Silniki bezszczotkowe są dziś dość powszechne. Urządzenia te są najczęściej używane z napędami elektrycznymi. Można je również znaleźć na różnych urządzeniach chłodniczych. W przemyśle znajdują zastosowanie w systemach grzewczych.

Ponadto wersje bezszczotkowe są instalowane w konwencjonalnych wentylatorach klimatyzacji. Obecnie na rynku dostępnych jest wiele modeli z czujnikami i bez nich. Jednocześnie ze względu na rodzaj regulatorów modyfikacje są zupełnie inne. Jednak, aby zrozumieć ten przypadek bardziej szczegółowo konieczne jest przestudiowanie urządzenia prostego silnika.

Urządzenie bezszczotkowe

Jeśli weźmiemy pod uwagę zwykły trójfazowy Silnik bezszczotkowy, to cewka indukcyjna jest typu miedzianego. Stojany są używane zarówno wzdłużnie, jak i impulsowo. Ich zęby są używane różne rozmiary... Jak wspomniano wcześniej, istnieją modele z czujnikami i bez nich.

Podkładki służą do mocowania stojana. Sam proces indukcji zachodzi z powodu uzwojenia stojana. Najczęściej stosowane są wirniki dwubiegunowe. Posiadają stalowe rdzenie. W modelach znajdują się specjalne rowki do mocowania magnesów. Bezpośrednie sterowanie silnikiem bezszczotkowym odbywa się za pomocą regulatorów, które znajdują się przy stojanie. W celu doprowadzenia napięcia do uzwojenia zewnętrznego w urządzeniach montuje się bramki izolacyjne.

Modele dwucyfrowe

Bezkolektora el. silniki tego typu często używany w urządzeniach do zamrażania. Jednocześnie odpowiednia jest dla nich szeroka gama sprężarek. Średnio moc modelu może osiągnąć 3 kW. Obwód silnika bezszczotkowego cewki najczęściej zawiera podwójny typ z uzwojeniem miedzianym. Stojany są instalowane tylko impulsowo. Długość zębów może się różnić w zależności od producenta. Czujniki są używane zarówno w typach elektrycznych, jak i indukcyjnych. W przypadku systemów grzewczych te modyfikacje są słabo dopasowane.

Należy również pamiętać, że rdzenie w silnikach bezszczotkowych są głównie stalowe. W tym przypadku rowki na magnesy są dość szerokie i znajdują się bardzo blisko siebie. Z tego powodu częstotliwość urządzeń może być wysoka. Regulatory do takich modyfikacji wybierane są najczęściej typu jednokanałowego.

Trzycyfrowe modyfikacje

3-cyfrowy silnik bezszczotkowy doskonale nadaje się do systemów wentylacyjnych. Jego czujniki są z reguły używane typ elektryczny... W tym przypadku cewki są osadzone dość szeroko. Dzięki temu proces indukcji przebiega szybko. V w tym przypadku częstotliwość urządzenia zależy od stojana. Jego uzwojenie jest najczęściej miedziane.

Trzybitowe silniki bezszczotkowe są w stanie wytrzymać napięcie graniczne na poziomie 20 V. Modyfikacje tyrystorów są obecnie dość rzadkie. Należy również zauważyć, że magnesy w takich konfiguracjach mogą być montowane zarówno po zewnętrznej, jak i wewnętrznej stronie płyty wirnika.

Czterobitowe modyfikacje DIY

Wykonanie czterobitowego silnika bezszczotkowego własnymi rękami jest absolutnie proste. Aby to zrobić, musisz najpierw przygotować płytkę z rowkami. Grubość metalu w tym przypadku powinna wynosić około 2,3 mm. Rowki w tej sytuacji muszą być oddalone od siebie o 1,2 cm. prosty model, wówczas należy dobrać cewkę o średnicy 3,3 cm. W takim przypadku musi ona wytrzymać napięcie progowe na poziomie 20 V.

Nakładki do urządzenia najczęściej wybierane są ze stali. W tym przypadku wiele zależy od wielkości tarczy wirnika. Sam stojan musi być używany z podwójnym uzwojeniem. W takim przypadku ważne jest zebranie rdzenia typu stalowego. Jeśli rozważymy modyfikacje bez regulatorów, montaż silnika bezszczotkowego można zakończyć instalacją zaworu odcinającego. W takim przypadku styki urządzenia należy wyprowadzić na zewnętrzną stronę płytki. Dla zwykłego wentylatora te modele bezszczotkowe są idealne.

