Motorë pa furça

Motorët elektrikë pa furça hynë në modelim relativisht kohët e fundit, në 5-7 vitet e fundit. Ndryshe nga motorët e kolektorëve, ata mundësohen nga rryma alternative trefazore. Motorë pa furça punojnë në mënyrë efektive në më shumë gamë të gjerë xhiro dhe kanë më shumë efikasitet të lartë. Dizajni i motorit është më i thjeshtë, ai nuk ka një montim furçash dhe nuk ka nevojë për të mirëmbajtjen. Mund të themi se motorët pa furça praktikisht nuk konsumohen. Kostoja e motorëve pa furça është pak më e lartë se motorët me furçë. Kjo është për shkak se të gjithë motorët pa furça kanë kushineta dhe në përgjithësi janë të cilësisë më të lartë. Edhe pse hendeku i çmimeve në mes të mirë motor kolektori dhe një motor pa furça i një klase të ngjashme nuk është aq i madh.

Sipas dizajnit, motorët pa furça ndahen në dy grupe: inrunner (shqiptohet "inrunner") dhe outrunner (shqiptohet "outrunner"). Motorët e grupit të parë kanë mbështjellje të vendosura në sipërfaqen e brendshme të strehimit dhe një rotor magnetik që rrotullohet brenda. Motorët e grupit të dytë - "të jashtëm", ​​kanë mbështjellje të fiksuara brenda motorit, rreth të cilave rrotullohet kutia me të vendosur në murin e brendshëm të tij. magnet të përhershëm. Numri i poleve magnetike të përdorura në motorët pa furça mund të ndryshojë. Nga numri i poleve, mund të gjykoni çift rrotullues dhe shpejtësinë e motorit. Motorët me rotorë dypolësh kanë shpejtësia maksimale rrotullimi në çift rrotullues më të ulët. Këta motorë mund të jenë vetëm "të brendshëm" nga dizajni. Motorë të tillë shpesh shiten me ingranazhet planetare, pasi rrotullimet e tyre janë shumë të larta për rrotullimin e drejtpërdrejtë të helikës. Ndonjëherë motorë të tillë përdoren pa një kuti ingranazhi - për shembull, ato vendosen në avionë model garash. Motorët me një numër të madh shtyllash kanë një shpejtësi rrotullimi më të ulët, por më shumë çift rrotullues. Motorë të tillë lejojnë përdorimin e helikave me diametër të madh, pa pasur nevojë për kuti ingranazhesh. Në përgjithësi, helikat me diametër të madh dhe hapsirë të vogël, me një shpejtësi relativisht të ulët, ofrojnë më shumë shtytje, por i japin modelit një shpejtësi të vogël, ndërsa helikat me diametër të vogël me hapje të madhe në rrotullime të larta ofrojnë shpejtësi të lartë, me shtytje relativisht të vogël. Kështu, motorët me shumë pol janë idealë për modelet që kanë nevojë për raport të lartë shtytje-peshë, dhe motorët me dy pol pa kuti ingranazhi janë idealë për modelet me shpejtësi të lartë. Për një përzgjedhje më të saktë të motorit dhe helikës në model specifik, mund të përdorni programin special MotoCalc.

Meqenëse motorët pa furça ushqehen me rrymë alternative, ata kanë nevojë për një kontrollues (rregullator) të veçantë për të punuar, i cili konverton rrymën direkte nga bateritë në rrymë alternative. ESC-të për motorët pa furça janë një pajisje e programueshme që ju lejon të kontrolloni gjithçka në jetë. parametra të rëndësishëm motorri. Ato lejojnë jo vetëm ndryshimin e shpejtësisë dhe drejtimit të motorit, por gjithashtu ofrojnë, në varësi të nevojës, një fillim të qetë ose të mprehtë, një kufi maksimal të rrymës, një funksion "frenimi" dhe një sërë cilësimesh të tjera të shkëlqyera të motorit për nevojat e modelistit. Për të programuar kontrolluesin, përdoren pajisje për ta lidhur atë me një kompjuter ose në kushtet e terrenit kjo mund të bëhet duke përdorur një transmetues dhe një kërcyes të veçantë.

Ka shumë prodhues të motorëve dhe rregullatorëve pa furça për ta. Strukturisht dhe në madhësi, motorët pa furça gjithashtu ndryshojnë shumë. Për më tepër, prodhim i pavarur Motorët pa furça të bazuara në pjesë nga disqet CD dhe motorë të tjerë industrialë pa furça janë bërë shumë të zakonshme kohët e fundit. Ndoshta për këtë arsye, motorët pa furça sot nuk kanë as një të përafërt të tillë klasifikimi i përgjithshëm si vëllezër koleksionistë. Le të përmbledhim shkurt. Sot, motorët e krehur përdoren kryesisht në modele të lira hobi, ose modele sportive niveli i hyrjes. Këta motorë janë të lirë, të lehtë për t'u përdorur dhe janë ende lloji më i popullarizuar i modeleve të motorëve elektrikë. Ata po zëvendësohen me motorë pa furça. I vetmi faktor kufizues deri tani është çmimi i tyre. Së bashku me rregullatorin, një motor pa furça kushton 30-70% më shumë. Sidoqoftë, çmimet për elektronikë dhe motorë po bien, dhe zhvendosja graduale e motorëve elektrikë kolektorë nga modelimi është vetëm çështje kohe.

