Hoe werkt een BLDC -motor: een gedetailleerde uitleg van de principes van borstelloze DC -motoren

In de afgelopen twee tot drie decennia, vanwege de continue vooruitgang van elektronische technologie en permanente magneetmaterialen,Bldc Motorszijn getransformeerd van niche -motoren naar reguliere stroomoplossingen voor verschillende industrieën.Bldc Motorszijn op grote schaal gebruikt in toepassingen, waaronder huishoudelijke apparaten, elektrische gereedschappen, elektrische voertuigen en industriële automatiseringsapparatuur vanwege hun hoge efficiëntie, hoge betrouwbaarheid en een lange levensduur. Toch zijn de operationele principes van BLDC -motoren nog steeds niet bekend bij veel individuen. Dit artikel zal uitleggen wat u moet realiseren over het werkende principe van BLDC-motoren, zodat u een meer gedetailleerd beeld kunt krijgen van deze ongelooflijke innovatie in de huidige elektrotechniek.

De basisstructuur van een BLDC -motor

Nu, voordat we in het werkende principe komen, moeten we onszelf vertrouwd maken met de basisstructuur:

Stator: Vast in de motorbehuizing, het bestaat over het algemeen uit gelamineerde siliciumstalen platen en spoelen worden eromheen gewikkeld om verschillende elektromagneetpalen te maken.

ROTOR: De rotor wordt meestal op de as gemonteerd en bevat permanente magneten. BLDC -motoren kunnen worden ingedeeld in verschillende variëteiten op basis van de verschillende configuraties van de permanente magneten.

Hall -sensoren: voor het bepalen van de positie van de rotor en de feedback naar het elektronische besturingssysteem.

Controller: een elektronisch besturingssysteem dat de timing bepaalt van de stroom die door de statorwikkelingen stroomt op basis van de feedback van de Hall -sensoren of andere feedbackmechanismen.

Het is vermeldenswaard dat de outrunner BLDC -motorstructuur uniek is uit de binnenste rotorstructuur. De rotor is buiten en de stator is binnen. Dit type ontwerp komt vooral voor bij toepassingen die een hoog koppel vereisen, zoals in de drone van drone -propellers.

De principes van elektromagnetisme: de fundering van BLDC -motorbewerking

Twee basisprincipes van elektromagnetisme bepalen de werking van een BLDC -motor:

De wet van Ampere: wanneer een stroomafhankelijke geleider zich in een magnetisch veld bevindt, zal de geleider worden onderworpen aan een kracht. De stator van een BLDC -motor is gebouwd uit opgerolde koperen wikkelingen, en nadat deze wikkelingen zijn bekrachtigd, creëren ze een magnetisch veld dat interageert tussen de permanente magneten van de rotor om een ​​kracht te genereren die de mechanische beweging voor de rotor biedt om te draaien.

De wet van Faraday van elektromagnetische inductie: een elektromotorische kracht zal worden geïnduceerd in een geleider wanneer deze magnetische veldlijnen snijdt of zich in een veranderend magnetisch veld bevindt. Het wordt veel gebruikt in sensorloze regeling, waarbij de rotorpositie wordt gedetecteerd door de electromotorische krachten van de achterkant te voelen.

Deze principes worden toegepast in het ontwerp van industriële borstelloze motoren. Ze bereiken dit door de stroom fijn te reguleren die door de statorwikkelingen stroomt, te zorgen voor gunstige elektromagnetische interacties met de permanente magneten van de rotor om hoge efficiëntie en stabiliteit te bereiken.

Het commutatieproces van een BLDC -motor

Het belangrijkste werkmechanisme in de BLDC -motor wordt elektronische commutatie genoemd. Het is de belangrijkste en belangrijke onderscheidingsfactor tussen borstelloze motoren en traditionele geborstelde motoren.

Principe van commutatie: commutatie is het proces van het veranderen van de richting van de huidige stroom met betrekking tot de spoelen van de motor, zodat er continue elektromagnetische interactie kan bestaan ​​tussen de rotor en stator, die een continu koppel creëert.

Zesstappencommutatie: de traditionele besturingsmethode van BLDC-motoren verdeelt de elektrische cyclus in zes stappen. In elke stap worden twee van de driefasige windingen aangedreven, terwijl een fase is uitgeschakeld.

Hall Sensor Feedback: Hall -sensoren detecteren de positie van de permanente magneten van de rotor, zodat de controller kan bepalen welke wikkeling moet worden bekrachtigd en de huidige richting.

Sensorloze controle: een meer geavanceerde methode is om de positie van de rotor te bepalen door de terugtrekkracht van de rug in de niet-geavanceerde fase te bewaken, er zijn geen Hall-sensoren nodig om deze complexe strategie te implementeren, wat resulteert in een grotere betrouwbaarheid van de schijf.

