Безщеточный: Синонимы к слову «безщеточный»

Содержание

BL3657 B3657M диаметр 36 мм bldc безщеточный двигатель постоянного тока

BL3657 B3657M диаметр 36 мм bldc безщеточный двигатель постоянного тока

Характеристики:

Размер: Ø36.0 * 57.0мм
Встроенный драйвер
Широкий диапазон импульсов ШИМ
По часовой стрелке / против часовой стрелки
FG сигнал обратной связи по скорости
Низкая ЭМС
Тихий шум
Долгий срок службы: 20000 мин.
Защита от сверхтока
Защита от перенапряжения
Защита от пониженного напряжения
Заказы OEM и ODM приветствуются
Дизайн может быть настроен

Приложения:
Личная гигиена, домашнее применение, промышленный аппарат, торговое оборудование и медицинский аппарат

Образцы могут быть отправлены по вашему запросу.

Бесщеточный электродвигатель постоянного тока серии OD 36 мм

BL3626,BL3630,BL3640,

BL3650, BL3657

 

Выходная мощность: 2 Вт ~ 90 Вт Вес: 95 г ~ 190 г (прибл.)

Бесщеточный двигатель постоянного тока, типичное применение

Домашнее применение: бытовая техника, мелкая бытовая техника, вентилятор, кофемашина, чай с молоком

Медицинский аппарат: медицинский насос, хирургические инструменты, медицинская мешалка, центробежная машина

Промышленное оборудование: насос, портативная отвертка, небольшой компрессор

Торговое оборудование: принтер, копир, проектор, банкомат, торговый автомат

Личная гигиена: фен, электробритва, массажер

Model Voltage(V)
No Load
Rated Load Stall
Operating Range Rated Speed (rpm) Current (A) Torque (g.cm) Speed (rpm) Current (A) Output P. (W) Torque (g.cm) Current (A)
BL3626-V1 8~16V 12 6027 0.15 96.1 4882 0.638 4.814 506 2.721
BL3626-V2 8~26V 18 7435 0.124 91
6022
0.504 5.621 478.9 2.121
BL3626-V3 8~26V 24 8927 0.111 91.3 7231 0.456 6.774 480.8 1.926
BL3630-V1 8~16V 12 5817 0.249 138.1 4882 0.638 6.507 657.4 3.456
BL3630-V2 8~26V 18 7526 0.209 183 6171 0.957 11.584 1016.8 4.366
BL3630-V3 8~26V 24 8872 0.184 191.3 7364 0.872 14.451 1125.6 4.234
BL3640-V1 8~16V 12 4769 0.16 146.7 4006 0.818
6.028
917 4.271
BL3640-V2 8~26V 18 7068 0.19 211.93 6008 1.071 13.055 1412.4 6.066
BL3640-V3 8~26V 24 8235 0.247 288.2 6835 1.186 20.205 1695.4 5.769
BL3650-S01 8~26V 12 5300 0.46 239.794 4600 1.53 11.35 793.8712 2.5
BL3650-S02 8~26V 24 13800 0.32 306.12 11360 1.99 35.69 1058.155 3
BL3650-S03 8~26V 24 4327 0.18 459.18 3714 1.01 17.49 3232.627 2.5
BL3650-S04 8~26V 24 19400 0.44 183.672 18080 1.84 34.09 774.4836 3
BL3650-S05 8~26V 24 28518 0.64 32.37 23172 4.73 78.56 171.42 6
BL3657-S01 8~16V 12 4154 0.19
196.9
3448 0.904 6.963 1158.3 4.405
BL3657-S02 8~26V 24 6382 0.22 267 5425 1.174 14.85 1779.7 6.604
BL3657-S03 8~26V 24 8610 0.28 384.6 7230 1.572 28.53 2403.9 8.342
Характеристика: CW и CCW, функция сигнала доступна, блокировка ротора, плавное регулирование скорости, низкий уровень шума, низкий уровень электромагнитных помех, длительный срок службы 3000-50000 часов

Примечание. Данные в этой типовой спецификации предназначены для других определенных клиентов. Напряжение, номинальный крутящий момент, скорость, ток, мощность и удлинитель вала могут быть изменены в соответствии с требованиями заказчика.

БЕЗЩЕТОЧНЫЙ ПИТАНИЯ интеграции с винт против

2014’ New product BRUSHLESS POWER SUPPLY INTEGRATE WITH SCREW COUNTER

(WITH CE/UL CERTIFICATED)(6 PIN) ~  Function Upgrade — V3.0

2014’ New product BRUSHLESS POWER SUPPLY INTEGRATE WITH SCREW COUNTER

(WITH CE/UL CERTIFICATED)(6 PIN) ~  Function Upgrade — V3.0

Model # SP-BC40HL501T/C6         

                                                 ** New Arrival **

Model #

SP-BC40HL501T/C6

Input Voltage

AC 100-240V, 50/60HZ

Output Voltage

DC 40V/32V/24V  5.5A

Count

1- 99

Count Method

Count-up / Count-down

Reverse Resuming

ON / OFF

Work with Sensor

ON / OFF

GATE Sensor

ON (2 Sensor) / OFF (1 Sensor)

Slow-Start Time Adjustable

0- 9.9 seconds

Slow-Start Speed Adjustable

Lo: 100%

L1-L9: 35%-85% Rated speed

Running Time Limit — LO

0.0- 9.9 seconds

Running Time Limit — HI

0.0- 9.9 seconds

Reminder Mode

On / OFF / FF / EF

with LED and buzzer

Auto ZERO

ON / OFF

Screwdriver Control

HI / LO: Slow-Start

Dimensions

247x130x100mm

Weight

2.4 kgs

* POWER SUPPLY WITH CE CERTIFICATED

 

* Recommend: To be ordered with the screwdriver together

Suitable Model: EA-BN203 ~ EA-BN650

EA-BAN960 ~ BTN9180

0.2~180kg/cm (0.02~18 Nm)

Features:

* Convenience design combine power supply and screw counter.

 

* Compatible with PLC based process control system; accurate counting on screw fastening.

 

* Auto leaning function built-in could judge the best setting value.

 

* Able to setting running speed & timing by Slow-Start function.

 

* Selection on auto-reset retrieval or manual reset retrieval.

 

* Enhances the auto-identified screw fastening time mode, allow user to aim at simulating the duration of specific screw fastening.

 

* Displaying the number of unfinished screw counts, user can add external sensor switch to prevent operation error.

 

* Buzzer alert while complete a fastening cycle. Internal signal for detecting screw count is also able to connect external devices.

 

* Capable with output and input signal; accurate calculation through the signal of sensor to prevent improper operation. Suitable for semi or full automatic production line.

 

В чем разница между щеточными и бесщеточными двигателями? — Worx Tools Russia

Все чаще на просторах интернет-магазинов можно найти инструменты с двумя типами двигателей. Инструменты и садовая техника WORX также не отстают от современных трендов при производстве техники, так что на нашем сайте вы тоже можете найти специальную характеристику двигателя — щеточный или бесщеточный. Так что же это за характеристика, на что она влияет и в чем принципиальные отличия инструментов с тем или иным двигателем? Давайте разбираться.

Устройство и принцип действия щеточного двигателя

Щеточный двигатель по-другому еще называется коллекторным. Состоит двигатель из нескольких важных частей.

Ротор — по-другому, якорь. Как раз он вращается внутри и преобразует электрическую энергию в механическую. Якорь обмотан медной проволокой (обмоткой) с разных сторон ротора. За счет прохождения тока через проволоку создается магнитное поле, которое в свою очередь и создает вращение элемента.

На обмотке в бесщеточном двигателе установлен коммутатор, который используется для переключения с одной обмотки на другую, что позволяет менять направление вращения ротора. Этот коммутатор и есть коллектор, от которого взял свое название двигатель.

Чтобы напряжение передалось на обмотки, а ток прошел через коллектор в двигатель устанавливаются специальные щетки. Щетки обычно состоят из графита; они всегда контактируют с коммутатором и обеспечивают подачу энергии к катушкам с обмоткой. Есть две щетки, и каждая из них подключается к противоположному полюсу батареи. Это гарантирует, что при вращении ротора ток, протекающий к катушкам, постоянно меняет направление. Это приводит к необходимому изменению магнитного поля, которое позволяет ротору продолжать вращаться.


Все вышеописанные элементы установлены в статор. Статор — неподвижных элемент двигателя, в котором могут быть либо еще одна катушка с проволокой, либо постоянный магнит. За счет того или другого элемента и создается магнитное поле обратной полярности ротору, из-за чего тот вращается.

Коллекторные двигатели могут работать от переменного напряжения, так как при смене полярности ток в обмотках возбуждения и якоря также меняет направление, в результате чего вращательный момент не меняет своего направления.

Плюсы и минусы щеточного двигателя

Так мы с вами вкратце разобрались с устройством щеточного двигателя. Теперь в чем же его плюсы и минусы?

Плюсы

  1. Первым плюсом инструментов со щеточными двигателями стоит отметить более низкую стоимость в отличие бесщеточных. Это связано с технологиями производства и более бюджетными материалами.
  2. Вторым плюсом специалисты отмечают упрощенную конструкцию двигателя, что влияет на стоимость ремонта. Проще поменять щетки, чем весь мотор в целом.
  3. Также к плюсам можно отнести относительно малый вес и размер инструментов.

