drehmoment an der Welle erzielt werden. Es sieht ungefähr so ​​aus.


Die Spulen werden so angeschlossen


Wenn Sie den Motor zerlegen und den Rotor entfernen, können Sie die Statorspulen sehen.
Das ist in der 3660-Serie enthalten


mehr Fotos

Amateureinsatz ähnlicher Motoren mit hohem Drehmoment - in hausgemachte Konstruktionen wo ein kleiner leistungsstarker drehfreudiger Motor... Dies können Turbinenlüfter, Spindeln von Hobby-Werkzeugmaschinen usw. sein.

Für den Einbau in eine Amateurmaschine zum Bohren und Gravieren wurde also ein Satz eines bürstenlosen Motors zusammen mit einem ESC-Controller mitgenommen.
GoolRC 3660 3800KV Brushless Motor mit ESC 60A Metal Gear Servo 9,0kg Set


Ein Plus im Bausatz war ein 9 kg Servo, was für selbstgemachte Produkte sehr praktisch ist.

Allgemeine Anforderungen Bei der Auswahl eines Motors waren folgende:
- Die Anzahl der Umdrehungen / Volt beträgt nicht weniger als 2000, da geplant war, sie mit Niederspannungsquellen (7,4 ... 12 V) zu verwenden.
- Schaftdurchmesser 5mm. Ich dachte über Optionen mit einem 3,175 mm Schaft nach (dies ist eine Serie von 24 Durchmessern der BC-Motoren, zum Beispiel 2435), aber dann müsste ich eine neue ER11-Patrone kaufen. Es gibt noch leistungsstärkere Optionen, zum Beispiel 4275- oder 4076-Motoren mit 5 mm Welle, die aber entsprechend teurer sind.

Spezifikationen bürstenlosen Motor GoolRC 3660:
Modell: GoolRC 3660
Leistung: 1200W
Arbeitsspannung: bis zu 13V
Grenzstrom: 92A
Drehzahl / Volt: 3800KV
Höchstgeschwindigkeit: bis zu 50.000
Gehäusedurchmesser: 36mm
Körperlänge: 60mm
Schaftlänge: 17mm
Wellendurchmesser: 5mm
Stellschraubengröße: 6 Stück * M3 (kurz, ich habe M3 * 6)
Anschlüsse: 4mm vergoldeter Bananenstecker
Schutz: vor Staub und Feuchtigkeit

ESC-Controller-Funktionen:
Modell: GoolRC ESC 60A
Dauerstrom: 60A
Spitzenstrom: 320A
Zutreffend wiederaufladbare Batterien: 2-3S Li-Po / 4-9S Ni-Mh Ni-Cd
BEC: 5,8V / 3A
Anschlüsse (Eingang): T-Stecker männlich
Anschlüsse (Anruf): 4mm vergoldete Bananenbuchse
Abmessungen: 50 x 35 x 34 mm (ohne Kabellängen)
Schutz: vor Staub und Feuchtigkeit

Servoeigenschaften:
Arbeitsspannung: 6.0V-7,2V
Schwenkgeschwindigkeit (6,0 V): 0,16 Sek. / 60 ° ohne Last
Schwenkgeschwindigkeit (7,2 V): 0,14 Sek. / 60 ° ohne Last
Haltemoment (6.0V): 9.0kg.cm
Haltemoment (7,2 V): 10,0 kg.cm
Abmessungen: 55 x 20 x 38 mm (L * B * H)

Kit-Parameter:
Packmaß: 10,5 x 8 x 6cm
Paketgewicht: 390 g
Markenverpackung mit dem GoolRC-Logo

Das Set beinhaltet:
1 * GoolRC 3660 3800KV-Motor
1 * GoolRC 60A ESC
1 * GoolRC 9KG Servo
1 * Informationsblatt


Abmessungen als Referenz und Aussehen GoolRC 3660-Motor mit Highlights

Nun ein paar Worte zum Paket selbst.
Das Paket kam in Form eines kleinen Postsacks mit einer Box im Inneren


Zustellung durch einen alternativen Postdienst, nicht per russischer Post, wie im Konnossement angegeben


Das Paket enthält eine GoolRC-Markenbox


Im Inneren befindet sich ein Set aus einem 3660 Brushless-Motor (36x60 mm), einem ESC-Controller dafür und einem Servo mit Set


Werfen wir nun einen Blick auf das gesamte Kit in einzelnen Komponenten. Beginnen wir mit dem Wichtigsten – dem Motor.

BC-Motor GoolRC ist ein Zylinder aus Aluminium, Abmessungen 36 x 60 mm. Auf der einen Seite befinden sich drei dicke Drähte in einer Silikonhülle mit "Bananen", auf der anderen Seite ein 5 mm Schaft. Der Rotor ist beidseitig wälzgelagert. Auf dem Gehäuse befindet sich eine Modellkennzeichnung


Ein anderes Foto. Das Außenhemd ist fixiert, d.h. Motortyp Inrunner.