Urządzenia z regulatorem AVR2

Silnik bezszczotkowy z regulatorami tego typu jest dziś bardzo poszukiwany. Systemy te są najbardziej odpowiednie dla urządzeń klimatyzacyjnych. Są również szeroko stosowane w branży przemysłowej do sprzęt chłodniczy... Mogą współpracować z napędami elektrycznymi o różnych częstotliwościach. Ich cewki są najczęściej instalowane jako podwójne. W tym przypadku stojany można znaleźć tylko impulsowo. Z kolei modyfikacje równoleżnikowe nie są zbyt częste.

Czujniki w silnikach bezszczotkowych z regulatorami tej serii są stosowane wyłącznie indukcyjnie. W takim przypadku częstotliwość urządzenia może być monitorowana przez system wyświetlania. Pady są zwykle instalowane Typ kontaktu i mogą być montowane bezpośrednio na płycie stojana. Bezszczotkowy regulator silnika w tym przypadku pozwala na dość płynną zmianę częstotliwości. Proces ten zachodzi ze względu na zmianę parametru napięcia wyjściowego. Generalnie te modyfikacje są bardzo zwarte.

Silniki z regulatorami AVR5

Silnik bezszczotkowy z regulatorem z tej serii jest często używany w przemyśle do sterowania różnymi urządzeniami elektrycznymi. V sprzęt AGD jest rzadko instalowany. Cechę takich bezszczotkowych modyfikacji można nazwać zwiększoną częstotliwością. Jednocześnie łatwo jest zmienić dla nich parametr mocy. W tych modyfikacjach jest wiele cewek. Należy również zauważyć, że magnesy są najczęściej instalowane na poza pudełko obrotowe.

Zawory są głównie typu izolowanego. Mogą być montowane zarówno na skrzynce stojana jak i na rdzeniu. Ogólnie regulacja urządzenia jest dość szybka. Należy jednak wziąć pod uwagę również wady takich systemów. Są one związane przede wszystkim z przerwami w zasilaniu przy niskich częstotliwościach. Należy również wspomnieć, że pobór mocy tego typu modelu jest dość wysoki. Jednocześnie urządzenia nie nadają się do sterowania zintegrowanymi napędami elektrycznymi.

Korzystanie z regulatorów AVT6

Ten rodzaj bezszczotkowego regulatora prędkości silnika jest dziś bardzo poszukiwany. Jego charakterystyczną cechę można śmiało nazwać wszechstronnością. Regulatory są z reguły instalowane na silnikach bezszczotkowych, których moc nie przekracza 2 kW. Jednocześnie urządzenia te idealnie nadają się do sterowania systemami wentylacji. W takim przypadku można zainstalować najróżniejsze kontrolery.

Szybkość transmisji sygnału w tym przypadku zależy od rodzaju systemu sterowania. Jeśli weźmiemy pod uwagę modyfikacje tyrystorów, mają one dość wysoką przewodność. Jednocześnie rzadko mają problemy z zakłóceniami magnetycznymi. Samodzielne złożenie tego typu modelu jest dość trudne. W takiej sytuacji bramy najczęściej wybierane są nieizolowane.

Modele z efektem Halla

Silniki bezszczotkowe z czujnikiem Halla są szeroko stosowane w urządzeniach grzewczych. Ponadto nadają się do napędów elektrycznych różnych klas. Bezpośrednio stosowane są tylko regulatory jednokanałowe. Cewki w urządzeniu są zainstalowane typu miedzianego. W takim przypadku wielkość zębów modelu zależy wyłącznie od producenta. Bezpośrednio nakładki do urządzeń są wybierane typu styku. Obecnie czujniki najczęściej montuje się po stronie stojana. Na rynku dostępne są jednak również modele z niższą lokalizacją. W takim przypadku wymiary silnika bezszczotkowego będą nieco większe.

Modyfikacje niskiej częstotliwości

Silnik bezszczotkowy o niskiej częstotliwości jest obecnie aktywnie wykorzystywany w przemyśle. Co więcej, dla zamrażarki pasuje idealnie. Średni parametr przydatne działanie wynosi 70%. Zawory w modelach są najczęściej używane z izolatorami. Co więcej, modyfikacje tyrystorów są obecnie dość powszechne.