Минусы

  1. На высоких оборотах увеличивается трение щёток. Отсюда вытекает проблема их быстрого износа. Помимо износа самих щеток, в процессе работы они стираются. Стертый графит может засорить коллектор и привести в полную негодность инструмент.
  2. Также к минусам можно отнести более низкую мощность щеточных инструментов, в отличие от бесщеточных моделей. Это связано с тем, что щеточные двигатели физически не могут выдавать мощность выше 3 000 об./мин. Но такой мощности вполне достаточно для домашнего обихода.
  3. Еще одним минусом щеточных двигателей мы можем отметить наличие искрения во время работ. Обратите внимание, что при запуске инструмента щетки трутся о коллектор и создают видимые искры. Это значит, что работать щеточными инструментами нужно более аккуратно — убирать на расстояние все возможные легковоспламеняющиеся вещества и предметы, а также периодически делать перерывы в работе, во избежание перегрева двигателя.
  4. Последним минусом отметим не очень высокий КПД инструментов с коллекторным двигателем — всего 60%. Это значит, что инструменты несколько хуже справляются с прочными материалами (например, с металлом) и выполняют меньший объем работы за то же время, что бесщеточный инструмент.

Устройство и принцип действия бесщеточного двигателя

Теперь давайте разберем принцип работы бесщеточного двигателя. Как понятно из названия, его принципиальное отличие в отсутствии щеток. Но как же он тогда работает? Как нужная энергия поступает в двигатель?

В устройстве бесщеточного двигателя также присутствует ротор и статор — основные элементы любого мотора. Но при этом отсутствует коллектор, соответственно и двигатель по-другому называется бесколлекторным. Если у щеточного двигателя работа происходит за счет электро-механической смены полярности, то в бесщеточном двигателе все работает благодаря электромагнитной индукции. Также отличается местоположение обмотки — здесь она располагается на статоре, в отличие от предыдущего вида двигателя.

Вместо щеток и коллектора в бесщеточном двигателе установлены датчики Холла и контроллер, который контролирует подачу напряжения на катушки для создания индуктивности, а также положение ротора и скорость его вращения.

Когда плата подает на обмотку ток, создается тоже противоположное магнитное поле, и магниты на роторе начинают вращаться.


Еще одной особенностью бесщеточных двигателей нужно назвать их типы. Двигатели бывают двух типов — синхронный и асинхронный. В синхронном двигателе частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля — то есть один оборот ротор совершает после одного полного прохождения тока через катушку. А в асинхронном двигателе обратная ситуация — частота вращений ротора меньше, чем частота вращения магнитного поля. То есть ток проходит через катушку быстрее.

Плюсы и минусы бесщеточного двигателя

Если с устройством бесщеточного двигателя мы разобрались, то теперь давайте рассмотрим положительные и отрицательные стороны инструментов с бесщеточными моторами.

Плюсы:

  1. У инструментов с бесщеточным двигателем отсутствуют многие проблемы, которые встречаются у щеточных моделей. Так, первым плюсом специалисты отмечают бо́льшую износостойкость инструментов. Ввиду отсутствия щеток не создается трение внутри двигателя, соответственно нет внутренних загрязнений. Также отсутствие щеток снижает пожароопасность инструмента — при работе нет искрения, а значит можно работать практически в любых условиях.
  2. Вторым плюсом стоит отметить упрощенную регулировку крутящего момента — в отличие от щеточных моделей, у бесколлекторных инструментов достаточно просто нажать соответствующую кнопку на инструменте. Причем регулировка может иметь до 15 уровней и переключаться в одно мгновение.
  3. Одним из ключевых преимуществ бесщеточных моделей нужно отметить экономию расходуемой энергии. Этот пункт особенно актуален для аккумуляторных инструментов. Благодаря экономии инструменты работают до 50% дольше, чем модели со щеточным двигателем. Также КПД бесколлекторных инструментов намного выше — инструмент выполняет 90% поставленных задач, против 60% у коллекторных моделей. Это значит, что бесщеточными инструментами можно работать практически с любым материалом без потери мощности.
  4. Помимо вышеуказанных преимуществ инструментов с бесщеточным двигателем, они еще могут разгоняться до максимальных показателей и имеют быстрый запуск сразу с больших скоростей, чем не могут похвастаться щеточные инструменты.

Минусы:

Но не бывает все настолько радужно. Даже у инструментов с бесщеточными двигателями есть и свои недостатки. Так сказать, ложка дегтя в бочке меда.

  1. К минусам, в первую очередь стоит отнести стоимость инструментов. Техника с бесщеточным мотором в цене дороже, чем упрощенные модели со щеточным двигателем.
  2. Вторым недостатком бесколлекторных инструментов может быть сложное и дорогое техническое обслуживание. Бесщеточный двигатель — технологичное устройство, для работы с которым нужны знания в микроэлектронике. К счастью, в сотрудники наших сервисных центров знают и умеют обслуживать бесколлекторные двигатели.

Итоги сравнения щеточного и бесщеточного двигателей

Если сравнивать инструменты с разными видами двигателей, то можно смело сказать, что техника с бесщеточным двигателем надежнее и мощнее. Но нужно учитывать тот факт, что ориентирована такая техника больше на профессиональные работы. В быту же и инструменты со щеточным двигателем отлично справятся со своими задачами. Потому перед покупкой инструмента заранее определите цели, для которых вы будете использовать инструменты.

В ассортименте компании WORX есть инструменты и со щеточными и с бесщеточными двигателями. Чтобы определить какой именно тип двигателя установлен в инструменте, обратите внимание на иллюстрацию в карточке товара — в бесщеточных моделях есть специальная пометка «BRUSHLESS MOTOR».

Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока

Понимание принципа и применения высокоэффективных двигателей: 1 из 3

Двигатель преобразует подаваемую электрическую энергию в механическую. Обычно используются различные типы двигателей. Среди них бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) отличаются высоким КПД и отличной управляемостью, и они широко используются во многих приложениях. Двигатель BLDC имеет преимущества в энергосбережении по сравнению с другими типами двигателей.

Двигатели силовые агрегаты

Когда инженеры сталкиваются с проблемой проектирования электрического оборудования для выполнения механических задач, они могут подумать о том, как электрические сигналы преобразуются в энергию.Таким образом, исполнительные механизмы и двигатели относятся к устройствам, преобразующим электрические сигналы в движение. Двигатели обменивают электрическую энергию на механическую.

Самый простой тип двигателя — щеточный двигатель постоянного тока. В этом типе двигателя электрический ток проходит через катушки, которые расположены в фиксированном магнитном поле. Ток создает магнитные поля в катушках; это заставляет узел катушки вращаться, поскольку каждая катушка отталкивается от аналогичного полюса и тянется к противоположному полюсу фиксированного поля.Чтобы поддерживать вращение, необходимо постоянно реверсировать ток — так, чтобы полярность катушки постоянно менялась, заставляя катушки продолжать «преследовать» разные фиксированные полюса. Питание катушек подается через неподвижные токопроводящие щетки, которые контактируют с вращающимся коммутатором; именно вращение коммутатора вызывает изменение направления тока в катушках. Коммутатор и щетки являются ключевыми компонентами, отличающими щеточный двигатель постоянного тока от других типов двигателей. На рисунке 1 показан общий принцип работы щеточного двигателя.

Рисунок 1: Работа щеточного двигателя постоянного тока.

Неподвижные щетки подают электроэнергию на вращающийся коммутатор. Когда коммутатор вращается, он постоянно меняет направление тока в катушках, меняя полярность катушек, так что катушки поддерживают правое вращение. Коммутатор вращается, потому что он прикреплен к ротору, на котором установлены катушки.

Общие типы двигателей

Двигатели

различаются по типу мощности (переменного или постоянного тока) и способу создания вращения (Рисунок 2).Ниже мы кратко рассмотрим особенности и способы использования каждого типа.

Рисунок 2: Различные типы двигателей

Электродвигатели постоянного тока

с щеткой, отличающиеся простой конструкцией и легким управлением, широко используются для открытия и закрытия лотков для дисков. В автомобилях они часто используются для закрывания, выдвижения и установки боковых окон с электроприводом. Низкая стоимость этих двигателей делает их пригодными для множества применений. Однако одним из недостатков является то, что щетки и коммутаторы имеют тенденцию к относительно быстрому износу в результате их постоянного контакта, что требует частой замены и периодического обслуживания.

Шаговый двигатель приводится в действие импульсами; он поворачивается на определенный угол (шаг) с каждым импульсом. Поскольку вращение точно контролируется количеством полученных импульсов, эти двигатели широко используются для выполнения позиционных регулировок. Они часто используются, например, для управления подачей бумаги в факсимильных аппаратах и ​​принтерах, поскольку эти устройства подают бумагу с фиксированными шагами, которые легко коррелируют с количеством импульсов. Паузу также можно легко контролировать, поскольку вращение двигателя мгновенно прекращается при прерывании импульсного сигнала.