Grote BLDC -motoren hanteren meestal complexere besturingsstrategieën, zoals sinusgolfaandrijving of vectorcontrole, om een ​​soepeler koppelproductie en hogere efficiëntie te bereiken.

De rol van de controller in een BLDC -motorsysteem

BLDC -motor kan niet vanzelf werken en moet worden gecombineerd met een gespecialiseerde elektronische controller:

De motorrijder: meestal een driefasige brugomvormer op basis van Power MOSFET of IGBT die het huidige pad schakelt volgens het besturingssignaal

Microcontroller: ontvangt signalen van de positiesensor, voert bedieningsalgoritmen uit en genereert PWM -signalen om de stroomapparaten aan te sturen.

Controle van gesloten lus: biedt nauwkeurige snelheidsregeling of positiebesturing op basis van applicatiebehoeften.

Veilige beschermingsfunctie: overstroombeveiliging, over-temperatuurbescherming, bescherming van onderspanning, enz.

Toepassingen voor 48V BLDC -motorsystemen zijn wijdverbreid in elektrische fietsen, kleine elektrische voertuigen en enkele andere industriële toepassingen. De controller en de hanteringscircuit moeten omgaan met hogere spanningen en stromen en hebben meestal een complexere set prestaties en beschermingsfuncties.

De prestatiekenmerken en toepassingsscenario's van BLDC -motoren

Laten we nu eens kijken naar hun prestatievoordelen na het leren van BLDC Motor Operation Principles:

Hoog rendement: vanwege de afwezigheid van wrijvingsverliezen door borstels en commutators, is hun efficiëntie meestal boven 85%, zelfs boven 95% in sommige gevallen.

Goede snelheidstorque-eigenschappen: biedt een breed scala aan koppeluitgang.

Grotere levensduur: zonder mechanische slijtelementen wordt de levensduur uiteindelijk alleen beperkt door de lagers.

Verbeterde warmtedissipatie -efficiëntie: direct contact tussen de statorwikkelingen en de motorbehuizing voor effectievere warmte -dissipatie.

Lage ruis en elektromagnetische interferentie: er zijn geen vonken en ruis gegenereerd door borstelcommutatie.

Vanwege zijn speciale structuur is de Outrunner BLDC -motor beter in staat om een ​​hoger koppel te bieden bij lage snelheden, waardoor ze vooral geschikt zijn voor directe aandrijfsystemen, zoals drone -propellers en fans, enz. Met de voordelen van stabiliteit en duurzaamheid maakt de borstelloze motor de keuze voor stroomvoorziening in automatiseringsapparatuur en precisie -instrumenten.

De besturingsalgoritmen van BLDC -motoren

De meer ontwikkelde moderne BLDC-controletechnologie heeft deze eenvoudige methode voor de commutatie van zes stappen overtroffen:

Trapeziumvormige golfregeling: de meest basale besturingsmethode is een trapeziumvormige stroomgolfvorm. Het is eenvoudig in de praktijk te brengen, maar produceert koppelrimpelingen van aanzienlijke amplitude.

Sinusoïdale regeling: de motor rijden door sinusvormige stroom, die de rimpel van het motorstoppel kan verminderen en het lopende soepeler kan maken.

Veldgerichte controle (FOC): door een wiskundige transformatie toe te passen, wordt de 3-fasestroom vertaald naar het roterende coördinatensysteem voor controle, wat leidt tot optimale koppelcontrole en energie-efficiëntie.

Sensorfusietechnologie: integreert meerdere feedbacksignalen (bijv. Hall -sensoren, encoders en huidige bemonstering) voor betere controle -nauwkeurigheid en robuustheid.

Vanwege de uitdagingen in krachtige toepassingen, zoals thermisch beheer, efficiëntie-optimalisatie en dynamische respons, worden meer geavanceerde besturingsalgoritmen meestal gebruikt voor grote BLDC-motoren.

Conclusie: de werkprincipes en voordelen van BLDC -motoren

Bldc MotorsControleer precies de stroom in de statorwikkelingen via een elektronisch besturingssysteem en interageer met de permanente magneten van de rotor om een ​​efficiënte omzetting van elektrische energie in mechanische energie te bereiken. Van kleine elektronische apparaten voor consumenten tot grote industriële apparatuur, van laagspanningstoepassingen tot 48V BLDC-motorsystemen, borstelloze DC-motoren, met hun hoge efficiëntie, hoge betrouwbaarheid en uitstekende controleprestaties, stimuleren technologische vooruitgang en verbetering van de energie-efficiëntie in verschillende industrieën. Met de continue ontwikkeling van elektronische controletechnologie en permanente magneetmaterialen kunnen we voorzien dat BLDC -motoren een breder applicatie -vooruitzicht en meer uitstekende prestaties zullen hebben.

Als u geïnteresseerd bent in onze producten of vragen heeftNeem contact met ons opEn we zullen u binnen 24 uur antwoorden.