Systemy sterowania wykorzystywane są przez serię ATS. W tym przypadku częstotliwość modelu zależy od rodzaju rdzenia i nie tylko. Należy również pamiętać, że istnieją modele z podwójnymi wirnikami. W tym przypadku magnesy znajdują się wzdłuż płyty. Stojany są najczęściej używane z uzwojeniami miedzianymi. Jednocześnie silniki bezszczotkowe o niskiej częstotliwości z czujnikami są bardzo rzadkie.

Silniki wysokiej częstotliwości

Te modyfikacje są uważane za najbardziej popularne w przypadku rezonansowych napędów elektrycznych. W przemyśle takie modele są dość powszechne. Ich czujniki są instalowane zarówno typu elektronicznego, jak i indukcyjnego. W takim przypadku cewki najczęściej znajdują się na zewnątrz płyty. Wirniki montowane są zarówno poziomo, jak i pionowo.

Bezpośrednia zmiana częstotliwości takich urządzeń odbywa się za pośrednictwem kontrolerów. Są instalowane z reguły z kompleksem system kontaktowy... Tylko rozruszniki typu podwójnego są używane bezpośrednio. Z kolei systemy sterowania zależą od mocy urządzenia bezszczotkowego.

Opublikowano 04/11/2013

Urządzenie ogólne (Inrunner, Outrunner)

Bezszczotkowy silnik prądu stałego składa się z wirnika z magnesami trwałymi oraz stojana z uzwojeniami. Istnieją dwa rodzaje silników: Inrunner, w którym magnesy wirnika znajdują się wewnątrz stojana z uzwojeniami, oraz Wyprzedzający, w którym magnesy znajdują się na zewnątrz i obracają się wokół nieruchomego stojana z uzwojeniami.

Schemat Inrunner zwykle używane do silniki szybkoobrotowe Z mała kwota bieguny. Wyprzedzający w razie potrzeby uzyskaj silnik o wysokim momencie obrotowym i stosunkowo niskich obrotach. Strukturalnie Inrunnery są prostsze ze względu na fakt, że stacjonarny stojan może służyć jako obudowa. Można do niego zamontować łączniki. W przypadku Outrunnerów obraca się cała zewnętrzna część. Silnik jest przymocowany do stałej osi lub części stojana. W przypadku koła silnikowego mocowanie odbywa się dla stałej osi stojana, druty są prowadzone do stojana przez oś wydrążoną.

Magnesy i słupy

Liczba biegunów na wirniku jest parzysta. Kształt użytych magnesów jest zwykle prostokątny. Magnesy cylindryczne są rzadziej używane. Są instalowane z naprzemiennymi biegunami.

Liczba magnesów nie zawsze odpowiada liczbie biegunów. Kilka magnesów może tworzyć jeden biegun:

W tym przypadku 8 magnesów tworzy 4 bieguny. Wielkość magnesów zależy od geometrii silnika i charakterystyki silnika. Im silniejsze są zastosowane magnesy, tym wyższy moment obrotowy generowany przez silnik na wale.

Magnesy na wirniku są mocowane specjalnym klejem. Rzadziej spotykane są projekty z uchwytem na magnes. Materiał wirnika może być przewodzący magnetycznie (stal), przewodzący niemagnetycznie (stopy aluminium, tworzywa sztuczne itp.) połączony.

Uzwojenia i zęby

Uzwojenie trójfazowego silnika bezszczotkowego wykonane jest z drutu miedzianego. Drut może być lity lub składać się z kilku izolowanych przewodów. Stojan jest wykonany z kilku ułożonych razem arkuszy stali przewodzącej magnetycznie.

Liczbę zębów stojana należy podzielić przez liczbę faz. tych. dla trójfazowego silnika bezszczotkowego liczba zębów stojana musi być podzielna przez 3... Liczba zębów stojana może być większa lub mniejsza niż liczba biegunów wirnika. Na przykład istnieją silniki z obwodami: 9 zębów / 12 magnesów; 51 zębów / 46 magnesów.

Silniki z 3-zębowym stojanem są rzadko używane. Ponieważ w każdym momencie działają tylko dwie fazy (po włączeniu przez gwiazdę), siły magnetyczne działają na wirnik nierównomiernie na całym obwodzie (patrz rys.).