AVR492: Kontroll i motorit pa furçë rrymë e vazhdueshme duke përdorur AT90PWM3

Karakteristikat dalluese:

• Informacione të përgjithshme rreth BKEPT
• Përdor kontrolluesin e fazës së energjisë
• Zbatimi i harduerit
• Shembull i kodit të programit

Prezantimi

Ky shënim aplikacioni përshkruan se si të zbatohet një kontroll i motorit DC pa furçë (BCEM) duke përdorur kodues të bazuar në mikrokontrolluesin AT90PWM3 AVR.

Bërthama AVR me performancë të lartë të mikrokontrolluesit, e cila përmban kontrolluesin e fazës së energjisë, ju lejon të instaloni një pajisje kontrolli të motorit DC pa furça me shpejtësi të lartë.

Ky dokument jep një përshkrim të shkurtër të parimit të funksionimit të një motori DC pa furça, dhe detajon kontrollin e BECPT në modalitetin e prekjes, si dhe ofron një përshkrim diagrami i qarkut zhvillimi i referencës ATAVRMC100 mbi të cilin bazohen këto shënime aplikacioni.

Diskutohet gjithashtu një implementim softueri me një qark kontrolli të implementuar nga softueri i bazuar në një kontrollues PID. Për të kontrolluar procesin e ndërrimit, nënkuptohet përdorimi i vetëm sensorëve të pozicionit bazuar në efektin Hall.

Parimi i funksionimit

Fushat e aplikimit të BKEPT janë vazhdimisht në rritje, gjë që vjen për shkak të një sërë avantazhesh të tyre:

1. Mungesa e një montimi të shumëfishtë, i cili thjeshton apo edhe eliminon mirëmbajtjen.
2. Gjenerata ka mbaruar nivel i ulët zhurma akustike dhe elektrike në krahasim me motorët universalë të komutatorit DC.
3. Aftësi për të punuar në mjedise të rrezikshme (me produkte të ndezshme).
4. Balancë e mirë midis peshës dhe fuqisë...

Motorët e këtij lloji karakterizohen nga një inerci e vogël e rotorit, tk. mbështjelljet janë të vendosura në stator. Ndërrimi kontrollohet në mënyrë elektronike. Momentet e ndërrimit përcaktohen ose nga informacioni nga sensorët e pozicionit, ose duke matur EMF-në e pasme të krijuar nga mbështjelljet.

Kur kontrollohet duke përdorur sensorë, BKEPT përbëhet, si rregull, nga tre pjesë kryesore: statori, rotori dhe sensorët Hall.

Statori i një BKEPT klasik trefazor përmban tre mbështjellje. Në shumë motorë, mbështjelljet ndahen në disa seksione për të reduktuar valëzimin e çift rrotullues.

Figura 1 tregon qarkun elektrik ekuivalent të statorit. Ai përbëhet nga tre mbështjellje, secila prej të cilave përmban tre elementë të lidhur në seri: induktiviteti, rezistenca dhe emf i pasëm.

Rotori BKEPT përbëhet nga një numër çift magnetësh të përhershëm. Numri i poleve magnetike në rotor ka gjithashtu një efekt në madhësinë e hapit dhe valëzimin e çift rrotullues. Si sasi e madhe polet, të madhësi më të vogël hapi i rrotullimit dhe më pak valëzim çift rrotullues. Mund të përdoren magnete të përhershëm me çifte 1..5 polesh. Në disa raste, numri i çifteve të poleve rritet në 8 (Figura 2).

Dredha-dredha janë instaluar përgjithmonë, dhe magneti rrotullohet. Rotori BKEPT karakterizohet nga një peshë më e lehtë në krahasim me një rotor konvencional. motor universal rrymë e drejtpërdrejtë, në të cilën mbështjelljet janë të vendosura në rotor.

Sensori i sallës

Për të vlerësuar pozicionin e rotorit, tre sensorë Hall janë ndërtuar në kutinë e motorit. Sensorët janë instaluar në një kënd prej 120 ° me njëri-tjetrin. Me ndihmën e këtyre sensorëve është e mundur të kryhen 6 ndërrime të ndryshme.

Ndërrimi i fazës varet nga gjendja e sensorëve të Hall.

Tensioni i furnizimit me mbështjelljet ndryshon pas ndryshimit të gjendjeve të daljes së sensorëve Hall. Në ekzekutimi i saktë ndërrimi i sinkronizuar, çift rrotullimi mbetet afërsisht konstant dhe i lartë.

Ndërrimi i fazës

Me qëllim të një përshkrimi të thjeshtuar të funksionimit të një BKEPT trefazor, ne do të shqyrtojmë vetëm versionin e tij me tre mbështjellje. Siç u tregua më herët, ndërrimi i fazës varet nga vlerat e daljes së sensorëve të Hall. Me tensionin e duhur të aplikuar në mbështjelljet e motorit, krijohet një fushë magnetike dhe fillon rrotullimi. Metoda më e zakonshme dhe e thjeshtë e kontrollit të kalimit që përdoret për të kontrolluar BKEPT është një qark ndezës-fik, kur mbështjellja ose përcjell rrymë ose jo. Në një kohë, vetëm dy mbështjellje mund të aktivizohen, dhe e treta mbetet e fikur. Lidhja e mbështjelljeve me shinat e fuqisë shkakton rrjedhjen e rrymës elektrike. Kjo metodë i quajtur komutimi kyç ose ndërrimi i bllokut.

