Drehstrom-Gleichstrommotor. Bauen und testen eines bürstenlosen Motors

Motor Gleichstrom werden genannt Elektromotor die von einem konstanten Strom gespeist wird. Besorgen Sie sich ggf. einen drehmomentstarken Motor mit relativ niedrigen Drehzahlen. Konstruktiv sind Inrunner einfacher, da der stationäre Stator als Gehäuse dienen kann. Daran können Befestigungselemente angebracht werden. Bei Outrunnern dreht sich das gesamte Außenteil. Der Motor ist an einer festen Achse oder Statorteilen befestigt. Bei einem Motorrad erfolgt die Befestigung für die feste Achse des Stators, die Drähte werden durch eine Hohlachse von weniger als 0,5 mm zum Stator geführt.

Motor Wechselstrom werden genannt mit Wechselstrom betriebener Elektromotor... Es gibt folgende Arten von Wechselstrommotoren:

Es gibt auch einen UKD (Universalkollektormotor) mit der Funktion des Betriebsmodus sowohl mit Wechsel- als auch mit Gleichstrom.

Eine andere Art von Motor ist Schrittmotor mit endlich vielen Rotorstellungen... Eine bestimmte angezeigte Position des Rotors wird dadurch festgelegt, dass die erforderlichen entsprechenden Wicklungen mit Strom versorgt werden. Wenn die Versorgungsspannung von einer Wicklung entfernt und auf andere übertragen wird, erfolgt der Übergang in eine andere Position.

Ein Wechselstrommotor, wenn er über ein kommerzielles Netz gespeist wird, ermöglicht normalerweise nicht das Erreichen von Drehzahl mehr dreitausend U/min... Wenn höhere Frequenzen benötigt werden, wird daher ein Kollektormotor verwendet, Zusätzliche Vorteile das ist Leichtigkeit und Kompaktheit bei gleichzeitiger Beibehaltung der erforderlichen Leistung.

Manchmal verwenden sie auch ein spezielles Getriebe Multiplikator genannt, der die kinematischen Parameter des Geräts auf die erforderlichen technische Indikatoren... Kollektorbaugruppen nehmen manchmal die Hälfte des Platzes des gesamten Motors ein, daher werden Drehstrommotoren durch den Einsatz eines Frequenzumrichters und manchmal durch das Vorhandensein eines Netzes mit einer erhöhten Frequenz von bis zu 400 Hz verkleinert und leichter gemacht.

Ressource eines beliebigen a Synchronmotor Wechselstrom ist deutlich höher als der Kollektorstrom. Es ist bestimmt Zustand der Isolierung von Wicklungen und Lagern... Ein Synchronmotor gilt bei Verwendung eines Umrichters und eines Rotorlagesensors als elektronisches Analogon des Klassikers Kollektormotor Unterstützung der Arbeit durch Gleichstrom.

Bürstenloser Gleichstrommotor. Allgemeine Hinweise und Geräteaufbau

Der bürstenlose Gleichstrommotor wird auch als bürstenloser Drehstrommotor bezeichnet. Es handelt sich um ein Synchrongerät, dessen Funktionsprinzip auf einer selbstsynchronisierten Frequenzregelung basiert, durch die der Vektor (ausgehend von der Position des Rotors) des Statormagnetfelds gesteuert wird.

Motorsteuerungen dieser Art werden oft von konstante Spannung, weshalb sie ihren Namen haben. In der englischsprachigen Fachliteratur wird der bürstenlose Motor PMSM oder BLDC genannt.

Der bürstenlose Motor wurde in erster Linie entwickelt, um l . zu optimieren jeder Gleichstrommotor im Allgemeinen. An den Aktuator eines solchen Gerätes wurden sehr hohe Anforderungen gestellt (insbesondere an den schnellen Mikroantrieb mit präziser Positionierung).

Dies führte vielleicht zur Verwendung solcher spezifischen Gleichstromgeräte, bürstenloser Drehstrommotoren, auch BDPT genannt. Von ihrer Konstruktion her sind sie fast identisch mit synchronen Wechselstrommotoren, bei denen die Drehung des magnetischen Rotors in einem herkömmlichen geschichteten Stator in Gegenwart von Drehstromwicklungen erfolgt und die Drehzahl von der Spannung und der Statorbelastung abhängt. Basierend auf bestimmten Rotorkoordinaten werden unterschiedliche Statorwicklungen geschaltet.