У синхронных двигателей вращение синхронно с частотой питающего тока. Эти двигатели часто используются для привода вращающихся противней в микроволновых печах; редукторы в моторном блоке можно использовать для получения подходящей скорости вращения для нагрева пищи. Скорость вращения асинхронных двигателей также зависит от частоты; но движение не синхронное. В прошлом эти двигатели часто использовались в электрических вентиляторах и стиральных машинах.

Обычно используются различные типы двигателей.На этом занятии мы рассмотрим преимущества и применение бесщеточных двигателей постоянного тока.

Почему двигатели BLDC вращаются?

Как следует из названия, в бесщеточных двигателях постоянного тока щетки не используются. В щеточных двигателях щетки подают ток через коммутатор в катушки на роторе. Так как же бесщеточный двигатель передает ток на катушки ротора? Это не так — потому что катушки не расположены на роторе. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит; Катушки не вращаются, а вместо этого фиксируются на статоре.Поскольку катушки не двигаются, нет необходимости в щетках и коммутаторе. (См. Рисунок 3.)

В щеточном двигателе вращение достигается за счет управления магнитными полями, создаваемыми катушками на роторе, в то время как магнитное поле, создаваемое неподвижными магнитами, остается фиксированным. Чтобы изменить скорость вращения, вы меняете напряжение на катушках. В двигателе BLDC вращается постоянный магнит; вращение достигается за счет изменения направления магнитных полей, создаваемых окружающими неподвижными катушками.Чтобы контролировать вращение, вы регулируете величину и направление тока в этих катушках.

Рисунок 3: Двигатель BLDC.

Поскольку ротор представляет собой постоянный магнит, ему не нужен ток, что устраняет необходимость в щетках и коммутаторе. Ток в неподвижных катушках контролируется извне.

Преимущества двигателей BLDC

Двигатель BLDC с тремя катушками на статоре будет иметь шесть электрических проводов (по два на каждую катушку), отходящих от этих катушек.В большинстве вариантов реализации три из этих проводов будут соединены внутри, а три оставшихся провода отходят от корпуса двигателя (в отличие от двух проводов, отходящих от щеточного двигателя, описанного ранее). Электропроводка в корпусе двигателя BLDC более сложна, чем простое соединение положительной и отрицательной клемм силового элемента; мы более подробно рассмотрим, как работают эти моторы, во второй части этой серии. В заключение мы рассмотрим преимущества двигателей BLDC.

Одним из больших преимуществ является эффективность, так как эти двигатели могут непрерывно управлять с максимальной силой вращения (крутящим моментом).Щеточные двигатели, напротив, достигают максимального крутящего момента только в определенных точках вращения. Для того, чтобы щеточный двигатель обеспечивал такой же крутящий момент, как и бесщеточная модель, необходимо использовать более крупные магниты. Вот почему даже небольшие двигатели BLDC могут обеспечивать значительную мощность.

Второе большое преимущество — связанное с первым — это управляемость. Двигателями BLDC можно управлять с помощью механизмов обратной связи, чтобы обеспечить точный требуемый крутящий момент и скорость вращения. Прецизионное управление, в свою очередь, снижает потребление энергии и тепловыделение, а в случаях, когда двигатели питаются от батареи, продлевает срок службы батареи.

Двигатели

BLDC также отличаются высокой прочностью и низким уровнем электрического шума благодаря отсутствию щеток. В щеточных двигателях щетки и коллектор изнашиваются в результате непрерывного движущегося контакта, а также вызывают искры в местах контакта. Электрический шум, в частности, является результатом сильных искр, которые имеют тенденцию возникать в областях, где щетки проходят через зазоры в коммутаторе. Вот почему двигатели BLDC часто считаются предпочтительными в приложениях, где важно избегать электрических шумов.

Идеальное применение для двигателей BLDC

Мы убедились, что двигатели BLDC обладают высокой эффективностью и управляемостью, а также имеют длительный срок службы. Так для чего они нужны? Благодаря своей эффективности и долговечности они широко используются в устройствах, которые работают непрерывно. Они давно используются в стиральных машинах, кондиционерах и другой бытовой электронике; а в последнее время они появляются в вентиляторах, где их высокая эффективность способствовала значительному снижению энергопотребления.

Они также используются для привода вакуумных машин. В одном случае изменение программы управления привело к значительному скачку скорости вращения — пример превосходной управляемости, обеспечиваемой этими двигателями.

Двигатели

BLDC также используются для вращения жестких дисков, где их надежность обеспечивает надежную работу приводов в течение длительного времени, а их энергоэффективность способствует снижению потребления энергии в той области, где это становится все более важным.

На пути к более широкому использованию в будущем

Мы можем ожидать, что в будущем двигатели BLDC будут использоваться в более широком диапазоне приложений.Например, они, вероятно, будут широко использоваться для управления сервисными роботами — небольшими роботами, которые предоставляют услуги не только в производстве, но и в других областях. Можно подумать, что шаговые двигатели больше подходят для этого типа приложений, где для точного управления позиционированием можно использовать импульсы. Но двигатели BLDC лучше подходят для управления силой. А с шаговым двигателем, чтобы удерживать такую ​​конструкцию, как рука робота, потребуется относительно большой и непрерывный ток. Для двигателя BLDC все, что потребуется, — это ток, пропорциональный внешней силе, что обеспечивает более энергоэффективное управление.Двигатели BLDC могут также заменить простые щеточные двигатели постоянного тока в тележках для гольфа и мобильных тележках. Помимо большей эффективности, двигатели BLDC также могут обеспечивать более точное управление, что, в свою очередь, может еще больше продлить срок службы батарей.

Двигатели

BLDC также идеально подходят для дронов. Их способность обеспечивать точное управление делает их особенно подходящими для многороторных беспилотных летательных аппаратов, где положение беспилотника регулируется путем точного управления скоростью вращения каждого ротора.

На этом занятии мы увидели, как двигатели BLDC обеспечивают превосходную эффективность, управляемость и долговечность.Но тщательный и надлежащий контроль необходим для полного использования потенциала этих двигателей. На следующем занятии мы рассмотрим, как работают эти двигатели.

Список модулей

  1. Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока
  2. Управление двигателями BLDC
  3. Решения Renesas для управления двигателями BLDC

Произошла ошибка

Повторите попытку позже или попробуйте нашу домашнюю страницу еще раз.
Bitte versuchen Sie es später oder schauen Sie ob die Homepage funktioniert.

Ошибка: E1020

Австралия Электронная почта

Максон Мотор Австралия Пти Лтд

Unit 1, 12-14 Beaumont Road
Гора Куринг-Гай Новый Южный Уэльс 2080
Австралия

Benelux Электронная почта

Максон Мотор Бенелюкс Б.В.

Йосинк Колквег 38
7545 PR Enschede
Нидерланды

Китай Электронная почта

maxon motor (Suzhou) Co., Ltd

江兴东路1128号1号楼5楼
215200 江苏吴江
中国

Germany E-Mail

maxon motor gmbh

Truderinger Str. 210
81825 München
Deutschland

India E-Mail

maxon precision motor India Pvt. Ltd.

Niran Arcade, No.563/564
New BEL Road,
RMV 2nd Stage
Bangalore – 560 094
India

Italy E-Mail

maxon motor italia S.r.l.

Società Unipersonale
Via Sirtori 35
20017 Rho MI
Italia

Japan E-Mail

マクソンジャパン株式会社

東京都新宿区新宿 5-1-15
〒 160-0022
日本

Korea E-Mail

㈜맥슨모터코리아

서울시 서초구
반포대로 14길 27, 한국 137-876

Portugal E-Mail

maxon motor ibérica s.

C / Polo Norte № 9
28850 Торрехон-де-Ардос
Испания

Швейцария Электронная почта

максон мотор аг

Брюнигштрассе 220
Постфах 263
6072 Sachseln
Schweiz

Испания Электронная почта

maxon motor ibérica s.a. Испания (Барселона)

C / Polo Norte № 9
28850 Торрехон-де-Ардос
Испания

Тайвань Электронная почта

maxon motor Тайвань

8F.-8 №16, переулок 609 сек. 5
П. 5, Chongxin Rd.
Sanchong Dist.
Нью-Тайбэй 241
臺灣

Великобритания, Ирландия Электронная почта

максон мотор великобритания, лтд

Maxon House, Hogwood Lane
Finchampstead
Беркшир, RG40 4QW
Соединенное Королевство

США (Восточное побережье) Электронная почта

Прецизионные двигатели maxon, inc.

125 Девер Драйв
Тонтон, Массачусетс 02780
США

США (Западное побережье) Электронная почта

Прецизионные двигатели maxon, inc.

1065 East Hillsdale Blvd,
Люкс 210
Фостер-Сити, Калифорния 94404
США

Франция Электронная почта

максон Франция

201 — 715 rue du Chat Botté
ZAC des Malettes
01700 Beynost
Франция

Бесщеточные двигатели постоянного тока против щеточных двигателей постоянного тока: когда и почему выбирать один вместо другого | Статья

.

СТАТЬЯ

Пит Миллетт

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность


Введение

Во многих приложениях управления движением используются двигатели постоянного тока с постоянными магнитами.Поскольку проще реализовать системы управления с использованием двигателей постоянного тока по сравнению с двигателями переменного тока, они часто используются, когда необходимо контролировать скорость, крутящий момент или положение.