Për të kontrolluar BKEPT, përdoret një stallë energjie, e përbërë nga 3 gjysmë ura. Diagrami i fazës së energjisë është paraqitur në Figurën 4.

Sipas vlerave të leximit të sensorëve Hall, përcaktohet se cilët çelësa duhet të mbyllen.

Motorët përdoren në shumë fusha të teknologjisë. Në mënyrë që rotori i motorit të rrotullohet, kërkohet një fushë magnetike rrotulluese. Në motorët konvencionalë DC, ky rrotullim kryhet mekanikisht duke përdorur furça që rrëshqasin përgjatë kolektorit. Kjo shkakton ndezje, dhe, përveç kësaj, për shkak të fërkimit dhe konsumit të furçave, motorë të tillë kërkojnë mirëmbajtje të vazhdueshme.

Falë zhvillimit të teknologjisë, u bë e mundur të gjenerohej një fushë magnetike rrotulluese në mënyrë elektronike, i cili u mishërua në motorët DC pa furça (BLDC).

Pajisja dhe parimi i funksionimit

Elementet kryesore të BDPT janë:

• rotor në të cilën janë fiksuar magnete të përhershëm;
• stator në të cilën janë instaluar mbështjelljet;
• kontrollues elektronik.

Sipas dizajnit, një motor i tillë mund të jetë i dy llojeve:

me një rregullim të brendshëm të një rotori (fushës)

me rregullim të rotorit të jashtëm (jashtëm)

Në rastin e parë, rotori rrotullohet brenda statorit, dhe në rastin e dytë, rotori rrotullohet rreth statorit.

motori i brendshëm përdoret kur ju duhet të merrni shpejtësi e lartë rrotullimi. Ky motor ka një më të thjeshtë dizajn standard, i cili lejon përdorimin e një statori fiks për montimin e motorit.

motori tejkalues i përshtatshëm për të marrë momentin e madh kur rrotullime të ulëta. Në këtë rast, motori montohet duke përdorur një bosht fiks.

motori i brendshëm RPM i lartë, çift rrotullues i ulët. motori tejkalues- shpejtësi e ulët, çift rrotullues i lartë.

Numri i poleve në BLDT mund të jetë i ndryshëm. Nga numri i poleve, mund të gjykohen disa nga karakteristikat e motorit. Për shembull, një motor me një rotor që ka 2 pole ka një numër më të madh rrotullimesh dhe një çift rrotullues të vogël. Motorët me më shumë pole kanë më shumë çift rrotullues, por më pak RPM. Duke ndryshuar numrin e poleve të rotorit, mund të ndryshoni numrin e rrotullimeve të motorit. Kështu, duke ndryshuar modelin e motorit, prodhuesi mund të zgjedhë parametrat e nevojshëm të motorit për sa i përket çift rrotullimit dhe shpejtësisë.

Drejtoria e BDPT-së

Kontrolluesi i shpejtësisë, pamja

Përdoret për të kontrolluar një motor pa furça kontrollues special - kontrollues i shpejtësisë së boshtit të motorit rrymë e vazhdueshme. Detyra e tij është të gjenerojë dhe furnizojë në kohën e duhur mbështjelljen e duhur të tensionit të kërkuar. Kontrolluesi për pajisjet e fuqizuara nga 220 V më së shpeshti përdor një qark inverter, në të cilin rryma me një frekuencë prej 50 Hz konvertohet së pari në rrymë direkte, dhe më pas në sinjale të modulimit të gjerësisë së pulsit (PWM). Për të furnizuar tensionin në mbështjelljet e statorit, përdoren çelsat elektronikë të fuqishëm në transistorë bipolarë ose elementë të tjerë të fuqisë.

Rregullimi i fuqisë dhe numri i rrotullimeve të motorit kryhet duke ndryshuar ciklin e punës së pulseve dhe, rrjedhimisht, vlerën efektive të tensionit të furnizuar në mbështjelljet e statorit të motorit.

Diagrami skematik i kontrolluesit të shpejtësisë. K1-K6 - çelësat D1-D3 - sensorë të pozicionit të rotorit (sensorë Hall)

Një çështje e rëndësishme është lidhja në kohë çelësat elektronikë për çdo dredha-dredha. Për të siguruar këtë kontrolluesi duhet të përcaktojë pozicionin e rotorit dhe shpejtësinë e tij. Për të marrë një informacion të tillë, mund të përdoren sensorë optikë ose magnetikë (për shembull, sensorë të sallës), si dhe fusha magnetike të kundërta.

Përdorim më i zakonshëm sensorë të sallës, e cila reagojnë ndaj pranisë së një fushe magnetike. Sensorët vendosen në stator në mënyrë të tillë që të ndikohen nga fusha magnetike e rotorit. Në disa raste, sensorët janë instaluar në pajisje që ju lejojnë të ndryshoni pozicionin e sensorëve dhe, në përputhje me rrethanat, të rregulloni kohën.