Bürstenlose Gleichstrommotoren können ohne separate Sensoren existieren, manchmal sind sie jedoch am Rotor vorhanden, wie beispielsweise ein Hall-Sensor. Wenn das Gerät ohne funktioniert zusätzlicher Sensor, dann Ständerwicklungen wirken als Befestigungselement... Dann entsteht der Strom durch die Drehung des Magneten, wenn der Rotor in der Statorwicklung eine EMK induziert.

Wird eine der Wicklungen abgeschaltet, so wird das induzierte Signal gemessen und weiterverarbeitet, jedoch ist dieses Funktionsprinzip ohne einen Signalverarbeitungsprofessor nicht möglich. Zum Reversieren oder Bremsen eines solchen Elektromotors wird jedoch keine Brückenschaltung benötigt - es reicht aus, den Statorwicklungen Steuerimpulse in umgekehrter Reihenfolge zuzuführen.

Bei einem VD (Ventilmotor) befindet sich am Rotor eine Induktivität in Form eines Permanentmagneten und am Stator die Ankerwicklung. Basierend auf der Position des Rotors, die Versorgungsspannung aller Wicklungen wird gebildet Elektromotor. Bei der Verwendung eines Kollektors in solchen Konstruktionen übernimmt ein Halbleiterschalter seine Funktion in einem Ventilmotor.

Der Hauptunterschied zwischen Synchron- und Ventilmotoren liegt in der Selbstsynchronisation der letzteren mit Hilfe von DPR, die die proportionale Drehfrequenz von Rotor und Feld bestimmt.

Am häufigsten wird ein bürstenloser Gleichstrommotor in folgenden Bereichen eingesetzt:

Stator

Dieses Gerät hat ein klassisches Design und ähnelt dem gleichen Gerät einer Asynchronmaschine. Die Zusammensetzung beinhaltet Kupferkern(entlang des Umfangs in den Rillen verlegt), die die Anzahl der Phasen und den Körper bestimmt. Normalerweise reichen die Sinus- und Cosinusphasen für die Drehung und den Selbststart aus, jedoch wird oft ein bürstenloser Motor mit dreiphasigem und sogar vierphasigem erstellt.

Elektromotoren mit Rückwärtsgang elektromotorische Kraft Je nach Art der Stapelung der Windungen auf der Statorwicklung werden sie in zwei Arten unterteilt:

• sinusförmige Form;
• trapezförmige Form.

Bei den entsprechenden Motortypen ändert sich auch der elektrische Phasenstrom nach der Versorgungsart sinus- oder trapezförmig.

Rotor

Normalerweise besteht der Rotor aus Permanentmagnete mit der Polpaarzahl von zwei bis acht, die sich wiederum von Nord nach Süd oder umgekehrt abwechseln.

Die gebräuchlichsten und günstigsten für die Herstellung eines Rotors werden betrachtet Ferrit-Magnete, aber ihr Nachteil ist geringe magnetische Induktion Daher ersetzen jetzt Vorrichtungen aus Legierungen verschiedener Seltenerdelemente ein solches Material, da sie eine hohe magnetische Induktion bereitstellen können, was wiederum eine Verringerung der Größe des Rotors ermöglicht.

DVR

Der Rotorpositionssensor liefert eine Rückmeldung. Nach dem Funktionsprinzip wird das Gerät in folgende Unterarten unterteilt:

• induktiv;
• fotoelektrisch;
• Hall-Effekt-Sensor.

Der letztere Typ hat aufgrund seiner . die größte Popularität erlangt nahezu absolute Trägheitseigenschaften und die Fähigkeit, die Verzögerung in den Rückkopplungskanälen basierend auf der Rotorposition zu beseitigen.

Steuersystem

Das Steuerungssystem besteht aus Leistungsschaltern, manchmal auch aus Thyristoren oder Leistungstransistoren, einschließlich eines isolierten Gates, die zur Erfassung eines Strom- oder Spannungswechselrichters führen. Der gebräuchlichste Prozess zum Verwalten dieser Schlüssel ist durch Verwendung eines Mikrocontrollers, die eine riesige Menge an Rechenoperationen erfordert, um den Motor zu steuern.