Существует два типа обычно используемых двигателей постоянного тока: щеточные двигатели и бесщеточные двигатели (или двигатели постоянного тока с BLDC). Как следует из их названия, щеточные двигатели постоянного тока имеют щетки, которые используются для коммутации двигателя, чтобы заставить его вращаться. Бесщеточные двигатели заменяют механическую функцию коммутации электронным управлением.

Во многих приложениях можно использовать щеточный или бесщеточный двигатель постоянного тока.Они работают на основе тех же принципов притяжения и отталкивания между катушками и постоянными магнитами. У обоих есть преимущества и недостатки, из-за которых вы можете выбрать один из них, в зависимости от требований вашего приложения.

Щеточные двигатели постоянного тока

Щеточные двигатели постоянного тока (изображение: maxon group)

В двигателях постоянного тока

для создания магнитного поля используются намотанные катушки из проволоки. В щеточном двигателе эти катушки могут свободно вращаться, приводя в движение вал — они являются частью двигателя, называемой «ротором».Обычно катушки намотаны вокруг железного сердечника, хотя есть также электродвигатели с щеточным покрытием, которые не имеют сердечника, в которых обмотка является самоподдерживающейся.

Неподвижная часть двигателя называется «статором». Постоянные магниты используются для создания постоянного магнитного поля. Обычно эти магниты расположены на внутренней поверхности статора вне ротора.

Для создания крутящего момента, который заставляет ротор вращаться, магнитное поле ротора должно непрерывно вращаться, так что это поле притягивает и отталкивает фиксированное поле статора.Чтобы поле вращалось, используется ползунковый электрический переключатель. Переключатель состоит из коммутатора, который обычно представляет собой сегментированный контакт, установленный на роторе, и неподвижных щеток, установленных на статоре.

По мере вращения ротора коммутатор постоянно включает и выключает различные наборы обмоток ротора. Это заставляет катушки ротора постоянно притягиваться и отталкиваться от неподвижных магнитов статора, что заставляет ротор вращаться.

Поскольку существует некоторое механическое трение между щетками и коллектором — и поскольку это электрический контакт, он обычно не подлежит смазке — происходит механический износ щеток и коллектора в течение всего срока службы двигателя.Этот износ в конечном итоге достигнет точки, когда двигатель перестанет работать. Многие щеточные двигатели, особенно большие, имеют сменные щетки, обычно сделанные из угля, которые предназначены для поддержания хорошего контакта при износе. Эти двигатели требуют периодического обслуживания. Даже со сменными щетками в конечном итоге изнашивается коммутатор до такой степени, что необходимо заменить двигатель.

Для приведения в действие щеточного двигателя на щетки подается постоянное напряжение, которое пропускает ток через обмотки ротора, заставляя двигатель вращаться.

В случаях, когда необходимо вращение только в одном направлении и не нужно контролировать скорость или крутящий момент, для щеточного двигателя не требуется никакой приводной электроники. В таких приложениях напряжение постоянного тока просто включается и выключается, чтобы двигатель работал или останавливался. Это типично для недорогих приложений, таких как моторизованные игрушки. Если необходимо реверсирование, это можно сделать с помощью двухполюсного переключателя.

Для облегчения управления скоростью, крутящим моментом и направлением используется «H-мост», состоящий из электронных переключателей — транзисторов, IGBT или MOSFET — позволяющих двигателю вращаться в любом направлении.Это позволяет подавать напряжение на двигатель любой полярности, что заставляет двигатель вращаться в противоположных направлениях. Скорость или крутящий момент двигателя можно контролировать с помощью широтно-импульсной модуляции одного из переключателей.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока (изображение maxon group)

Бесщеточные двигатели постоянного тока работают по тому же принципу магнитного притяжения и отталкивания, что и щеточные двигатели, но сконструированы несколько иначе. Вместо механического коммутатора и щеток магнитное поле статора вращается с помощью электронной коммутации.Это требует использования активной управляющей электроники.

В бесщеточном двигателе к ротору прикреплены постоянные магниты, а к статору прикреплены обмотки. Бесщеточные двигатели могут быть сконструированы с ротором внутри, как показано выше, или с ротором на внешней стороне обмоток (иногда называемый двигателем с опережением).

Число обмоток, используемых в бесщеточном двигателе, называется числом фаз. Хотя бесщеточные двигатели могут быть сконструированы с различным числом фаз, трехфазные бесщеточные двигатели являются наиболее распространенными.Исключение составляют небольшие охлаждающие вентиляторы, которые могут использовать только одну или две фазы.

Три обмотки бесщеточного двигателя соединены по схеме «звезда» или «треугольник». В любом случае к двигателю подключаются три провода, а технология привода и форма сигнала идентичны.

Трехфазные двигатели могут быть сконструированы с различными магнитными конфигурациями, называемыми полюсами. Самые простые трехфазные двигатели имеют два полюса: ротор имеет только одну пару магнитных полюсов: северный и южный.Двигатели также могут быть построены с большим количеством полюсов, что требует большего количества магнитных секций в роторе и большего количества обмоток в статоре. Более высокое количество полюсов может обеспечить более высокую производительность, хотя очень высокие скорости лучше достигаются с меньшим количеством полюсов.

Чтобы привести в действие трехфазный бесщеточный двигатель, каждая из трех фаз должна иметь возможность приводиться либо к входному напряжению питания, либо к заземлению. Для этого используются три схемы «полумоста», каждая из которых состоит из двух переключателей.Переключатели могут быть биполярными транзисторами, IGBT или MOSFET, в зависимости от требуемого напряжения и тока.

Существует ряд методов привода, которые можно использовать для трехфазных бесщеточных двигателей. Самый простой из них называется трапециевидной, блочной или 120-градусной коммутацией. Трапецеидальная коммутация в чем-то похожа на метод коммутации, используемый в щеточном двигателе постоянного тока. В этой схеме в любой момент времени одна из трех фаз соединена с землей, одна остается разомкнутой, а другая приводится в действие напряжением питания.Если требуется управление скоростью или крутящим моментом, обычно фаза, подключенная к источнику питания, имеет широтно-импульсную модуляцию. Поскольку фазы переключаются скачкообразно в каждой точке коммутации, а вращение ротора является постоянным, существует некоторое изменение крутящего момента (так называемая пульсация крутящего момента) при вращении двигателя.

Для повышения производительности можно использовать другие методы коммутации. Синусоидальная или 180-градусная коммутация постоянно пропускает ток через все три фазы двигателя. Электроника привода генерирует синусоидальный ток через каждую фазу, каждая из которых смещена на 120 градусов относительно другой.Этот приводной метод сводит к минимуму пульсации крутящего момента, а также акустический шум и вибрацию и часто используется для высокопроизводительных или высокоэффективных приводов.

Для правильного вращения поля управляющая электроника должна знать физическое положение магнитов на роторе относительно статора. Часто информацию о положении получают с помощью датчиков Холла, установленных на статоре. Когда магнитный ротор вращается, датчики Холла улавливают магнитное поле ротора. Эта информация используется электроникой привода для пропускания тока через обмотки статора в такой последовательности, которая вызывает вращение ротора.

Используя три датчика Холла, трапецеидальную коммутацию можно реализовать с помощью простой комбинационной логики, поэтому не требуется сложной управляющей электроники. Другие методы коммутации, такие как коммутация синуса, требуют немного более сложной управляющей электроники и обычно используют микроконтроллер.

Помимо обеспечения обратной связи по положению с помощью датчиков Холла, существуют различные методы, которые можно использовать для определения положения ротора без датчиков. Самый простой — это контролировать обратную ЭДС на незадействованной фазе, чтобы определить магнитное поле относительно статора.Более сложный алгоритм управления, называемый полевым управлением или FOC, вычисляет положение на основе токов ротора и других параметров. FOC обычно требует довольно мощного процессора, так как есть много вычислений, которые нужно выполнять очень быстро. Это, конечно, дороже, чем простой метод трапецеидального управления.

Щеточные и бесщеточные двигатели: преимущества и недостатки

В зависимости от области применения могут быть причины, по которым вы можете использовать бесщеточный двигатель вместо щеточного двигателя.В следующей таблице приведены основные преимущества и недостатки каждого типа двигателя:

Мотор с щеткой Бесщеточный двигатель
Срок службы Короткое (износ щеток) Длинный (без щеток)
Скорость и ускорение Средний Высокая
КПД Средний Высокая
Электрический шум Шумный (искрение втулки) Тихий
Акустический шум и пульсация крутящего момента Плохо Среднее (трапециевидное) или хорошее (синусоидальное)
Стоимость Самый низкий Средний (дополнительная электроника)

Срок службы

Как упоминалось ранее, одним из недостатков щеточных двигателей является механический износ щеток и коллектора.В частности, угольные щетки являются жертвой, и во многих двигателях они предназначены для периодической замены в рамках программы технического обслуживания. Мягкая медь коллектора также медленно изнашивается щетками и в конечном итоге достигает точки, когда двигатель больше не работает. Поскольку бесщеточные двигатели не имеют подвижных контактов, они не страдают от этого износа.