Körpermarkierungen


Lager ist von hinten sichtbar


Spritzwasser- und feuchtigkeitsbeständig behauptet
Zum Anschluss der Phasen gibt es drei dicke, kurze Drähte: u v w. Wenn Sie Klemmen zum Anschluss suchen, sind dies 4 mm Bananen


Drähte sind wärmeschrumpfbar verschiedene Farben: gelb, orange und blau


Motorabmessungen: Wellendurchmesser und Länge wie angegeben: Welle 5x17 mm




Abmessungen des Motorkörpers 36x60 mm




Vergleich mit dem gebürsteten 775-Motor


Vergleich mit einer gebrauchten 300W-Spindel (und kostet ca. 100 US-Dollar). Lassen Sie mich daran erinnern, dass der GoolRC 3660 eine Spitzenleistung von 1200 W hat. Selbst wenn Sie ein Drittel der Leistung verbrauchen, ist sie immer noch billiger und mehr als diese Spindel


Vergleich mit anderen Modellmotoren


Zum richtige Arbeit der Motor benötigt einen speziellen ESC-Controller (der im Lieferumfang enthalten ist)

ESC-Controller ist eine Motortreiberplatine mit einem Signalwandler und leistungsstarke Tasten... Auf einfache Modelle Anstelle des Gehäuses wird bei leistungsstarken Geräten Wärmeschrumpfung verwendet - ein Gehäuse mit Kühler und aktiver Kühlung.


Das Foto zeigt den GoolRC ESC 60A Controller im Vergleich zum "jüngeren" Bruder ESC 20A


Bitte beachten: An einem Stück Draht befindet sich ein Ein-Aus-Schalter, der in den Körper des Geräts / Spielzeugs eingebaut werden kann


Gegenwärtig vollständiger Satz Anschlüsse: T-Anschlüsse, 4mm Bananenbuchsen, 3-poliger Steuersignaleingang


Power-Bananen 4 mm - Nester, in der gleichen Farbe markiert: gelb, orange und blau. Beim Anschließen kann man es nur absichtlich verwechseln.


Eingangs-T-Anschlüsse. Ebenso können Sie die Polarität verwechseln, wenn Sie sehr stark sind)))))


Auf dem Gehäuse befinden sich Markierungen mit dem Namen und den Eigenschaften, was sehr praktisch ist


Die Kühlung ist aktiv, funktioniert und wird automatisch geregelt.

Zur Größenschätzung angebrachtes PCB-Lineal

Das Set enthält auch ein 9 kg GoolRC-Servo.


Außerdem wird das Kit wie jedes andere Servo mit einem Satz Hebel (Doppel, Kreuz, Stern, Rad) und Befestigungsmaterial geliefert (ich mochte, dass es Messingabstandshalter gibt)


Makrofoto Servowelle


Versuchen, den kreuzförmigen Arm für die Fotografie zu befestigen


Tatsächlich ist es interessant, die angegebenen Eigenschaften zu überprüfen - dies ist ein Metallzahnradsatz im Inneren. Wir zerlegen das Servo. Der Körper sitzt kreisförmig auf dem Dichtmittel, und im Inneren befindet sich reichlich Schmierung. Die Zahnräder sind wirklich aus Metall.


Foto der Servosteuerplatine

Warum das alles begonnen wurde: um den BC-Motor als Bohrer / Graveur auszuprobieren. Trotzdem beträgt die Spitzenleistung 1200W.
Ich habe mich für ein Bohrmaschinenprojekt zum Vorbereiten von Leiterplatten entschieden. Es gibt viele Projekte, um eine Tischleuchte herzustellen. In der Regel sind alle diese Projekte klein und für die Installation konzipiert kleiner Motor Gleichstrom.


Ich habe eine davon ausgewählt und die Halterung im 3660-Motorhalterungsteil modifiziert ( nativer Motor war kleiner und hatte unterschiedliche Halterungsgrößen)

Ich gebe eine Zeichnung Sitze und Abmessungen des Motors 3660


Das Original kostet mehr als schwacher Motor... Hier eine Skizze der Halterung (6 Löcher für M3x6)


Bildschirm aus einem Programm zum Drucken auf einem Drucker


Gleichzeitig habe ich auch eine Klemme zur Befestigung von oben gedruckt.


3660 Motor mit ER11 Spannzange installiert




Um den BC des Motors anzuschließen und zu überprüfen, müssen Sie folgende Schaltung zusammenbauen: Netzteil, Servotester oder Steuerplatine, ESC-Motorcontroller, Motor.
Ich verwende den einfachsten Servotester, er liefert auch das gewünschte Signal. Es kann verwendet werden, um die Motordrehzahl einzuschalten und einzustellen


Falls gewünscht, können Sie einen Mikrocontroller (Arduino, etc.) anschließen. Ich gebe ein Diagramm aus dem Internet mit dem Anschluss eines Außenläufers und eines 30A-Controllers. Es ist kein Problem, Skizzen zu finden.


Wir verbinden alles durch Farbe.


Die Quelle zeigt, dass der Ruhestrom des Controllers klein ist (0,26 A)


Jetzt die Bohrmaschine.
Alles zusammenbauen und am Rack befestigen




Zur Kontrolle baue ich ohne Gehäuse zusammen, dann bedrucke ich das Gehäuse, wo man einen Standardschalter einbauen kann, einen Servotester


Eine weitere Anwendung eines ähnlichen Motors 3660 BK ist als Spindel von Maschinen zum Bohren und Fräsen von Leiterplatten.






Ich werde die Rezension über die Maschine selbst etwas später beenden. Es wird interessant sein, die Leiterplattengravur mit dem GoolRC 3660 zu überprüfen

Abschluss

Der Motor ist hochwertig, kraftvoll, das Drehmoment mit einem Spielraum ist für Amateurzwecke geeignet.
Insbesondere die Haltbarkeit von Lagern unter Querkraft beim Fräsen / Gravieren wird sich mit der Zeit zeigen.
Es gibt definitiv einen Vorteil der Verwendung Modellmotoren für Amateurzwecke sowie die einfache Bedienung und Montage von Strukturen auf ihnen im Vergleich zu Spindeln für CNC, die teurer sind und erfordern Spezialausrüstung(Netzteile mit Drehzahlregelung, Treiber, Kühlung usw.).

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!