Siły działające na wirnik próbują go pochylić, co prowadzi do zwiększonych drgań. Aby wyeliminować ten efekt, stojan wykonany jest z dużą ilością zębów, a uzwojenie jest rozłożone na zębach na całym obwodzie stojana możliwie równomiernie.

W takim przypadku siły magnetyczne działające na wirnik znoszą się nawzajem. Nie ma nierównowagi.

Warianty rozkładu uzwojeń fazowych wzdłuż zębów stojana

Opcja nawijania na 9 zębów

Opcja nawijania na 12 zębów

Na podanych wykresach ilość zębów dobrana jest w taki sposób, aby nie tylko dzielone przez 3... Na przykład dla 36 zęby mają 12 zęby na fazę. 12 zębów można rozłożyć w następujący sposób:

Najkorzystniejszy schemat to 6 grup po 2 zęby.

istnieje silnik z 51 zębami na stojanie! 17 zębów na fazę. 17 to liczba pierwsza, jest całkowicie podzielna tylko przez 1 i przez siebie. Jak rozprowadzić uzwojenie wzdłuż zębów? Niestety, nie mogłem znaleźć w literaturze przykładów i technik, które pomogłyby rozwiązać ten problem. Okazało się, że uzwojenie zostało rozłożone w następujący sposób:

Rozważ prawdziwy obwód uzwojenia.

Należy pamiętać, że uzwojenie ma różne kierunki nawijania na różnych zębach. Różne kierunki nawijania są oznaczone dużymi i małymi literami. Szczegóły dotyczące konstrukcji uzwojeń można znaleźć w literaturze proponowanej na końcu artykułu.

Uzwojenie klasyczne wykonuje się jednym przewodem na jedną fazę. Tych. wszystkie uzwojenia na zębach jednej fazy są połączone szeregowo.

Uzwojenia zębów można również łączyć równolegle.

Można również łączyć inkluzje

Połączenie równoległe i kombinowane pozwala zmniejszyć indukcyjność uzwojenia, co prowadzi do wzrostu prądu stojana (a tym samym mocy) i prędkości silnika.

Rewolucje elektryczne i prawdziwe

Jeżeli wirnik silnika ma dwa bieguny, to przy jednym pełnym obrocie pola magnetycznego na stojanie wirnik wykonuje jeden pełny obrót. Przy 4 biegunach potrzeba dwóch obrotów pola magnetycznego na stojanie, aby obrócić wał silnika o jeden pełny obrót. W jaki sposób więcej ilości bieguny wirnika, tym więcej obrotów elektrycznych jest wymaganych do obracania wału silnika na obrót. Na przykład na wirniku mamy 42 magnesy. Aby obrócić wirnik o jeden obrót, potrzebujesz 42/2 = 21 obrót elektryczny... Ta właściwość może być używana jako rodzaj reduktora. Wybierając wymaganą liczbę biegunów, możesz uzyskać silnik o pożądanej charakterystyka prędkości... Dodatkowo zrozumienie tego procesu będzie nam potrzebne w przyszłości przy doborze parametrów regulatora.

Czujniki położenia

Konstrukcja silników bez czujników różni się od silników z czujnikami tylko w przypadku braku tych ostatnich. Inni podstawowe różnice nie. Najpopularniejsze czujniki położenia oparte na efekcie Halla. Czujniki reagują na pole magnetyczne, zwykle umieszcza się je na stojanie tak, aby oddziaływały na nie magnesy wirnika. Kąt między czujnikami powinien wynosić 120 stopni.

Odnosi się to do stopni „elektrycznych”. Tych. w przypadku silnika wielobiegunowego fizyczna lokalizacja czujników może wyglądać następująco:

Czasami czujniki znajdują się na zewnątrz silnika. Oto jeden przykład lokalizacji czujników. W rzeczywistości był to silnik bezczujnikowy. Więc w prosty sposób został wyposażony w czujniki halla.

W niektórych silnikach czujniki są zainstalowane na specjalne urządzenie, co pozwala na przesuwanie czujników w określonym zakresie. Przy takim urządzeniu czas jest ustawiony. Jeśli jednak silnik wymaga biegu wstecznego (obrót wsteczny), wymagany będzie drugi zestaw czujników skonfigurowanych do biegu wstecznego. Ponieważ czas nie ma kluczowy na początku i niskie obroty, można ustawić czujniki na punkt zerowy, a kąt wyprzedzenia można skorygować programowo, gdy silnik zacznie się obracać.