Kontrollorët e shpejtësisë së rotorit janë shumë të ndjeshëm ndaj sasisë së rrymës që kalon nëpër të. Nëse zgjidhni bateri e rikarikueshme me një rrymë më të lartë të daljes, rregullatori do të digjet! Zgjidhni kombinimin e duhur të karakteristikave!

Avantazhet dhe disavantazhet

Krahasuar me motorët konvencionalë BDPT ka përparësitë e mëposhtme:

• efikasitet të lartë;
• performancë të lartë;
• mundësia e ndryshimit të shpejtësisë;
• nuk ka furça me gaz;
• zhurma të vogla, si në diapazonin audio ashtu edhe në frekuencë të lartë;
• besueshmëria;
• aftësia për të përballuar mbingarkesat e çift rrotullues;
• i shkëlqyer raporti i madhësisë ndaj fuqisë.

Motori pa furça është shumë efikas. Mund të arrijë 93-95%.

Besueshmëria e lartë e pjesës mekanike të DB shpjegohet me faktin se ajo përdor kushineta topash dhe nuk ka furça. Demagnetizimi i magnetëve të përhershëm është mjaft i ngadaltë, veçanërisht nëse ato janë bërë duke përdorur elementë të rrallë të tokës. Kur përdoret në një kontrollues të mbrojtjes aktuale, jeta e kësaj nyje është mjaft e lartë. Në fakt jeta e shërbimit të BLDC mund të përcaktohet nga jeta e shërbimit të kushinetave të topit.

Disavantazhet e BDP janë kompleksiteti i sistemit të kontrollit dhe kostoja e lartë.

Aplikacion

Fushat e BDTP janë si më poshtë:

• krijimi i modeleve;
• ilaçin;
• automobilistike;
• Industria e naftës dhe gazit;
• Pajisjet;
• pajisje ushtarake.

Përdorimi DB për modelet e avionëve jep një avantazh të rëndësishëm për sa i përket fuqisë dhe dimensioneve. Krahasimi i konvencionales motor komutator tipi Speed-400 dhe BDTP të së njëjtës klasë Astro Flight 020 tregon se motori i tipit të parë ka një efikasitet 40-60%. Efikasiteti i të dytës motori në të njëjtat kushte mund të arrijë 95%. Kështu, përdorimi i DB bën të mundur pothuajse dyfishimin e fuqisë së pjesës së fuqisë së modelit ose kohës së fluturimit të tij.

Për shkak të zhurmës së ulët dhe mungesës së ngrohjes gjatë funksionimit, BLDC-të përdoren gjerësisht në mjekësi, veçanërisht në stomatologji.

Në automobila, motorë të tillë përdoren në ashensorë xhami, fshirëse elektrike, rondele fenerësh dhe kontrolle elektrike të ashensorit të sediljeve.

Nuk ka shkëndija nga komutatori dhe furça lejon përdorimin e bazës së të dhënave si elemente të pajisjeve mbyllëse në industrinë e naftës dhe gazit.

Si shembull i përdorimit të bazës së të dhënave në pajisjet shtëpiake, mund të vërehet Makinë larëse me ngasje direkte me bateri LG. Kjo kompani përdor një BDTP të tipit Outrunner. Ka 12 magnet në rotorin e motorit, dhe 36 induktorë në stator, të cilët janë mbështjellë me një tel me diametër 1 mm në bërthamat e çelikut që përçojnë magnetikisht. Bobinat lidhen në seri me 12 mbështjellje për fazë. Rezistenca e secilës fazë është 12 ohms. Sensori Hall përdoret si sensor i pozicionit të rotorit. Rotori i motorit është ngjitur në vaskën e makinës larëse.

Kudo ky motor përdoret në hard disqet për kompjuterë, gjë që i bën ato kompakte, në disqet CD dhe DVD dhe sistemet e ftohjes për pajisjet mikroelektronike dhe jo vetëm.

Së bashku me DU-të me fuqi të vogël dhe të mesme, BLDC-të e mëdha po përdoren gjithnjë e më shumë në industritë e rënda, detare dhe ushtarake.

DB fuqi të lartë projektuar për marinën amerikane. Për shembull, Powertec ka zhvilluar një CBTP 220 kW 2000 rpm. Çift rrotullimi i motorit arrin 1080 Nm.

Përveç këtyre zonave, DB-të përdoren në projektimin e veglave të makinerive, presave, linjave të përpunimit të plastikës, si dhe në energjinë e erës dhe përdorimin e energjisë së valëve të baticës.

Karakteristikat

Karakteristikat kryesore të motorit:

• fuqi e vlerësuar;
• fuqi maksimale;
• rryma maksimale;
• maksimale tensionit të punës ;
• shpejtesi maksimale(ose faktori Kv);
• rezistenca e mbështjelljes;
• këndi i plumbit;
• mënyra e punës;
• karakteristikat e përgjithshme të peshës motorri.

Treguesi kryesor i motorit është fuqia e tij e vlerësuar, domethënë fuqia e gjeneruar nga motori për një kohë të gjatë të funksionimit të tij.

Fuqia maksimale- kjo është fuqia që motori mund të japë për një periudhë të shkurtër kohore pa u shembur. Për shembull, për motorin pa furça Astro Flight 020 i përmendur më lart, është 250 vat.

Rryma maksimale. Për Astro Flight 020 është 25 A.

Tensioni maksimal i funksionimit- tensioni që mund të përballojnë mbështjelljet e motorit. Astro Flight 020 është vendosur të funksionojë në 6V deri në 12V.

Shpejtësia maksimale e motorit. Ndonjëherë pasaporta tregon koeficientin Kv - numrin e rrotullimeve të motorit për volt. Për Astro Flight 020 Kv= 2567 rpm. Në këtë rast numri maksimal rpm mund të përcaktohet duke shumëzuar këtë faktor me tensionin maksimal të funksionimit.

Zakonisht rezistenca e mbështjelljes për motorët është të dhjetat ose të mijtët e ohmit. Për Astro Flight 020 R= 0.07 ohm. Kjo rezistencë ndikon në efikasitetin e BPDT.

këndi i plumbit paraqet avancimin e tensioneve të kalimit në mbështjellje. Ajo shoqërohet me natyrën induktive të rezistencës së mbështjelljes.

Mënyra e funksionimit mund të jetë afatgjatë ose afatshkurtër. Në funksionimin afatgjatë, motori mund të funksionojë për një kohë të gjatë. Në të njëjtën kohë, nxehtësia e krijuar prej tij shpërndahet plotësisht dhe nuk mbinxehet. Në këtë mënyrë, motorët funksionojnë, për shembull, në ventilatorë, transportues ose shkallë lëvizëse. Modaliteti momental përdoret për pajisje të tilla si ashensori, makinë rroje elektrike. Në këto raste, motori punon për një kohë të shkurtër dhe më pas kohe e gjate ftohet.

Në pasaportën për motorin jepen dimensionet dhe pesha e tij. Përveç kësaj, për shembull, për motorët e destinuar për modelet e avionëve, ka dimensionet e uljes dhe diametri i boshtit. Në veçanti, për motorin Astro Flight 020, karakteristikat e mëposhtme:

• gjatësia është 1,75”;
• diametri është 0,98”;
• diametri i boshtit është 1/8”;
• pesha është 2.5 ons.

Gjetjet:

1. Në modelim, në produkte të ndryshme teknike, në industri dhe në teknologjinë e mbrojtjes, përdoren BLDC, në të cilat një fushë magnetike rrotulluese gjenerohet nga një qark elektronik.
2. Sipas dizajnit të tyre, BLDC-të mund të jenë me rregullim të rotorit të brendshëm (të brendshëm) dhe të jashtëm (të jashtëm).
3. Krahasuar me motorët e tjerë, BLDC-të kanë një sërë avantazhesh, kryesore prej të cilave janë mungesa e furçave dhe shkëndijave, efikasiteti i lartë dhe besueshmëria e lartë.

Parimi i funksionimit të një motori DC pa furça (BKDP) ka qenë i njohur për një kohë shumë të gjatë, dhe motorët pa furça kanë qenë gjithmonë një alternativë interesante për zgjidhjet tradicionale. Pavarësisht kësaj, të tilla makina elektrike vetëm në shekullin XXI kanë gjetur aplikim të gjerë në teknologji. Faktori vendimtar në prezantimin e gjerë ishte ulja e shumëfishtë e kostos së elektronikës së kontrollit të makinës BDKP.

Probleme me motorin e kolektorit

Në një nivel themelor, puna e çdo motori elektrik është të shndërrojë energjinë elektrike në energji mekanike. Janë dy kryesore dukuritë fizike në themel të pajisjes së makinave elektrike:

Motori është projektuar në atë mënyrë që fushat magnetike të krijuara në secilin nga magnetët të ndërveprojnë gjithmonë me njëra-tjetrën, duke i dhënë rrotullimit të rotorit. Një motor tradicional DC përbëhet nga katër pjesë kryesore:

• stator (element i fiksuar me një unazë magnetësh);
• spirancë (element rrotullues me mbështjellje);
• furça karboni;
• koleksionist.

Ky dizajn parashikon rrotullimin e armaturës dhe komutatorit në të njëjtin bosht në lidhje me furçat fikse. Rryma rrjedh nga burimi përmes sustës kontakt i mirë brushat në një komutator që shpërndan energjinë elektrike midis mbështjelljeve të armaturës. Fusha magnetike e induktuar në këtë të fundit ndërvepron me magnetët e statorit, gjë që bën që statori të rrotullohet.

Disavantazhi kryesor motor tradicional në atë kontakt mekanik në furça nuk mund të arrihet pa fërkim. Me rritjen e shpejtësisë, problemi bëhet më i theksuar. Asambleja e kolektorit konsumohet me kalimin e kohës dhe, përveç kësaj, është e prirur për të ndezur dhe është në gjendje të jonizojë ajri i ambientit. Kështu, përkundër thjeshtësisë dhe kostos së ulët të prodhimit, motorë të tillë elektrikë kanë disa disavantazhe të pakapërcyeshme:

• veshja e furçave;
• interferenca elektrike si rezultat i shkëndijës;
• kufizimet në shpejtësia maksimale;
• vështirësi me ftohjen e një elektromagneti rrotullues.

Shfaqja e teknologjisë së procesorit dhe transistorëve të energjisë lejoi projektuesit të braktisnin njësinë e ndërrimit mekanik dhe të ndryshonin rolin e rotorit dhe statorit në një motor elektrik DC.