Arbeitsprinzip

Die Funktionsweise des Motors liegt darin, dass die Steuerung eine bestimmte Anzahl von Statorwicklungen so kommutiert, dass die Vektoren der Magnetfelder von Rotor und Stator orthogonal sind. Mit PWM (Pulsweitenmodulation) die Steuerung steuert den durch den Motor fließenden Strom und regelt das Moment, das auf den Rotor einwirkt. Die Richtung dieses wirksamen Moments wird durch die Höhe des Winkels zwischen den Vektoren bestimmt. In den Berechnungen werden elektrische Grade verwendet.

Die Kommutierung sollte so erfolgen, dass Ф0 (Rotorerregungsfluss) relativ zum Ankerfluss konstant gehalten wird. Durch das Zusammenwirken einer solchen Erregung und des Ankerflusses wird ein Drehmoment M gebildet, das dazu neigt, den Rotor zu drehen und parallel das Zusammentreffen von Erregung und Ankerfluss sicherzustellen. Während der Rotordrehung werden jedoch unter dem Einfluss des Rotorlagesensors unterschiedliche Wicklungen geschaltet, wodurch sich der Ankerstrom der nächsten Stufe zuwendet.

In einer solchen Situation verschiebt sich der resultierende Vektor und wird in Bezug auf den Rotorfluss stationär, was wiederum das erforderliche Drehmoment an der Motorwelle erzeugt.

Motorsteuerung

Der bürstenlose DC-Motorcontroller regelt das auf den Rotor wirkende Drehmoment durch Veränderung der Stärke der Pulsweitenmodulation. Die Kommutierung wird überwacht und elektronisch durchgeführt, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Gleichstrommotor mit Bürsten. Ebenfalls üblich sind Steuersysteme, die Pulsweitenmodulation und Pulsweitensteueralgorithmen für den Arbeitsablauf implementieren.

Vektorgesteuerte Motoren bieten den größten Bereich, der für ihre eigene Geschwindigkeitsregelung bekannt ist. Regulierung dieser Geschwindigkeit, sowie Aufrechterhaltung der Flusskopplung auf das erforderliche Niveau, liegt am Frequenzumrichter.

Ein Merkmal der auf Vektorregelung basierenden Regelung eines elektrischen Antriebs ist das Vorhandensein von geregelten Koordinaten. Sie befinden sich in einem stationären System und auf Rotieren umgestellt, Zuweisen eines konstanten Wertes proportional zu den gesteuerten Parametern des Vektors, aufgrund dessen eine Steueraktion gebildet wird, und dann ein umgekehrter Übergang.

Trotz aller Vorteile eines solchen Systems geht ein Nachteil in Form der Komplexität der Steuerung der Vorrichtung zur Regelung der Geschwindigkeit in einem weiten Bereich einher.

Vorteile und Nachteile

Heutzutage ist diese Art von Motor in vielen Branchen sehr gefragt, denn ein bürstenloser Gleichstrommotor hat fast alles in sich vereint beste Qualitäten kontaktlose und andere Arten von Motoren.

Die unbestreitbaren Vorteile eines bürstenlosen Motors sind:

Trotz erheblicher positiver Aspekte, in bürstenloser Gleichstrommotor es gibt auch ein paar nachteile:

Basierend auf dem oben Gesagten und Unterentwicklung moderne Elektronik in der Region halten viele es noch für ratsam, konventionelle Asynchronmotor bei Vorhandensein eines Frequenzumrichters.

Dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor

Dieser Motortyp hat eine hervorragende Leistung, insbesondere wenn er von Positionssensoren gesteuert wird. Wenn das Widerstandsmoment variiert oder völlig unbekannt ist, sowie wenn es erforderlich ist, zu erreichen höheres Anlaufmoment Steuerung mit einem Sensor verwendet wird. Wird der Sensor nicht verwendet (in der Regel bei Ventilatoren), ermöglicht die Steuerung den Verzicht auf kabelgebundene Kommunikation.

Merkmale der Steuerung eines bürstenlosen Drehstrommotors ohne Positionssensor:

Steuerungsfunktionen dreiphasiger bürstenloser Motor mit einem Positionssensor am Beispiel eines Hallsensors:

Abschluss

Der bürstenlose Gleichstrommotor hat viele Vorteile und wird würdige Wahl für den Gebrauch durch einen Fachmann und einen einfachen Mann auf der Straße.

In diesem Artikel möchten wir darüber sprechen, wie wir einen Elektromotor von Grund auf neu geschaffen haben: von der Idee über den ersten Prototypen bis hin zu einem vollwertigen Motor, der alle Tests bestanden hat. Wenn Ihnen dieser Artikel interessant erscheint, werden wir Ihnen separat die Phasen unserer Arbeit erläutern, die Sie am meisten interessieren.

Im Bild von links nach rechts: Rotor, Stator, Teilmotorbaugruppe, Motorbaugruppe

Einführung

Dank der Entwicklung moderner Elektronik und dem Aufkommen leistungsstarker Magnete auf Basis von Seltenerdmetallen ist es heute möglich, leistungsfähigere und gleichzeitig kompaktere und leichtere "bürstenlose" Elektromotoren zu bauen. Gleichzeitig sind sie aufgrund der Einfachheit ihres Designs die zuverlässigsten Elektromotoren, die je entwickelt wurden. Die Erstellung eines solchen Motors wird in diesem Artikel besprochen.

Motorbeschreibung

Der erste Motor dieser Art wurde von uns experimentell in 3D gedruckt. Anstelle von Spezialblechen aus Elektroband haben wir für den Rotorkörper und den Statorkern, auf den die Kupferspule gewickelt wurde, gewöhnlichen Kunststoff verwendet. Am Rotor wurden Neodym-Magnete mit rechteckigem Querschnitt befestigt. Natürlich war ein solcher Motor nicht in der Lage zu liefern maximale Leistung... Dies reichte jedoch aus, damit der Motor bis zu 20.000 U / min drehte, wonach der Kunststoff nicht stand und der Rotor des Motors platzte und die Magnete herumgeschleudert wurden. Dieses Experiment hat uns dazu veranlasst, einen vollwertigen Motor zu entwickeln.

Erste Prototypen

Den Rotor des neuen Motors haben wir aus einem einzigen Neodym-Magneten in Form eines Zylinders gefertigt. In einer Pilotproduktion wurde ein Epoxid-Magnet auf eine aus Werkzeugstahl gefertigte Welle geklebt.

Wir schneiden den Stator mit einem Laser aus einem Satz von 0,5 mm dicken Transformatorstahlplatten. Jede Platte wurde dann sorgfältig lackiert und dann wurde der fertige Stator aus ca. 50 Platten geklebt. Die Platten wurden mit Lack überzogen, um einen Kurzschluss zwischen ihnen zu vermeiden und Energieverluste durch Foucault-Ströme, die im Stator entstehen könnten, auszuschließen.

Das Motorgehäuse wurde aus zwei Aluminiumteilen in Form eines Containers gefertigt. Der Stator passt perfekt in das Aluminiumgehäuse und haftet gut an den Wänden. Dieses Design bietet gute Kühlung Motor.

Messung von Eigenschaften

Das Hauptelement des Ständers ist eine schwere Last in Form einer Unterlegscheibe. Während der Messungen dreht der Motor die gegebene Last und die Ausgangsleistung und das Drehmoment des Motors werden aus der Winkelgeschwindigkeit und Beschleunigung berechnet.

Ein Magnetpaar auf der Welle und ein digitaler Magnetsensor A3144 basierend auf dem Hall-Effekt werden verwendet, um die Drehzahl der Last zu messen. Natürlich wäre es auch möglich, die Umdrehungen durch Impulse direkt aus den Motorwicklungen zu messen, da dieser Motor ist synchron. Die Version mit Sensor ist jedoch zuverlässiger und funktioniert auch bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten, bei denen die Impulse unlesbar sind.

Neben Umdrehungen kann unser Stand noch einige weitere wichtige Parameter messen:

• Versorgungsstrom (bis 30A) mit einem Stromsensor basierend auf dem Hall-Effekt ACS712;
• Versorgungsspannung. Gemessen direkt über den ADC des Mikrocontrollers, über einen Spannungsteiler;
• Temperatur innerhalb / außerhalb des Motors. Die Temperatur wird mit einem Halbleiterthermistor gemessen;

Dadurch ist unser Stand jederzeit in der Lage zu messen die folgenden Eigenschaften Motor:

• verbrauchter Strom;
• verbrauchte Spannung;
• Energieverbrauch;
• Ausgangsleistung;
• Wellenumdrehungen;
• Moment auf der Welle;
• Strom geht in Wärme über;
• Temperatur im Motor.