Główne cechy silnika

Każdy silnik jest zaprojektowany do określonych wymagań i ma następujące główne cechy:

• Godziny pracy dla których przeznaczony jest silnik: długoterminowe lub krótkoterminowe. Długo tryb pracy zakłada, że ​​silnik może pracować przez wiele godzin. Silniki te są zaprojektowane w taki sposób, aby przenoszenie ciepła do otoczenia było większe niż rozpraszanie ciepła przez sam silnik. W takim przypadku nie będzie się nagrzewać. Przykład: wentylacja, schody ruchome lub napęd przenośnika. Krótkoterminowe - oznacza, że ​​silnik włączy się na krótki czas, podczas którego nie będzie miał czasu na rozgrzanie do maksymalnej temperatury, po czym nastąpi długi okres, w którym silnik będzie miał czas na ostygnięcie. Przykład: napęd windy, golarki elektryczne, suszarki do włosów.
• Rezystancja uzwojenia silnika... Wpływa na rezystancję uzwojenia silnika Sprawność silnika... Im niższy opór, tym wyższa wydajność. Mierząc rezystancję, możesz sprawdzić obecność zamknięcie obrotowe w uzwojeniu. Rezystancja uzwojenia silnika wynosi tysięczne części oma. Aby go zmierzyć, wymagane jest specjalne urządzenie lub specjalna technika pomiarowa.
• Maksymalny napięcie robocze ... Maksymalne napięcie, jakie może wytrzymać uzwojenie stojana. Maksymalne napięcie jest związane z następującym parametrem.
• Maksymalne obroty... Czasami wskazują, że nie maksymalna prędkość, a Kv - liczba obrotów silnika na wolt bez obciążenia wału. Mnożenie tego wskaźnika przez maksymalne napięcie, uzyskujemy maksymalną prędkość obrotową silnika bez obciążenia na wale.
• Maksymalny prąd... Maksymalny dopuszczalny prąd uzwojenia. Z reguły wskazany jest również czas, w którym silnik może wytrzymać określony prąd. Ograniczenie maksymalnego prądu wiąże się z możliwym przegrzaniem uzwojenia. Dlatego w niskie temperatury środowisko rzeczywisty czas pracy przy maksymalnym prądzie będzie dłuższy, a w upale silnik wypali się wcześniej.
• Maksymalna moc silnika. Bezpośrednio połączony z poprzednim parametrem. Jest to maksymalna moc, jaką silnik może dostarczyć przez krótki czas, zwykle kilka sekund. Na długa praca na maksymalna moc przegrzanie silnika i jego awaria jest nieunikniona.
• Moc znamionowa... Moc, jaką silnik może rozwinąć przez cały czas włączenia.
• Kąt wyprzedzenia fazy (taktowanie)... Uzwojenie stojana ma pewną indukcyjność, która hamuje wzrost prądu w uzwojeniu. Po chwili prąd osiągnie maksimum. Aby skompensować to opóźnienie, przełączanie faz odbywa się z pewnym wyprzedzeniem. Tak samo jak zapłon silnika wewnętrzne spalanie, gdzie czas zapłonu ustawiany jest z uwzględnieniem czasu zapłonu paliwa.

Należy również zwrócić uwagę na to, że przy obciążeniu znamionowym nie uzyskasz maksymalnej prędkości na wale silnika. Kv wskazane dla nieobciążonego silnika. Przy zasilaniu silnika z akumulatorów należy wziąć pod uwagę „zapadanie się” napięcia zasilania pod obciążeniem, co z kolei zmniejszy również maksymalne obroty silnika.

Bezszczotkowe silniki i konstrukcja LikBez

Jak tylko zacząłem zajmować się modelowaniem samolotów, od razu zacząłem się zastanawiać, dlaczego silnik ma trzy przewody, dlaczego jest taki mały a przy tym tak mocny i po co mu regulator obrotów... Czas minął, a ja się domyśliłem . A potem postawił sobie za zadanie wykonanie bezszczotkowego silnika własnymi rękami.

Zasada działania silnika elektrycznego:
Każda praca opiera się na maszyna elektryczna zakłada się zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Dlatego jeśli ramka z prądem zostanie umieszczona w polu magnetycznym, to będzie na nią wpływać amper siła co stworzy moment obrotowy... Rama zacznie się obracać i zatrzyma się w miejscu braku momentu wytworzonego przez siłę Ampera.