Скорость и ускорение

Скорость вращения щеточных двигателей может быть ограничена щетками и коммутатором, а также массой ротора.На очень высоких скоростях контакт щетки с коммутатором может стать неустойчивым, и искрение щетки возрастет. В большинстве щеточных двигателей также используется сердечник из многослойного железа в роторе, что придает им большую инерцию вращения. Это ограничивает скорость разгона и замедления двигателя. Можно построить бесщеточный двигатель с очень мощными редкоземельными магнитами на роторе, что минимизирует инерцию вращения. Конечно, это увеличивает стоимость.

Электрический шум

Щетки и коммутатор образуют своего рода электрический выключатель.Когда двигатель вращается, переключатели размыкаются и замыкаются, в то время как значительный ток проходит через обмотки ротора, которые являются индуктивными. Это приводит к возникновению дуги на контактах. Это создает большой электрический шум, который может попасть в чувствительные цепи. Возникновение дуги можно несколько смягчить, добавив конденсаторы или демпферы RC через щетки, но мгновенное переключение коммутатора всегда создает некоторый электрический шум.

Акустический шум

Щеточные двигатели имеют «жесткое переключение», то есть ток резко переключается с одной обмотки на другую.Создаваемый крутящий момент изменяется в зависимости от вращения ротора при включении и выключении обмоток. С помощью бесщеточного двигателя можно управлять токами обмоток таким образом, чтобы ток постепенно передавался от одной обмотки к другой. Это снижает пульсацию крутящего момента, которая представляет собой механическую пульсацию энергии на ротор. Пульсации крутящего момента вызывают вибрацию и механический шум, особенно при низких оборотах ротора.

Стоимость

Поскольку бесщеточные двигатели требуют более сложной электроники, общая стоимость бесщеточного привода выше, чем стоимость щеточного двигателя.Несмотря на то, что бесщеточный двигатель проще в изготовлении, чем щеточный двигатель, поскольку в нем отсутствуют щетки и коммутатор, технология щеточного двигателя является очень зрелой, а производственные затраты низкими. Ситуация меняется по мере того, как бесщеточные двигатели становятся все более популярными, особенно в больших объемах, таких как автомобильные двигатели. Кроме того, стоимость электроники, такой как микроконтроллеры, продолжает снижаться, что делает бесщеточные двигатели более привлекательными.

Сводка

Из-за снижения затрат и повышения производительности бесщеточные двигатели становятся все более популярными во многих сферах применения.Но все же есть места, где щеточные двигатели имеют больше смысла.

Многое можно узнать, изучив применение бесщеточных двигателей в автомобилях. По состоянию на 2020 год большинство двигателей, которые работают, когда автомобиль работает, — например, насосы и вентиляторы — перешли от щеточных двигателей к бесщеточным двигателям для повышения их надежности. Добавленная стоимость двигателя и электроники более чем компенсирует меньшее количество отказов в полевых условиях и снижение требований к техническому обслуживанию.

С другой стороны, двигатели, которые используются нечасто, например, двигатели, приводящие в движение сиденья с электроприводом и электрические стеклоподъемники, остались преимущественно щеточными двигателями.Причина в том, что общее время работы в течение всего срока службы автомобиля очень мало, и очень маловероятно, что двигатели выйдут из строя в течение всего срока службы автомобиля.

По мере того, как стоимость бесщеточных двигателей и связанной с ними электроники продолжает снижаться, бесщеточные двигатели находят свое применение в приложениях, которые традиционно использовались щеточными двигателями. Еще один пример из автомобильного мира: в двигателях регулировки сиденья в высокопроизводительных платах используются бесщеточные двигатели, поскольку они производят меньше акустического шума.

Получить техническую поддержку

Бесщеточные двигатели постоянного тока | Двигатели BLDC от NANOTEC

Бесщеточные двигатели постоянного тока, сокращенно двигатели BLDC, несмотря на свое название, являются трехфазными синхронными машинами: ротор следует магнитному вращающемуся полю, и движение синхронно с напряжением переменного тока, приложенным к обмоткам. Этот тип двигателя часто называют «бесщеточным двигателем постоянного тока», потому что во многих приложениях он заменяет двигатели постоянного тока щеточными (щеточные двигатели постоянного тока или коллекторные двигатели).В щеточном двигателе постоянного тока подается напряжение постоянного тока, генерирующее переменный ток, не зависящий от скорости, с помощью механического инвертора в двигателе — щеток.

Вместе с электронным контроллером привода, который берет на себя управление работой щеток и преобразует подаваемый постоянный ток в переменный, двигатель BLDC обеспечивает производительность, сравнимую с производительностью щеточного двигателя постоянного тока — без щеток, которые имеют ограниченный срок службы. Поэтому двигатели BLDC также называют двигателями EC (с электронной коммутацией), чтобы отличать их от двигателей с механической коммутацией и щетками.

Другой широко используемый термин — PMSM, что означает синхронный двигатель с постоянными магнитами. Здесь «постоянный магнит» используется, чтобы отличать себя от других синхронных двигателей, которые работают с обмоткой возбуждения на роторе, тогда как BLDC находится под постоянным напряжением. Другими словами, ротор двигателя создает магнитное поле с помощью постоянного магнита, даже если статор не находится под напряжением.

Термины PMSM и BLDC часто противопоставляются, чтобы различать двигатели PMSM с синусоидальным наведенным напряжением (противо-ЭДС) и двигатели BLDC с трапециевидным наведенным напряжением (см. Ниже).Сегодня большинство двигателей BLDC демонстрируют синусоидальную обратную ЭДС.

1. Конструкция / Типы

Большинство двигателей BLDC — это «двигатели с внутренним ротором», в которых ротор вращается постоянными магнитами на валу в неподвижном статоре с катушками. В двигателях с внешним ротором статор расположен внутри, а ротор состоит из вращающегося снаружи колоколообразного корпуса, в котором установлены магниты.

Преимущества двигателей с внутренним ротором заключаются в их низкой инерции ротора и превосходном рассеивании потерянного тепла.В отличие от двигателей с внешним ротором тепловыделяющие катушки изолированы от окружающей среды корпусом ротора и магнитами. Из-за высокого момента инерции ротора и того факта, что корпус ротора трудно сбалансировать, двигатели с внешним ротором не подходят для очень высоких скоростей вращения.

Соответственно, двигатели с внутренним ротором используются в большинстве промышленных приложений. Двигатели с внешним ротором демонстрируют свои преимущества в массовом производстве, поскольку их производство дешевле.Они также могут быть короче и обычно имеют более низкий крутящий момент в состоянии покоя, а также более высокий крутящий момент — благодаря большему диаметру ротора при той же магнитной силе.

Оба двигателя обычно изготавливаются с тремя фазами. Однако есть и конструкции с одной или двумя фазами. Далее будут рассмотрены только трехфазные двигатели BLDC, потому что Nanotec производит только их.

Двигатели с внутренним и внешним ротором производятся с шлицевыми обмотками; здесь обмоточный провод наматывается на полюсные наконечники статора (железный сердечник), что позволяет линиям магнитного поля обмотки вытекать и концентрироваться в определенной форме.Статор состоит из тонких, взаимно смещенных изолированных металлических пластин, чтобы свести к минимуму потери на вихревые токи.

Особый формат конструкции внутренних роторов, который особенно важен для очень маленьких двигателей, — это бесшумные двигатели BLDC. Его статоры состоят только из металлических пластин кольцевой формы, а с внутренней стороны прикреплена плоская, склеенная или герметизированная обмотка. Поскольку здесь нет железного сердечника, индуктивность двигателя очень мала, а ток в обмотках увеличивается быстро.Кроме того, значительно снижаются потери в стали, а двигатели имеют высокий КПД. При медленной работе отсутствие пульсаций крутящего момента положительно сказывается. В отличие от стандартных двигателей BLDC, магнитное поле не усиливается на полюсных наконечниках и отсутствует зубцовый момент. Этот тип конструкции особенно важен для двигателей диаметром менее 40 мм, поскольку их удельная мощность значительно выше, чем у щелевых двигателей. Это связано с тем, что в результате производства у щелевых двигателей относительно большая часть статора всегда остается пустой между обмотками.С другой стороны, у двигателей с неработающим двигателем это монтажное пространство может быть полностью заполнено медной обмоткой. Чем меньше диаметр двигателей, тем больше проявляется преимущество бесшумных двигателей.

2. Контроллер привода / Коммутация

Двигатель BLDC вращается, потому что постоянный магнит на роторе пытается выровняться в направлении магнитного поля, создаваемого электромагнитами статора. При этом крутящий момент достигает максимума, когда оба магнитных поля перпендикулярны друг другу.Тип контроллера привода различают двумя способами: по форме подачи питания на обмотки (блочно-синусоидальный) или по способам определения положения ротора. Необходимо определить положение ротора, потому что токи в обмотках должны быть синхронизированы для переключения таким образом, чтобы магнитное поле статора всегда было перпендикулярно магнитному полю ротора, то есть он продолжал вращаться с желаемой скоростью.