Bürstenlosen Motor

Das Funktionsprinzip eines bürstenlosen Drehstrommotors

Ventilmotor ist ein Synchronmotor nach dem Prinzip der Frequenzregelung mit Selbstsynchronisation, dessen Kern darin besteht, den Vektor des Statormagnetfeldes in Abhängigkeit von der Position des Rotors zu steuern. Ventilmotoren(in der englischen Literatur BLDC oder PMSM) werden auch bürstenlose DC-Motoren genannt, da der Kollektor eines solchen Motors meist mit einer konstanten Spannung gespeist wird.

VD-Beschreibung

Dieser Motortyp wurde entwickelt, um die Eigenschaften von Gleichstrommotoren zu verbessern. Hohe Anforderungen an Aktoren(insbesondere Hochgeschwindigkeits-Mikroantriebe zur präzisen Positionierung) haben zum Einsatz von spezifische Motoren Gleichstrom: kontaktlos Drehstrommotoren Gleichstrom (BDPT oder BLDC). Vom Aufbau ähneln sie Wechselstrom-Synchronmotoren: Der magnetische Rotor dreht sich in einem geschichteten Stator mit Drehstromwicklungen. Die Drehzahl ist jedoch eine Funktion von Last und Statorspannung. Diese Funktion wird durch Umschalten der Statorwicklungen in Abhängigkeit von den Rotorkoordinaten realisiert. BDPTs sind in Versionen mit separaten Sensoren am Rotor und ohne separate Sensoren erhältlich. Als separate Sensoren werden Hallsensoren verwendet. Bei Ausführung ohne separate Sensoren wirken die Statorwicklungen als Befestigungselement. Wenn sich der Magnet dreht, induziert der Rotor eine EMF in den Statorwicklungen, was zu einem Strom führt. Beim Abschalten einer Wicklung wird das darin induzierte Signal gemessen und verarbeitet. Dieser Algorithmus erfordert einen Signalprozessor. Zum Bremsen und Reversieren des BDPS wird keine Brückenleistungsumkehrschaltung benötigt - es reicht aus, Steuerimpulse in umgekehrter Reihenfolge an die Statorwicklungen anzulegen.

Der Hauptunterschied zwischen einem HP und einem Synchronmotor besteht in seiner Selbstsynchronisation mit Hilfe eines DPR, wodurch bei einem HP die Felddrehfrequenz proportional zur Rotordrehzahl ist.

Stator

Bürstenloser Motorstator

Der Stator ist traditionell aufgebaut und ähnelt dem Stator einer Induktionsmaschine. Es besteht aus einem Körper, einem Kern aus Elektrostahl und einer Kupferwicklung, die in Nuten entlang des Umfangs des Kerns verlegt ist. Die Anzahl der Wicklungen bestimmt die Anzahl der Phasen im Motor. Für Selbststart und Rotation genügen zwei Phasen - Sinus und Cosinus. Typischerweise sind HP dreiphasig, seltener vierphasig.

Gemäß dem Verfahren zum Einlegen der Windungen in die Statorwicklungen werden Motoren mit einer gegenläufigen elektromotorischen Kraft einer trapezförmigen (BLDC) und einer sinusförmigen (PMSM) Form unterschieden. Je nach Versorgungsart ändert sich auch der Phasenstrom bei den entsprechenden Motortypen trapez- oder sinusförmig.

Rotor

Der Rotor besteht aus Permanentmagneten und hat typischerweise zwei bis acht Polpaare mit abwechselnden Nord- und Südpolen.

Anfänglich wurden Ferritmagnete verwendet, um den Rotor herzustellen. Sie sind üblich und billig, aber es fehlt die Form niedriges Niveau magnetische Induktion. Heutzutage gewinnen Magnete aus Seltenerdlegierungen an Popularität, da sie eine hohe magnetische Induktion ermöglichen und die Größe des Rotors reduzieren.

Rotorlagesensor

Der Rotorpositionssensor (RPR) gibt Rückmeldung über die Rotorposition. Seine Funktionsweise kann auf verschiedenen Prinzipien basieren - photoelektrisch, induktiv, Hall-Effekt usw. Am beliebtesten sind Hall-Sensoren und photoelektrische, da sie praktisch träge sind und es Ihnen ermöglichen, die Verzögerung im Rückkopplungskanal auf die Position von zu beseitigen der Rotor.