Urządzenie z silnikiem elektrycznym:
Każdy Silnik elektryczny składa się z części stałej - Stojan i ruchoma część - Wirnik... Aby rotacja się rozpoczęła, musisz po kolei zmienić kierunek prądu. Ta funkcja jest wykonywana przez Kolektor(szczotki).

Silnik bezszczotkowy czy silnik? PRĄD STAŁY bez kolektora, w którym funkcje kolektora pełni elektronika. (Jeżeli silnik ma trzy przewody, to nie znaczy, że pracuje na trójfazowym prądzie przemiennym! A działa na „porcjach” krótkich impulsów DC, a nie chcę cię porażać, ale te same silniki, które są stosowane w chłodnicach są również bezszczotkowe, chociaż są i mają tylko dwa przewody zasilające DC)

Bezszczotkowe urządzenie silnikowe:
Inrunner(wymawiane „inrunner”). Silnik posiada uzwojenia umieszczone na wewnętrznej powierzchni obudowy oraz obracający się wewnątrz wirnik magnetyczny.


Wyprzedzający(wymawiane „wyprzedzający”). Silnik posiada uzwojenia stacjonarne (wewnątrz), wokół których obraca się korpus z magnesami trwałymi umieszczonymi na jego wewnętrznej ściance.

Zasada działania:
Aby silnik bezszczotkowy zaczął się obracać, napięcie musi być synchronicznie przyłożone do uzwojeń silnika. Synchronizacja może być zorganizowana za pomocą czujników zewnętrznych (czujników optycznych lub Halla) oraz na podstawie tylnego pola elektromagnetycznego (bezczujnikowego), które występuje w silniku podczas jego obrotu.

Sterowanie bezczujnikowe:
Istnieją silniki bezszczotkowe bez czujników położenia. W takich silnikach położenie wirnika jest określane przez pomiar siły elektromotorycznej w fazie swobodnej. Pamiętamy, że w każdej chwili „+” jest podłączony do jednej z faz (A) do drugiej (B) „-” zasilania, jedna z faz pozostaje wolna. Obracając się, silnik indukuje pole elektromagnetyczne (tj. w wyniku działania prawa indukcji elektromagnetycznej w cewce powstaje prąd indukcyjny) w swobodnym uzwojeniu. W miarę postępu obrotów zmienia się napięcie na wolnej fazie (C). Mierząc napięcie na wolnej fazie można wyznaczyć moment przełączenia na kolejną pozycję wirnika.


Aby zmierzyć to napięcie metodą „wirtualnego punktu”. Najważniejsze jest to, że znając rezystancję wszystkich uzwojeń i napięcie początkowe, możesz praktycznie „przesunąć drut” do złącza wszystkich uzwojeń:

Bezszczotkowy regulator prędkości silnika:
Bezszczotkowy silnik bez elektroniki to tylko kawałek sprzętu. w przypadku braku regulatora nie możemy po prostu podłączyć do niego napięcia, aby po prostu zaczął się normalny obrót. Tempomat to dość złożony system elementów radiowych, ponieważ ona musi:
1) Określ początkową pozycję wirnika, aby uruchomić silnik elektryczny
2) Włącz silnik elektryczny niskie prędkości
3) Przyspiesz silnik elektryczny do znamionowej (ustawionej) prędkości obrotowej
4) Utrzymuj maksymalny moment obrotowy

Schemat ideowy regulatora prędkości (zaworu):


Silniki bezszczotkowe zostały wynalezione u zarania pojawienia się elektryczności, ale nikt nie był w stanie stworzyć dla nich systemu sterowania. I dopiero wraz z rozwojem elektroniki: wraz z pojawieniem się potężnych tranzystorów półprzewodnikowych i mikrokontrolerów w życiu codziennym zaczęto stosować silniki bezszczotkowe (pierwsze zastosowanie przemysłowe w latach 60.).

Zalety i wady silników bezszczotkowych:

Zalety:
-Częstotliwość rotacji zmienia się w szerokim zakresie
-Możliwość stosowania w środowisku wybuchowym i agresywnym
-Duży moment przeciążeniowy
-Wysoka wydajność energetyczna (sprawność powyżej 90%)
-Długa żywotność, wysoka niezawodność i zwiększona żywotność ze względu na brak przesuwnych styków elektrycznych

Wady:
- Stosunkowo zaawansowany system zarządzania silnikiem
-Wysoka cena silnik ze względu na zastosowanie drogich materiałów w konstrukcji wirnika (magnesy, łożyska, wały)
Po zajęciu się teorią przejdźmy do praktyki: zaprojektujemy i wykonamy silnik do model akrobacyjny MX-2.