2.1 Блочная коммутация

Положение ротора можно легко определить с помощью датчиков Холла в двигателе.Затем они могут быть переключены соответствующим образом выровненным магнитом на роторе в то время, когда необходимо переключить обмотку. Таким образом, три обмотки соответствуют трем датчикам Холла; их состояния определяют, как должны быть подключены обмотки. Если три обмотки переключаются цифровым способом, то есть на обмотках отсутствует ток или полный ток, это называется блочной коммутацией. Эта комбинация датчиков Холла и коммутации блоков технически является самым простым методом приведения в действие двигателя BLDC. Недостатком этого метода является то, что магнитное поле статора из-за дискретного переключения не всегда перпендикулярно магнитному полю ротора.Это происходит из-за того, что выравнивание магнитного поля статора остается постоянным на 60 °, тогда как ротор вращается дальше до следующей точки переключения. Датчики Холла расположены таким образом, что магнитное поле статора в середине находится перпендикулярно между двумя точками переключения, что приводит к соответствующей угловой ошибке 30 ° в точках переключения. В результате крутящий момент на 13,4% (1 косинус [30 °]) ниже. Следовательно, при блочной коммутации на этом пике возникает пульсация крутящего момента, которая в шесть раз превышает частоту электрического вращения двигателя.Это приводит к вибрациям и шумам; особенно на малых оборотах двигатель не будет вращаться равномерно. Вот почему блочная коммутация не подходит для приложений, в которых двигатели должны — по крайней мере периодически — работать медленно (менее примерно 10% от номинальной скорости). В среднем пульсация крутящего момента вызывает потерю прибл. 4,5% крутящего момента, а также соответствующее ухудшение КПД по сравнению с термически эквивалентным оптимальным питанием обмоток.

2.2 Коммутация синуса

Оптимальной формой подачи питания является синусоидальная коммутация, при которой каждая обмотка двигателя получает питание с помощью синусоидальной волны, смещенной на 120 °, в результате чего создается непрерывно вращающееся магнитное поле статора с постоянной напряженностью. Как правило, если для определения положения ротора доступны только датчики Холла, можно также использовать синусоидальную коммутацию путем интерполяции между точками переключения. В большинстве случаев это напрямую приводит к значительному улучшению характеристик мотора.Однако в случае изменения нагрузки между двумя датчиками Холла синусоидальная волна не может быть скорректирована, что приводит к неправильному позиционированию магнитного поля. Это можно исправить только с помощью следующего сигнала датчика Холла.

Таким образом, для синусоидальной коммутации в идеале требуется система с более высоким разрешением для определения положения ротора. Обычно он состоит из оптического или магнитного кодировщика, который всегда с достаточной точностью определяет положение ротора и, соответственно, регулирует ток.

2.3 Полевое управление

Иногда управление, ориентированное на поле, все же отличается от синусоидальной коммутации; часто, однако, оба термина используются как синонимы. Эти термины используются взаимозаменяемо, поскольку синусоидальная коммутация, как описано выше, оптимально управляет магнитным полем статора.

Пока не учитывается, как работает сам регулятор тока, разница не будет очевидна в описании синусоидальной коммутации. Выше предполагалось, что будет генерироваться значение синусоидального тока, которое с достаточной скоростью будет вводиться в обмотку регулятором тока.Обе задачи, текущее значение (которое соответствует контуру управления крутящим моментом) и управление током обмоток, таким образом, обрабатываются отдельно в синусоидальной коммутации или, соответственно, выполняются отдельными контроллерами. Однако в этом случае регуляторы тока для обмоток получают с увеличением скорости значение тока, которое изменяется с более высокой частотой. В то же время необходимо компенсировать все более сильное влияние обратной ЭДС двигателя. Поскольку полоса пропускания регулятора тока имеет верхний предел, на более высоких скоростях могут наблюдаться фазовые сдвиги и искажения протекания тока, так что магнитное поле статора больше не перпендикулярно ротору.

Управление, ориентированное на поле, решает эту проблему, управляя вектором тока непосредственно во вращающейся системе координат ротора. Для этого измеренные токи трех фаз преобразуются посредством преобразования Кларка-Парка в двухосную систему координат ротора. Таким образом, значение крутящего момента больше не будет сначала преобразовываться в значения тока, как в случае с синусоидальной коммутацией для отдельных обмоток, каждая из которых затем управляется отдельно; но вместо этого он одновременно управляется в системе координат уровня тока ротора и ориентации магнитного поля.Затем рассчитываются токи, протекающие для отдельных обмоток (посредством обратного преобразования Кларка-Парка). С помощью этого метода управление не зависит от частоты и, даже при более высоких скоростях вращения, всегда будет производить оптимальный синусоидальный ток.

2.4 Бездатчиковое управление

Бездатчиковое управление — это не дополнительный метод управления, а скорее термин для методов, которые могут определять положение ротора без датчиков (например, датчики Холла, энкодеры).Эти методы можно условно разделить на два класса:

Простое бессенсорное управление основано на прямом измерении обратной ЭДС в соответствующей обмотке без напряжения. Однако по сравнению со стандартным управлением этот метод требует специального оборудования и нестабилен ниже прибл. 20% от номинальной скорости двигателя, так как измерительный сигнал слишком мал. Кроме того, этот метод работает только в сочетании с блочной коммутацией, потому что при синусоидальной коммутации все три катушки всегда находятся под напряжением.

Более сложные решения основаны на так называемом «отслеживании наблюдателя», которое воспроизводит значения, которые нельзя измерить напрямую, такие как скорость или обратная ЭДС, из других значений, измеряемых контроллером тока. Ядром системы этого типа является чрезвычайно точная модель двигателя, которая параллельно с фактическим двигателем вычисляет из известных входных значений, таких как установленный ШИМ, те значения, которые также измеряются, например, текущий уровень в обмотка. Затем рассчитанные значения сравниваются с измеренными значениями в каждом цикле.Из-за ошибки наблюдения, определенной с помощью этого метода, внутренние значения модели двигателя постоянно корректируются. С помощью этого метода также получается более точная оценка для значений, которые фактически не измеряются, таких как скорость. Хотя этот метод работает только потому, что реакция обмотки изменяется в зависимости от скорости из-за индуцированного напряжения, непосредственно измеренные значения могут быть легко измерены даже на низких скоростях. Результатом является «виртуальный кодировщик», который передает информацию о положении и скорости, начиная с определенной минимальной скорости, с той же точностью, что и реальный оптический или магнитный кодировщик.Как и в этом методе, обратная ЭДС не должна измеряться напрямую, ее также можно комбинировать с коммутацией синусоид или полевым управлением.

Общим для обоих бессенсорных методов является то, что на холостом ходу информация о положении ротора не доступна, поэтому требуется специальный метод запуска. Как и в случае с шаговым двигателем, двигатель работает в управляемом режиме в течение нескольких циклов коммутации, пока он не достигнет необходимой скорости, и измерение без датчиков может определить положение ротора.

3. Важные параметры

Скорость холостого хода Макс. частота вращения ненагруженного двигателя, определяемая в первую очередь постоянной напряжением
Ток холостого хода Ток на холостом ходу (потребление необходимо для преодоления трения)
Номинальная частота вращения / номинальный крутящий момент Расчетная рабочая точка
Максимальный крутящий момент Моментально достижимый крутящий момент, обычно 3-кратный номинальный крутящий момент в течение прибл.5 с, затем прекращение нагрева => I2T
Постоянная крутящего момента (Нм / А) Указывает взаимосвязь между крутящим моментом и током
Постоянная напряжения (В / об / мин) Наведенная обратная ЭДС на оборот
Бесщеточные двигатели постоянного тока

— Бесщеточный серводвигатель постоянного тока RapidPower ™ Xtreme

Бесщеточные двигатели постоянного тока ElectroCraft (BLDC) разработаны для обеспечения высокой производительности.Двигатели BLDC идеально подходят для приложений, где быстрое ускорение и высокие требуется точность. ElectroCraft Rapid Power и Rapid Power Plus Двигатели BLDC имеют эффективную, компактную конструкцию с высокой плотностью крутящего момента. определяется высоким крутящим моментом относительно размера рамы. Благодаря эффективному дизайну, скорость, точность и надежность, электродвигатели ElectroCraft BLDC используются в разнообразные критически важные медицинские, военные, автоматические и другие прецизионные приложения.Узнать больше & rtrif;

Просмотрите наши базовые семейства продуктов и не стесняйтесь свяжитесь с нашим приложением BLDC инженеров по вопросам, касающимся ваших потребностей в двигателе BLDC. ЭлектроКрафт специализируется на разработке индивидуальных решений для самых требовательных движений контролировать проекты.В дополнение к нашей линейке продуктов BLDC посетите наш Справочник и руководство по применению высокопроизводительных бесщеточных двигателей.

Преимущества бесщеточных двигателей постоянного тока

  • Высокая производительность и эффективность — BLDC в целом более эффективны, чем их чистые аналоги.В них используются электронные возможности, позволяющие быстро и точно контролировать скорость и положение двигателя.
  • Долговечность — количество движущихся частей, управляющих бесщеточными двигателями, меньше, чем у PMDC, что делает их более устойчивыми к износу и ударам. Они не склонны к выгоранию из-за искр, с которыми часто сталкиваются щеточные двигатели, что значительно увеличивает срок их службы.
  • Низкий уровень шума — двигатели BLDC работают тише, потому что у них нет щеток, которые постоянно контактируют с другими компонентами.