Die Lichtschranke in ihrer klassischen Form enthält drei feststehende Fotodetektoren, die nacheinander durch einen synchron mit dem Rotor rotierenden Verschluss geschlossen werden. Dies ist in Abbildung 1 (gelber Punkt) dargestellt. Der vom DPR erhaltene Binärcode erfasst sechs verschiedene Rotorpositionen. Die Sensorsignale werden vom Steuergerät in eine Kombination von Steuerspannungen umgewandelt, die die Leistungsschalter steuern, so dass in jedem Zyklus (Phase) des Motorbetriebs zwei Schalter eingeschaltet und zwei der drei Ankerwicklungen in Reihe geschaltet sind zum Netzwerk. Ankerwicklungen U, V, W befinden sich am Stator mit einer Verschiebung von 120° und ihre Anfänge und Enden sind so verbunden, dass beim Umschalten der Tasten ein rotierender Gradient von Magnetfeldern entsteht.

VD-Steuerungssystem

Das Steuerungssystem enthält Leistungsschalter, oft Thyristoren oder IGBT-Leistungstransistoren. Daraus wird ein Spannungswandler oder ein Stromwandler zusammengesetzt. Die Schlüsselsteuerung wird aufgrund der Vielzahl von Rechenoperationen zur Steuerung des Motors in der Regel auf Basis eines Mikrocontrollers realisiert.

Das Prinzip des VD-Betriebs

Das Prinzip des HP-Betriebs basiert auf der Tatsache, dass der HP-Controller die Statorwicklungen so kommutiert, dass der Statormagnetfeldvektor immer orthogonal zum Rotormagnetfeldvektor ist. Mittels Pulsweitenmodulation (PWM) steuert der Controller den Strom, der durch die HP-Wicklungen fließt, d.h. Vektor des Statormagnetfeldes und damit das auf den HD-Rotor wirkende Drehmoment geregelt. Das Vorzeichen des Winkels zwischen den Vektoren bestimmt die Richtung des auf den Rotor wirkenden Moments.

Die Kommutierung erfolgt so, dass der Rotorerregungsfluss F 0 bezüglich der Ankerströmung konstant gehalten. Durch das Zusammenwirken von Ankerströmung und Erregung entsteht ein Drehmoment m, die versucht, den Rotor so zu drehen, dass die Flüsse des Ankers und der Erregung zusammenfallen, aber wenn sich der Rotor unter der Wirkung des DPR dreht, werden die Wicklungen geschaltet und der Fluss des Ankers dreht sich zum nächsten Schritt.

In diesem Fall wird der resultierende Stromvektor relativ zum Rotorfluss verschoben und stationär, wodurch ein Drehmoment an der Motorwelle erzeugt wird.

In der motorischen Betriebsart liegt der MDS des Stators dem MDS des Rotors um einen Winkel von 90° vor, der mit dem DPR eingehalten wird. Im Bremsbetrieb eilt der MDS des Stators dem MDS des Rotors nach, der 90°-Winkel wird auch über den DPR eingehalten.

Motorsteuerung

Der HD-Regler regelt das auf den Rotor wirkende Drehmoment durch Veränderung des PWM-Wertes.

Im Gegensatz zu Bürstenmotor Gleichstrom wird die Schaltung in der WP elektronisch durchgeführt und überwacht.

Regelsysteme, die Algorithmen zur Pulsweitenregelung und Pulsweitenmodulation in der HD-Steuerung implementieren, sind weit verbreitet.

Das System mit dem größten Drehzahlregelungsbereich – für Motoren mit Vektorregelung. Der Frequenzumrichter regelt die Motordrehzahl und hält die Flusskopplung in der Maschine auf einem vorgegebenen Niveau.

Die Regelung eines elektrischen Antriebs mit Vektorregelung zeichnet sich dadurch aus, dass die in einem festen Koordinatensystem gemessenen Regelkoordinaten in ein rotierendes System umgerechnet werden, ein konstanter Wert proportional zu den Komponenten der Vektoren der Regelgrößen, nach dem die Regelung Aktionen werden gebildet, zugewiesen, dann der umgekehrte Übergang.

Der Nachteil dieser Systeme ist die Komplexität der Steuerung und Funktionsgeräte für eine Vielzahl von Geschwindigkeitsregelungen.

Vor- und Nachteile von VD

In letzter Zeit gewinnt dieser Motortyp schnell an Popularität und durchdringt viele Branchen. Es wird in verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt: von Haushaltsgeräten bis hin zu Schienenfahrzeugen.

VD mit elektronische Systeme Steuerungen kombinieren oft die besten Eigenschaften von kontaktlosen und DC-Motoren.

Vorteile:

• Großer Geschwindigkeitsbereich
• Berührungslos und wartungsfrei - bürstenlose Maschine
• Geeignet für den Einsatz in explosiver und aggressiver Umgebung
• Hohes Überlastdrehmoment
• Hohe Energieeffizienz (Wirkungsgrad über 90%)

• Lange Lebensdauer, hohe Zuverlässigkeit und erhöhte Lebensdauer durch das Fehlen von elektrischen Schleifkontakten

Nachteile:

• Relativ ausgeklügeltes Motormanagementsystem
• Hohe Kosten des Motors durch Verwendung teurer Permanentmagnete in der Rotorkonstruktion
• In vielen Fällen ist es sinnvoller, einen Asynchronmotor mit Frequenzumrichter zu verwenden.

Für Anwendungen, die den maximal erreichbaren Wirkungsgrad mit äußerst einfachen und zuverlässigen Steuergeräten (Schlüsselschalter ohne PWM) vereinen, ist noch folgendes Merkmal hervorzuheben: Trotz der steuerungsabhängigen Geschwindigkeitsvariation ist ein akzeptabler Wirkungsgrad können nur in einem relativ engen Intervall Winkelgeschwindigkeiten erhalten werden. Diese wird durch die Induktivität der Wicklungen bestimmt. Wenn die Drehzahl unter dem Optimum liegt, führt die fortgesetzte Bestromung dieser Phase nach Erreichen der magnetischen Flussgrenze nur zu einer unnötigen Erwärmung. Bei Drehzahlen über dem Optimum erreicht der magnetische Fluss im Pol aufgrund der induktivitätsbegrenzten Stromanstiegszeit nicht sein Maximum. Beispiele für solche Motoren sind bürstenlose Modellbausätze. Sie müssen effizient, leicht und zuverlässig sein und eine optimale Winkelgeschwindigkeit bei gegebener Lastkennlinie produzieren die Hersteller Modellreihen mit unterschiedlichen Induktivitäten (Anzahl der Windungen) Wicklungen. Gleichzeitig entspricht eine geringere Umdrehungszahl einem schnelleren Motor.

siehe auch

Links

• http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/avr/AVR440.htm AVR440: Zweiphasensteuerung bürstenlosen Motor Gleichstrom ohne Sensoren
• http://www.unilib.neva.ru/dl/059/CHAPTER5/Chapter5.html 5.4 Belüftete Motoren
• http://www.imafania.narod.ru/bldc.htm Über einen bürstenlosen Motor und die Verwendung eines Schrittmotors als bürstenlosen Motor

Dies ist ein Wechselstrommotor, bei dem die Kollektor-Bürsten-Einheit durch einen berührungslosen 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 Explosions- 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 geschaltet), die durch ein Signal in Form einer Sinuskurve oder einer ungefähren 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 Aspekte der Steuerung der BC-Motoren die Verwendung eines speziellen Controller-Treibers, mit dem Sie die Strom- und Spannungsimpulse für jede Phase an den Motorwicklungen regeln können, was letztendlich einen stabilen Betrieb in einem weiten Spannungsbereich ermöglicht . 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. Sie sind konstruktionsbedingt mit Außenläufer und intern (Outrunner, Inrunner). 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.

Ich werde auch die unterschiedliche Anordnung des Stators selbst beachten: 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 hausgemachten Designs, bei denen 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
Gehäuselänge: 60 mm
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 einer kleinen Posttüte 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... Bei einfachen Modellen wird anstelle eines Gehäuses Wärmeschrumpfung verwendet, bei leistungsstarken Modellen - 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


Vollständiger Anschlusssatz enthalten: T-Anschlüsse, 4 mm 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 (Mir hat gefallen, 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 angefangen 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 einem Außenläufer und einem angeschlossenen 30A-Controller. 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 3660 BK-Motors 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 Marge 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.).

Ich habe bei der Bestellung einen Gutschein verwendet VERKAUF15 mit 5% Rabatt auf alle Produkte im Shop.

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!