Lista materiałów i wyposażenia:
1) Drut (pobrany ze starych transformatorów)
2) Magnesy (zakupione online)
3) Stojan (skrzydło)
4) Wał
5) Łożyska
6) Duraluminium
7) Termokurczliwe
8) Dostęp do nieograniczonej ilości śmieci technicznych
9) Dostęp do narzędzi
10) Proste ramiona :)

Postęp:
1) Od samego początku decydujemy:

Dlaczego robimy silnik?
Do czego powinien być przeznaczony?
Gdzie jesteśmy ograniczeni?

W moim przypadku: robię silnik do samolotu, więc niech będzie z obrotem zewnętrznym; powinien być tak zaprojektowany, aby wypuszczać 1400 gram ciągu z baterią z trzema puszkami; Mam ograniczoną wagę i rozmiar. Jednak od czego zaczynasz? Odpowiedź na to pytanie jest prosta: od najtrudniejszej części, czyli z częścią, którą łatwiej znaleźć i dopasować do siebie. Właśnie to zrobiłem. Po wielu nieudane próby zrobić stojan z blachy stal miękka, stało się dla mnie jasne, że lepiej ją znaleźć. Znalazłem go w starej głowicy wideo z magnetowidu.

2) Uzwojenie trójfazowego silnika bezszczotkowego wykonane jest z izolowanego drutu miedzianego, którego przekrój określa wartość prądu, a tym samym moc silnika. Niezapomniane, że im grubszy drut, tym więcej rewolucji ale słabszy moment obrotowy. Wybór sekcji:

1A - 0,05mm; 15A - 0,33mm; 40A - 0,7mm

3A - 0,11mm; 20A - 0,4mm; 50A - 0,8mm

10A - 0,25mm; 30A - 0,55mm; 60A - 0,95mm

3) Zaczynamy nawijać drut na słupy. Im więcej zwojów (13) nawiniętych jest wokół zęba, tym większe pole magnetyczne. Im silniejsze pole, tym większy moment obrotowy i mniej obrotów. Aby uzyskać wysokie obroty, konieczne jest nawijanie mniejszej liczby obrotów. Ale wraz z tym spada również moment obrotowy. Aby skompensować moment obrotowy, do silnika przykładane jest zwykle wyższe napięcie.

4) Następnie wybieramy metodę połączenia uzwojenia: z gwiazdą lub trójkątem. Połączenie w gwiazdę daje większy moment obrotowy, ale mniej obrotów niż połączenie w trójkąt 1,73 razy. (później wybrano połączenie delta)

5) Wybór magnesów. Liczba biegunów na wirniku musi być parzysta (14). Kształt użytych magnesów jest zwykle prostokątny. Wielkość magnesów zależy od geometrii silnika i charakterystyki silnika. Im silniejsze są zastosowane magnesy, tym wyższy moment obrotowy generowany przez silnik na wale. Ponadto im więcej biegunów, tym większy moment obrotowy, ale mniej obrotów. Magnesy na wirniku są mocowane specjalnym klejem topliwym.

Testowanie ten silnik Wykonałem na stworzonej przeze mnie instalacji vitnomotor, która umożliwia pomiar ciągu, mocy i prędkości obrotowej silnika.

Aby zobaczyć różnice między połączeniami „gwiazda” i „trójkąt”, połączyłem uzwojenia na różne sposoby:

W efekcie otrzymaliśmy silnik odpowiadający charakterystyce samolotu, którego masa wynosi 1400 gramów.

Pewnie zastanawiałem się, czym taki silnik różni się od innych silników, na przykład od tych w wiertarkach. Silniki montowane w niezbyt mocnych maszynach zwykle nie iskrzą i nie pracują tak głośno, jak ta sama wiertarka, która ma mniejszą moc niż maszyna.

O co chodzi? Fakt jest taki silnik bezszczotkowy jest silnikiem szczotkowym, a silnik bezszczotkowy jest silnikiem bezszczotkowym;... Aby rozwiązać różne problemy, odpowiedni jest Twój własny typ silnika - gdzieś lepsze dopasowanie kolektor, ale gdzieś można zainstalować tylko bezszczotkowy.