Parimi i funksionimit të BDKP

AT motor pa furça, ndryshe nga paraardhësi i tij, roli i një ndërprerësi mekanik kryhet nga një konvertues elektronik. Kjo bën të mundur zbatimin e një qarku "brenda-jashtë" të BDKP - mbështjelljet e tij janë të vendosura në stator, gjë që eliminon nevojën për një kolektor.

Me fjalë të tjera, kryesore dallimi themelor ndërmjet motor klasik dhe BDCT në atë që në vend të magnetëve të palëvizshëm dhe mbështjelljeve rrotulluese, kjo e fundit përbëhet nga mbështjellje të palëvizshme dhe magnet rrotullues. Përkundër faktit se vetë ndërrimi ndodh në një mënyrë të ngjashme, zbatimi i tij fizik në disqet pa furça është shumë më kompleks.

Çështja kryesore është kontrolli i saktë i një motori pa furça, duke supozuar sekuencën dhe frekuencën e saktë të ndërrimit të seksioneve individuale të dredha-dredha. Ky problem është i zgjidhshëm në mënyrë konstruktive vetëm nëse është e mundur të përcaktohet vazhdimisht pozicioni aktual i rotorit.

Të dhënat e nevojshme për përpunim nga elektronika merren në dy mënyra:

• zbulimi i pozicionit absolut të boshtit;
• matja e tensionit të induktuar në mbështjelljet e statorit.

Për të zbatuar kontrollin në mënyrën e parë, më së shpeshti përdoren çifte optike ose sensorë Hall të fiksuar në stator, të cilët reagojnë ndaj fluksit magnetik të rotorit. Avantazhi kryesor sisteme të ngjashme mbledhja e informacionit për pozicionin e boshtit është performanca e tyre edhe në shumë shpejtësi të ulëta dhe në pushim.

Kontrolli pa sensorë për të vlerësuar tensionin në mbështjellje kërkon të paktën një rrotullim minimal të rotorit. Prandaj, në modele të tilla, sigurohet një mënyrë e ndezjes së motorit deri në shpejtësi, në të cilën mund të vlerësohet tensioni në mbështjellje, dhe gjendja e pushimit testohet duke analizuar efektin e fushës magnetike në pulset e rrymës së provës që kalojnë nëpër mbështjelljet.

Pavarësisht nga të gjitha vështirësitë strukturore të lartpërmendura, motorë pa furça po fitojnë gjithnjë e më shumë popullaritet për shkak të performancës së tyre dhe një sërë karakteristikash të paarritshme për koleksionistët. Një listë e shkurtër e avantazheve kryesore të BDKP ndaj atyre klasike duket si kjo:

• nuk ka humbje të energjisë mekanike për shkak të fërkimit të furçës;
• pa zhurmë krahasuese e punës;
• lehtësia e përshpejtimit dhe ngadalësimit të rrotullimit për shkak të inercisë së ulët të rotorit;
• saktësia e kontrollit të rrotullimit;
• mundësia e organizimit të ftohjes për shkak të përçueshmërisë termike;
• aftësia për të punuar me shpejtësi të lartë;
• qëndrueshmëri dhe besueshmëri.

Aplikimi dhe perspektivat moderne

Ka shumë pajisje për të cilat rritja e kohës së funksionimit është kritike. Në pajisje të tilla, përdorimi i BDCT është gjithmonë i justifikuar, pavarësisht relativisht të tyre kosto e larte. Këto mund të jenë pompa uji dhe karburanti, turbina ftohëse për kondicionerët dhe motorët, etj. Motorët pa furçë përdoren në shumë modele elektrike Automjeti. Aktualisht, motorët pa furça kanë marrë vëmendje serioze nga industria e automobilave.

BDCT janë ideale për disqet e vogla që funksionojnë në të kushte të vështira ose me saktësi të lartë: ushqyes dhe shirit transportues, robotë industrialë, sistemet e pozicionimit. Ka zona në të cilat motorët pa furçë dominojnë të pakontestueshme: disqet e ngurtë, pompat, tifozët e heshtur, të vegjël Pajisjet, disqet CD/DVD. Pesha e ulët dhe fuqia e lartë në dalje e kanë bërë BDCT gjithashtu bazën për prodhimin e mjeteve moderne të dorës pa tela.

Mund të thuhet se tani është duke u bërë përparim i rëndësishëm në fushën e lëvizjeve elektrike. Rënia e vazhdueshme e çmimit të elektronikës dixhitale ka krijuar një prirje drejt përdorimit të gjerë të motorëve pa furça për të zëvendësuar ata tradicionalë.

Një motor DC pa furça ka një mbështjellje trefazore në stator dhe një magnet të përhershëm në rotor. Një fushë magnetike rrotulluese krijohet nga mbështjellja e statorit, pas ndërveprimit me të cilin rotori magnetik fillon të lëvizë. Për të krijuar një fushë magnetike rrotulluese, një sistem tensionesh trefazore aplikohet në mbështjelljen e statorit, i cili mund të ketë një formë të ndryshme dhe formohet menyra te ndryshme. Formimi i tensioneve të furnizimit (ndërrimi i mbështjelljes) për një motor DC pa furça kryhet nga njësi të specializuara elektronike - kontrolluesi i motorit.

Porosit motor pa furçanë katalogun tonë

Në rastin më të thjeshtë, mbështjelljet janë të lidhura në çifte me burimin tension konstant dhe ndërsa rotori rrotullohet në drejtim të vektorit të fushës magnetike të mbështjelljes së statorit, në çiftin tjetër të mbështjelljeve aplikohet tension. Në këtë rast, vektori i fushës magnetike të statorit zë një pozicion të ndryshëm dhe rrotullimi i rotorit vazhdon. Për përcaktimin momentin e duhur lidhja e mbështjelljeve të mëposhtme, përdoret një sensor i pozicionit të rotorit, sensorët Hall përdoren më shpesh.

Opsione dhe raste të veçanta

Motorët pa furça që prodhohen aktualisht mund të kenë një shumëllojshmëri të gjerë dizajnesh.

Me ekzekutim mbështjellja e statorit Mund të dallohen motorët me një mbështjellje klasike në një bërthamë çeliku dhe motorët me një mbështjellje cilindrike të zbrazët pa një bërthamë çeliku. Dredha-dredha klasike ka një induktivitet shumë më të lartë se një mbështjellje cilindrike e zbrazët dhe, në përputhje me rrethanat, një konstante më të madhe kohore. Për shkak të kësaj, nga njëra anë, një mbështjellje cilindrike e zbrazët lejon një ndryshim më dinamik të rrymës (dhe, rrjedhimisht, çift rrotullues), nga ana tjetër, kur punon nga një kontrollues motori që përdor modulimin PWM me frekuencë të ulët për të zbutur rrymën Kërkohen valëzime, mbytje filtri me një vlerësim më të madh (dhe për rrjedhojë më të mëdha). Për më tepër, dredha-dredha klasike, si rregull, ka një moment fiksimi magnetik dukshëm më të lartë, si dhe një efikasitet më të ulët se një mbështjellje cilindrike e zbrazët.

Një tjetër ndryshim që ndan modele te ndryshme motorët - ky është pozicioni relativ i rotorit dhe statorit - ka motorë me një rotor të brendshëm dhe motorë me rotor i jashtëm. Motorët e rotorit të brendshëm priren të kenë shpejtësi më të larta dhe moment më të ulët të inercisë së rotorit sesa modelet e rotorit të jashtëm. Si rezultat, motorët e rotorit të brendshëm kanë dinamikë më të lartë. Motorët e rotorit të jashtëm shpesh kanë çift rrotullues të vlerësuar pak më të lartë për të njëjtin diametër të jashtëm të motorit.

Dallimet nga llojet e tjera të motorëve

Dallimet nga kolektori DPT. Vendosja e mbështjelljes në rotor bëri të mundur braktisjen e furçave dhe kolektorit dhe në këtë mënyrë të heqësh qafe sendin e lëvizshëm kontakt elektrik, gjë që redukton ndjeshëm besueshmërinë e DCT me magnet të përhershëm. Për të njëjtën arsye, motorët pa furça priren të funksionojnë shumë më shpejt se motorët me magnet të përhershëm DC. Nga njëra anë, kjo bën të mundur rritjen dendësia e fuqisë motori pa furça, nga ana tjetër, jo për të gjitha aplikimet e tilla shpejtësi e lartëështë vërtet e nevojshme

Dallimet nga motorët sinkron me magnet të përhershëm. Motorët sinkron me magnet të përhershëm në rotor janë shumë të ngjashëm me motorët DC pa furça në dizajn, por ka një sërë dallimesh. Së pari, termi motor sinkron kombinon shumë lloje te ndryshme motorët, disa prej të cilëve janë krijuar për funksionim të drejtpërdrejtë nga një rrjet standard rrymë alternative, pjesa tjetër (siç janë servomotorët sinkron) mund të përdoret vetëm nga konvertuesit e frekuencës (kontrolluesit e motorëve). Motorët pa furça, megjithëse kanë një dredha-dredha trefazore në stator, nuk lejojnë punë e drejtpërdrejtë nga voltazhi i rrjetit, dhe domosdoshmërisht kërkojnë praninë e një kontrolluesi të përshtatshëm. Përveç kësaj motorët sinkron supozojmë një furnizim me tension sinusoidal, ndërsa motorët pa furça lejojnë një furnizim me tension të alternuar në shkallë të lartë (ndërrimi i bllokut) dhe madje supozojnë përdorimin e tij në mënyrat nominale të funksionimit.

Kur keni nevojë për një motor pa furça?

Përgjigja për këtë pyetje është mjaft e thjeshtë - në rastet kur ajo ka një avantazh ndaj llojeve të tjera të motorëve. Kështu, për shembull, është pothuajse e pamundur të bëhet pa një motor pa furça në aplikacionet ku shpejtësi të lartë rrotullimi: mbi 10000 rpm. Përdorimi i motorëve pa furça justifikohet edhe në rastet kur kërkohet një jetë e gjatë motori. Në rastet kur kërkohet të përdoret një montim nga një motor me një kuti ingranazhi, përdorimi i motorëve pa furça me shpejtësi të ulët (me një numër të madh shtyllash) justifikohet qartë. Motorët pa furça me shpejtësi të lartë në këtë rast do të kenë një shpejtësi më të madhe se kufiri i shpejtësisë së kutisë së shpejtësisë dhe për këtë arsye nuk do të jetë e mundur të përdoret fuqia e tyre e plotë. Për aplikimet ku kërkohet kontrolli më i thjeshtë i motorit (pa përdorimin e një kontrolluesi motorik), një DCT kolektori është një zgjedhje e natyrshme.

Nga ana tjetër, në kushte temperaturë e ngritur ose rrezatimi i rritur, manifestohet një pikë e dobët e motorëve pa furça - Sensorët Hall. Modelet standarde të sensorëve Hall kanë rezistencë të kufizuar ndaj rrezatimit dhe gamë të temperaturës së funksionimit. Nëse në një aplikim të tillë ekziston ende nevoja për të përdorur një motor pa furça, atëherë versionet e bëra me porosi me zëvendësimin e sensorëve Hall me ata më rezistent ndaj këtyre faktorëve bëhen të pashmangshëm, gjë që rrit çmimin e motorit dhe kohën e dorëzimit.

Në këtë artikull, ne do të donim të flisnim se si krijuam një motor elektrik nga e para: nga ideja dhe prototipi i parë në një motor të plotë që ka kaluar të gjitha provat. Nëse ky artikull ju duket interesant, ne veçmas, më në detaje, do t'ju tregojmë për fazat e punës sonë që janë më interesante për ju.

Në foto nga e majta në të djathtë: rotori, statori, montimi i pjesshëm i motorit, montimi i motorit

Prezantimi

Sot, falë zhvillimit elektronikë moderne dhe ardhja e magnetëve të fuqishëm të bazuar në metale të rralla të tokës, është e mundur të krijohen motorë elektrikë më të fuqishëm dhe në të njëjtën kohë kompakt dhe të lehtë "Brushless". Në të njëjtën kohë, për shkak të thjeshtësisë së dizajnit të tyre, ata janë motorët elektrikë më të besueshëm të krijuar ndonjëherë. Rreth krijimit të një motori të tillë dhe do të diskutohet në këtë artikull.

Përshkrimi i motorit

Motori i parë i tillë u printua nga ne në një printer 3D si një eksperiment. Në vend të pllakave speciale prej çeliku elektrik, për strehën e rotorit dhe bërthamën e statorit, mbi të cilën ishte mbështjellë spiralja e bakrit, përdorëm plastikë të zakonshme. Magnetet neodymium të seksionit drejtkëndor u fiksuan në rotor. Natyrisht, një motor i tillë nuk ishte në gjendje të lëshohej fuqi maksimale. Sidoqoftë, kjo ishte e mjaftueshme që motori të rrotullohej deri në 20 mijë rpm, pas së cilës plastika nuk mund ta duronte dhe rotori i motorit u copëtua, dhe magnetët u shpërndanë përreth. Ky eksperiment na frymëzoi për të krijuar një motor të plotë.

Disa prototipe të hershme

Ne bëmë rotorin e motorit të ri nga një magnet i vetëm neodymium në formë cilindri. Magneti ishte ngjitur me epoksi në një bosht të përpunuar nga çeliku i veglave në një fabrikë pilot.

Ne e presim statorin me një lazer nga një grup pllakash çeliku transformator 0,5 mm të trasha. Më pas, çdo pllakë u llakua me kujdes dhe më pas statori i përfunduar u ngjit së bashku nga rreth 50 pllaka. Pllakat u llakuan për të shmangur një qark të shkurtër midis tyre dhe për të përjashtuar humbjet e energjisë për shkak të rrymave Foucault që mund të ndodhin në stator.

Strehimi i motorit ishte bërë nga dy pjesë alumini në formën e një kontejneri. Statori përshtatet mirë në kutinë e aluminit dhe ngjitet mirë në mure. Ky dizajn ofron ftohje e mirë motorike.

Matja e performancës

Elementi kryesor i stendës është një ngarkesë e rëndë në formën e një rondele. Gjatë matjeve, motori rrotullon ngarkesën e dhënë dhe shpejtësia këndore dhe nxitimi, fuqia dalëse dhe çift rrotullimi i motorit janë llogaritur.

Për të matur shpejtësinë e rrotullimit të ngarkesës, një palë magnete në bosht dhe një magnetik sensor dixhital A3144 bazuar në efektin e sallës. Sigurisht, do të ishte e mundur të maten rrotullimet me impulse direkt nga mbështjelljet e motorit, pasi ky motorështë sinkron. Sidoqoftë, opsioni me sensor është më i besueshëm dhe do të funksionojë edhe me shpejtësi shumë të ulëta, në të cilat pulset do të jenë të palexueshme.

Përveç revolucioneve, stenda jonë është në gjendje të matë disa parametra më të rëndësishëm:

• furnizimi me rrymë (deri në 30A) duke përdorur një sensor aktual të bazuar në efektin Hall ACS712;
• tensioni i furnizimit. Matur drejtpërdrejt përmes ADC-së së mikrokontrolluesit, përmes një ndarësi tensioni;
• temperatura brenda/jashtë motorit. Temperatura matet me anë të një rezistence termike gjysmëpërçuese;

Si rezultat, stendat tona janë në gjendje të matin karakteristikat e mëposhtme të motorit në çdo kohë:

• rryma e konsumuar;
• tensioni i konsumuar;
• konsumi i energjisë;
• fuqia dalëse;
• rrotullime të boshtit;
• momenti në bosht;
• fuqia që lë në nxehtësi;
• temperatura brenda motorit.