Бесщеточный и щеточный электродвигатели: почему вы должны знать разницу

Электродвигатель дрели предназначен для преобразования электроэнергии в механическое движение. На рынке представлен широкий спектр двигателей, которые могут работать с различными приложениями и различными требованиями к мощности. Двумя наиболее распространенными типами двигателей являются бесщеточные и щеточные двигатели. Хотя они основаны на одних и тех же физических принципах, их структура, характеристики и управление значительно различаются.

… Спешите?

См. Наш Бесщеточная дрель №1, имеющая рейтинг 4,7 из 5 звезд и почти 300 отзывов клиентов.

Бесщеточный двигатель, который становится все более популярным среди домашних пользователей и профессиональных пользователей, не является новым для рынка. Чтобы понять его происхождение, важно вернуться к изобретениям г-на Эрнста Вернера фон Сименса в 1856 году. Хотя изобретения были элементарными, за десятилетия они претерпели ряд улучшений, одним из которых был реостат для точного управления скоростью вращения. вала.

История бесщеточного двигателя началась в начале 1960-х годов с появлением силового диммера, способного преобразовывать переменный ток (AC) в постоянный (DC). В 1962 году Т. Г. Уилсон и П. Х. Трики опубликовали статью, в которой описывался бесщеточный двигатель, работающий на постоянном токе. Агрегаты были оснащены технологией, которая использовала магнетизм и последовательно противодействовала электрическому устройству. Главным открытием концепции бесщеточного двигателя стало отсутствие физического переключателя для передачи тока.

Однако только в 1980-х годах бесщеточный двигатель действительно хорошо стартовал. Большая доступность постоянных магнитов в сочетании с высоковольтными транзисторами позволила этому типу двигателя генерировать такую ​​же мощность, как и щеточные двигатели. Усовершенствования бесщеточного двигателя не ослабевают в течение последних трех десятилетий. Это изменило способ производства эффективных буровых инструментов производителями сверл. В свою очередь, клиенты пользуются ключевыми преимуществами, связанными с разнообразием и меньшими требованиями к техническому обслуживанию.

Как работает дрель?

Основное различие между бесщеточными и щеточными двигателями бурового станка состоит в том, что щеточные варианты сделаны из углерода, а бесщеточные блоки используют магниты для выработки энергии. По этой причине бесщеточные двигатели лучше адаптированы, не вызывают трения, меньше нагреваются и обеспечивают лучшую производительность. Кроме того, бесщеточные агрегаты значительно сокращают техническое обслуживание, которое сводится к пыли и нет необходимости заменять изношенные щетки.

В бесщеточном двигателе коммутация обмоток не механическая, а управляется электроникой с помощью устройства, известного как контроллер.Это преобразует постоянный ток в трехфазный ток переменной частоты и последовательно питает катушки двигателя для создания вращающегося поля. Понятно, что при таком силовом принципе катушки закреплены в двигателе и не вращаются, как в щеточных двигателях.

Все бесщеточные двигатели имеют относительно схожую конструкцию. Они поставляются с фиксированным статором, на котором держатся катушки, и подвижным ротором, к которому приклеены постоянные магниты. Обмотки могут быть построены по-разному: в форме звезды или треугольника.У большинства бесщеточных есть внутренний ротор, который быстро вращается до 100 000 об / мин.

Что такое кисти?

Щетки необходимы для правильного функционирования щеточных моторных инструментов, таких как дрели, отбойные молотки, строгальные станки, кусторезы и шлифовальные машины. Угольные щетки выбирают в зависимости от марки и типа инструмента. Они устанавливаются на неподвижной части двигателя, чтобы обеспечить оптимальную передачу мощности на ротор (вращающуюся часть). Они обеспечивают переключение без искры.

Работая попарно, эти компоненты изнашиваются и подвержены трению. Угольные щетки постоянно контактируют с контактными кольцами. Эти компоненты, изготовленные из графита, бывают разных типов. Они могут быть оснащены пружиной, коннектором (провод с вилкой) или без щеткодержателя. Щетки бывают разных размеров и форм (в основном квадратные, прямоугольные) и могут иметь канавки для улучшения направления.

Скорость сверла указывается как часть крутящего момента, который зависит от силы магнитного поля.Подпружиненные угольные щетки прикреплены к пружине, снабженной пластиной для обеспечения плавного прохождения усилия. В некоторых случаях щетки устанавливаются на щеткодержателе с пружиной, предназначенной для увеличения тяги.

С другой стороны, дробящие щетки используются для остановки работы двигателя и, в конечном итоге, сверла до полного износа графитового материала. Это нацелено на поддержание оптимальной производительности.

Производители переносных электроинструментов, включая дрели, обычно продают щетки, совместимые с их станками.Размеры выражаются в миллиметрах или дюймах, которые представляют толщину, глубину и ширину. Однако эти характеристики могут отличаться от одного производителя к другому.

Недостатки щеточных двигателей

Хотя щеточные двигатели недороги, надежны и имеют высокий крутящий момент или коэффициент инерции, они также имеют ряд недостатков. Эти компоненты со временем изнашиваются, образуя пыль. Этот тип двигателя требует регулярного обслуживания для очистки или замены щеток.Они также имеют низкую теплоотдачу из-за ограничений ротора, высокой инерции ротора, низкой максимальной скорости и электромагнитных помех (EMI) из-за дуги на щетках.

Принцип работы бесщеточных двигателей такой же, как и у двигателей со щетками (управление переключением с использованием внутренней обратной связи по положению вала), но их общая конструкция отличается. Конструкция бесщеточных агрегатов снижает внутреннее сопротивление и помогает рассеивать тепло, выделяемое в обмотках статора. Таким образом, эффективность выше, поскольку тепло от катушек может рассеиваться более эффективно благодаря гораздо большему стационарному корпусу двигателя.

В отличие от щеточного двигателя, в бесщеточном блоке постоянный магнит установлен на роторе. Статор изготовлен из рифленого стального проката и содержит обмотки катушки. С другой стороны, щеточные устройства требуют небольшого количества внешних компонентов или вообще не требуют их и поэтому хорошо работают в ограниченных условиях.

Что такое бесщеточный сверлильный двигатель?

Прочтите полный обзор дрели Dewalt 20v max.

Чтобы понять, что означает «бесщеточный», очень важно рассмотреть базовую конструкцию этих двигателей.Обмотки статора могут быть расположены звездой (или Y) или треугольником. Прокатку стали можно производить с канавками и без них. Двигатель дрели без бороздок имеет меньшую индуктивность. Следовательно, он может работать быстрее и вызывать меньше волн на более низких скоростях. Его главный недостаток — более высокие факторы стоимости, поскольку необходимо увеличивать количество обмоток, чтобы компенсировать большее воздушное пространство.

Число полюсов ротора может варьироваться в зависимости от области применения. Чем больше полюсов, тем больше крутящий момент, но снижается максимальная скорость.Материал, из которого изготовлены постоянные магниты, также влияет на максимальный крутящий момент, который увеличивается с увеличением плотности магнитного потока.

Поскольку переключение должно выполняться электронным способом, управление бесщеточным двигателем намного сложнее, чем в простых схемах, связанных с щеточными агрегатами. Используются как аналоговые, так и цифровые методы управления. Базовый блок управления аналогичен блоку управления щеточными двигателями, но управление с обратной связью является обязательным.

В бесщеточных двигателях используются три основных типа алгоритмов управления: трапецеидальная коммутация, синусоидальная коммутация и векторное (или ориентированное на поле) управление.Каждый алгоритм управления может быть реализован по-разному в зависимости от кода программного обеспечения и конструкции оборудования. У каждого есть свои преимущества и недостатки.

Трапецеидальная коммутация требует простейшей схемы и управляющего программного обеспечения, что делает ее идеальным решением для приложений начального уровня. Он использует шестиэтапный процесс с использованием обратной связи по положению ротора. Трапецеидальное переключение эффективно контролирует скорость и мощность двигателя, но страдает от пульсации крутящего момента во время переключения, особенно на низких скоростях.

Бездатчиковое переключение (оценка положения ротора путем измерения обратной ЭДС двигателя) обеспечивает впечатляющую производительность за счет большей сложности алгоритма. Благодаря удалению датчиков на эффекте Холла и их интерфейсных схем, это бессенсорное переключение снижает затраты на компоненты и установку и упрощает конструкцию системы. Это помогает ответить на вопрос, что такое бесщеточный двигатель?

Преимущества бесщеточного двигателя

Прочтите полный обзор Makita 18v Drill

Технология бесщеточного двигателя не только увеличивает мощность ваших аккумуляторных электроинструментов, но и продлевает их срок службы.С этими двигателями у вас практически не будет забот об обслуживании.

Преимущества бесщеточной технологии многочисленны. Отсутствие щеток избавляет от проблем, связанных с перегревом и поломками. Таким образом, срок службы бесщеточного двигателя зависит только от подшипников. Бесщеточный двигатель компактнее и в два-три раза легче щеточных агрегатов. Это улучшает портативность, снижает вибрацию и шум.

Электронная коммутация обеспечивает точное позиционирование.Двигатель развивает скорость до 50 000 об / мин с оптимально сбалансированными роторами. Электронный модуль обеспечивает большую гибкость с более широким диапазоном вариаций и, в особенности, поддержание крутящего момента с самого начала.