Silnik kolektora

Silnik komutatorowy ma z reguły tylko dwa przewody zasilające, jest łatwy w obsłudze, wystarczy wyregulować stałe lub przemienne napięcie zasilania i odpowiednio zmieni się prędkość. Możesz sterować silnikiem kolektora nawet za pomocą prostego ściemniacza. Główną zaletą silnika kolektorowego jest duża prędkość (dziesiątki tysięcy na minutę) przy wysokim momencie obrotowym.

Zasada działania silnika kolektora jest bardzo prosta. W rzeczywistości jego wirnik to zestaw miedzianych ramek w obwodzie magnetycznym, które są naprzemiennie komutowane do źródła zasilania na zespole kolektor-szczotka. Stojan może być albo magnesy trwałe, oraz z uzwojeniem zasilanym z tego samego źródła co wirnik lub z oddzielnego źródła, a czasami stojan i wirnik są włączone w jeden obwód szeregowy (np. silniki pralek automatycznych).

Na każdym z odcinków uzwojenia wirnika, poprzez zespół kolektor-szczotka, naprzemiennie podczas obrotu wirnika, Elektryczność w rezultacie wirnik jest ponownie magnesowany, uzyskując wyraźnie wyraźne bieguny północne i południowe, dzięki czemu wirnik obraca się wewnątrz stojana (bieguny wirnika są wypychane przez bieguny stojana, następnie wirnik jest dalej ponownie magnesowany i ponownie wypychany ). Ponieważ wirnik jest za każdym razem włączany do zasilania przez następną sekcję, obrót nie zatrzymuje się, dopóki energia jest dostarczana do kolektora.

Główna wada silnika kolektora

Bardzo wygodnie jest regulować prędkość szczotkowego silnika, ale gdy są wystarczająco wysokie, szczotki dają o sobie znać. Ponieważ szczotki są cały czas mocno przymocowane do kolektora, wysokie obroty szybko się zużywają, w końcu zostają zatkane w taki czy inny sposób i ostatecznie zaczynają iskrzyć.

Zużycie szczotek i ogólnie zespołu komutator-szczotka prowadzi do spadku sprawności silnika komutatora. Więc ja zespół kolektor-szczotka - to jest główna wada silniki kolektorów... Dziś starają się zrezygnować z silników szczotkowanych na rzecz bezszczotkowych silników krokowych.

Silnik bezszczotkowy nie ma komutatora ani szczotek. Najprostszy przykład silnik bezszczotkowy - asynchroniczny silnik trójfazowy z wirnikiem klatkowym. Kolejny przykład silnika bezszczotkowego - bardziej nowoczesny - silnik krokowy z wirnikiem magnetycznym... Uzwojenia stojana silnika bezszczotkowego same są ponownie magnesowane, dzięki czemu wirnik obraca się cały czas i obraca się w ten sposób w sposób ciągły.

Najczęściej nowoczesne silniki bezszczotkowe są wyposażone w czujnik położenia wirnika, zgodnie z sygnałami, z których działa regulator obrotów silnika. Sygnał z czujnika położenia wirnika jest przesyłany do procesora ponad 100 razy na sekundę, co zapewnia precyzyjne pozycjonowanie wirnika i wysoki moment obrotowy. Istnieją oczywiście silniki bezszczotkowe bez czujnika położenia wirnika, żywym przykładem jest ten sam asynchroniczny silnik trójfazowy. Silniki bez czujnika położenia są tańsze niż silniki z enkoderem.

Zalety silników bezszczotkowych

Ponieważ żywotność łożysk wirnika jest niezwykle długa, możemy powiedzieć, że w silniku bezszczotkowym praktycznie nie ma części, które z czasem się zużywają i nie wymaga on żadnej konserwacji podczas pracy. Tarcie jest tutaj zminimalizowane, nie ma problemu z przegrzaniem kolektora, ogólnie niezawodność i sprawność silników bezszczotkowych jest bardzo wysoka.

Brak szczotek iskrzących, czujnik położenia wirnika pomoże w dokładnym sterowaniu - praktycznie nie ma wad, są tylko zalety. Czy to cena jakości? silniki krokowe wyższa niż kolektora (plus sterownik), ale to nic w porównaniu z regularna wymiana sprężyny, szczotki i kolektory do silników kolektorów.