Эффективность значительно повышается без трения между ротором и статором. Тепло и трение уменьшаются, а энергия батареи оптимизируется. Это увеличивает мощность и автономность до 25 процентов с обычными батареями. По словам производителей, последние поколения литий-ионных аккумуляторов обеспечивают до 50 или даже 60 процентов повышенной автономности.

Отсутствие трения позволяет двигателю работать без искрообразования даже при интенсивных нагрузках. Бесщеточная технология не имеет зоны контакта, что значительно снижает износ и обслуживание. Это дает несколько преимуществ: двигатель более энергоэффективен, предотвращает перегрев, устраняет необходимость замены щеток, а пользователи получают более длительный срок службы батареи — вы обнаружите, что лучшая аккумуляторная дрель работает от бесщеточного двигателя.

Матовые и бесщеточные двигатели: зачем нужны дополнительные расходы?

В обычном электродвигателе ротор (вращающаяся часть машины) приводится в движение внутри статора (неподвижная часть).Оба соединены электрическим соединением: коллектором или коммутатором, который контактирует с небольшими угольными щетками.

В бесщеточной технологии ротор состоит из магнитов, а статор — из катушек, которые поочередно заряжаются положительно или отрицательно. Таким образом, полюса притягиваются и отталкиваются, позволяя двигателю вращаться. Преимущество заключается в отсутствии физического контакта между ротором и статором. Энергия передается от одного к другому через магнетизм между электромагнитами.

Приведенный в действие постоянным током, двигатель работает от переменного тока, вырабатываемого электронной платой, которая преобразует постоянный ток в трехфазную переменную частоту.Таким образом, катушки питаются поочередно, чтобы создать вращающееся поле и, следовательно, вращение. Электронный модуль, встроенный в двигатель или в корпус, непрерывно регулирует ток, чтобы двигатель работал с максимальной эффективностью. Это улучшает общую производительность и, таким образом, обеспечивает реальное соотношение цены и качества.

Что лучше: бесщеточный или щеточный мотор?

Таким образом, бесщеточные двигатели лучше щеточных. Пользователи могут воспользоваться преимуществами сокращенного обслуживания, повышения эффективности, снижения тепловыделения и шума.Бесщеточные двигатели представляют собой синхронные блоки с одним или несколькими постоянными магнитами. Электроинструменты с бесщеточным двигателем теперь считаются продукцией высокого класса.

Двигатель постоянного тока состоит из двух электрических частей: статора и ротора. При включении двигателя он создает магнитное взаимодействие, которое приводит двигатель в движение. Когда вы меняете направление напряжения, питающего двигатель, он вращается в противоположном направлении.

Обзор других аккумуляторных дрелей

Бесщеточные двигатели | Корпорация Nidec

Технические возможности Nidec

Бесщеточные двигатели постоянного тока

отличаются низким энергопотреблением, длительным сроком службы, низким уровнем шума, компактными размерами и малым весом.
Nidec — мировой лидер в разработке и производстве этих высокопроизводительных двигателей.

Электродвигатели постоянного тока

со щетками имеют различные преимущества, такие как высокий КПД, возможность уменьшения габаритов, способность работать на электроэнергии и низкие производственные затраты. Однако эти двигатели имеют ряд недостатков, таких как шум из-за трения щеток, образование искр и электрических шумов, а также ограниченный срок службы из-за износа щеток. Разработка бесщеточного двигателя постоянного тока решила все эти проблемы.

В бесщеточном двигателе постоянного тока ротор, сделанный из постоянного магнита, приводится в движение магнитной силой цепи обмотки статора. В то время как щеточный двигатель постоянного тока использует щетку и коммутатор для переключения тока, бесщеточный двигатель постоянного тока использует датчик и электронную схему для переключения тока. Разработка этого двигателя стала возможной благодаря развитию технологий полупроводников и периферийных устройств. Этот двигатель имеет выгодные характеристики двигателей постоянного тока (ток и напряжение соответственно пропорциональны крутящему моменту и скорости вращения) и двигателей переменного тока (бесщеточная конструкция).Бесщеточный двигатель постоянного тока отличается компактными размерами, высокой выходной мощностью, длительным сроком службы и отсутствием искрения и шума. Он используется в широком спектре приложений, от ПК до бытовой техники.

Характеристики и классификация бесщеточных двигателей постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока «вращает свой магнит».

Ротор, сделанный из магнита, вращается под действием магнитных полей, создаваемых током, протекающим через обмотки статора. Ток переключается датчиком и электронной схемой.

Тип внешнего ротора (ротор находится вне статора)

Преимущества
  • Легко получить большой крутящий момент.
  • Скорость стабильна при постоянном вращении.
Недостатки
  • Ротор большой (движение медленное).
  • Внешний ротор требует соответствующих мер безопасности.

Тип внутреннего ротора (ротор находится внутри статора)

Преимущества
  • Ротор маленький и быстро реагирует.
  • Змеевик расположен снаружи, и уровень теплоотдачи высокий.
Недостатки
  • Трудно получить большой крутящий момент.
  • Магниты могут быть повреждены центробежной силой.

Таблица сравнения типов двигателей

Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют множество преимуществ (в частности, в области эффективности).

По сравнению с другими типами двигателей, бесщеточный двигатель постоянного тока имеет множество преимуществ, таких как компактный размер, высокая мощность, низкий уровень вибрации, низкий уровень шума и длительный срок службы.

Двигатель переменного тока Универсальный мотор Щеточные электродвигатели постоянного тока Бесщеточный двигатель постоянного тока Шаговый двигатель Серводвигатель
Однофазный Трехфазный
(Индукционный)
Трехфазный
(Синхронизация)
серв. Переменного тока сервопривод постоянного тока
Тип питания AC AC / DC DC DC (включая драйвер) / Driver Драйверы Драйверы Драйверы
КПД 40-60 % 60–70 % 70-80 % 50-60 % 60-80 % 80 % — 60–70 % 50-80 % 60-80 %
Размер
(та же мощность)
Большой Средний или большой Большой Маленький Маленький Средний Малое или среднее Маленький
Шум Маленький Большой Большой Маленький Средний Маленький Большой
Диапазон скоростей Узкий широкий Средний широкий широкий широкий Средний Узкий
Ответ Медленная Медленная Средний Средний Средний Быстро
Срок службы длинный Короткий Короткий Длинный длинный Короткий
Цена Низкий Средний Низкий Низкий Средний или высокий Средний Высокая
Приложения Стиральные машины
Воздуходувки
Пылесосы
Насосы
Краны
Конвейеры
Кондиционеры
Промышленное оборудование
Компрессоры
Посудомоечные машины
Стиральные машины
Пылесосы
Электроинструменты
Соковыжималки
Электрические игрушки
Электроинструменты
Автомобильные электрические компоненты
Мелкая бытовая техника
Кондиционеры
Посудомоечные машины
Стиральные машины
Мелкая бытовая техника
Роботы
Мелкая бытовая техника
Кондиционирование воздуха
Конвейеры
Роботы
Станки
Принтеры
Плоттеры
Рабочие станки
Решение Ориентация на затраты Ориентация на универсальность Ориентация на затраты Ориентация на затраты Ориентация на эффективность
Ориентация на универсальность
Ориентация на универсальность Ориентация на производительность

Nidec имеет значительный опыт в области небольших бесщеточных двигателей постоянного тока.Компания занимает 80% мирового рынка шпиндельных двигателей для жестких дисков, 60% мирового рынка двигателей для DVD и других оптических приводов и 40% мирового рынка двигателей для вентиляторов. Nidec работает в области малых прецизионных двигателей, которая наиболее быстро перешла на бесщеточные двигатели. Нам удалось наладить массовое производство бесщеточных двигателей постоянного тока раньше, чем у конкурентов, и занять лидирующие позиции на рынке. Кроме того, мы удерживаем позицию № 1 в мире, постоянно внедряя новые технологии, такие как первые в отрасли подшипники FDB (Fluid Dynamic Bearings), которые удовлетворяют потребности во все более точных жестких дисках, а также наши собственные разработки. средств проектирования и моделирования.

Рынок автомобилей, который становится наиболее плодородным с точки зрения применения бесщеточных двигателей постоянного тока, — это рынок автомобилей. Как свидетельствует система гидроусилителя рулевого управления, уровень расхода топлива которой можно улучшить на 3-5%, если гидравлическую систему заменить электрической системой, эффект энергосбережения очень высок за счет использования систем электроснабжения. В разных местах все больше и больше гидравлических систем заменяется двигателями. В частности, бесщеточный двигатель постоянного тока играет ведущую роль в замене функций там, где требуется управляемость и где детали часто используются и, следовательно, требуются детали с длительным сроком службы.Основная область применения после гидроусилителя руля — это компрессорные моторы кондиционеров. Кроме того, тяговые двигатели для электромобилей (электромобилей) являются многообещающей областью для бесщеточных двигателей постоянного тока. Поскольку система работает от батареи с ограниченной мощностью, двигатель должен быть высокоэффективным и компактным, чтобы его можно было устанавливать в ограниченном пространстве. Благодаря опыту, который мы накопили до сих пор в области малых прецизионных двигателей, мы стремимся стать компанией № 1 в мире, работающей в области автомобильных двигателей.

Рынок автомобильных компонентов значительно расширяется как область применения бесщеточных двигателей постоянного тока.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *