UN Brushless DC Motors (motore BLDC: motore a corrente continua senza spazzole) è un motore trifase la cui rotazione è guidata dalle forze di attrazione e repulsione tra magneti permanenti ed elettromagneti. È un motore sincrono che utilizza l'alimentazione a corrente continua (DC). Questo tipo di motore viene spesso chiamato un 'motore CC senza spazzole ' perché in molte applicazioni utilizza spazzole anziché un motore a CC (motore a CC spazzolato o motore del commutatore). Il motore DC senza spazzole è essenzialmente un motore sincrono a magnete permanente che utilizza l'ingresso di alimentazione CC e utilizza un inverter per convertirlo in un alimentatore CA trifase con feedback di posizione.
UN Il motore DC Brushless (BLDC) funziona usando l'effetto Hall ed è costituito da diversi componenti chiave: un rotore, uno statore, un magnete permanente e un controller del motore di trasmissione. Il rotore è dotato di più nuclei in acciaio e avvolgimenti collegati all'albero del rotore. Mentre il rotore gira, il controller utilizza un sensore di corrente per determinarne la posizione, consentendo di regolare la direzione e la resistenza della corrente che scorre attraverso gli avvolgimenti dello statore. Questo processo genera efficacemente la coppia.
In combinazione con un controller di azionamento elettronico che gestisce l'operazione senza spazzole e converte la potenza DC fornita in potenza CA, i motori BLDC possono offrire prestazioni simili a quelle dei motori DC spazzolati, ma senza i limiti dei pennelli, che si consumano nel tempo. Per questo motivo, i motori BLDC sono spesso indicati come motori elettronicamente commutati (EC), distinguendoli dai motori tradizionali che si basano sulla commutazione meccanica con le spazzole.
Tipo di motore comune
I motori possono essere classificati in base al loro alimentatore (AC o DC) e al meccanismo che impiegano per generare rotazione. Di seguito, forniamo una breve panoramica delle caratteristiche e delle applicazioni di ciascun tipo.
Cos'è un motore a CC spazzolato? Una guida completa
I motori DC spazzolati sono stati a lungo un punto fermo nel mondo dell'ingegneria elettrica. Conosciuti per la loro semplicità, affidabilità e efficacia in termini di costi, questi motori sono ampiamente utilizzati in numerose applicazioni che vanno dagli elettrodomestici ai macchinari industriali. In questo articolo, forniremo una panoramica dettagliata dei motori DC spazzolati , esplorando il loro funzionamento, componenti, vantaggi, svantaggi e usi comuni, nonché un confronto con le loro controparti senza spazzole.
Comprendere le basi dei motori DC spazzolati
Un motore CC spazzolato è un tipo di motore elettrico a corrente continua (DC) che si basa su spazzole meccaniche per consegnare la corrente agli avvolgimenti del motore. Il principio di base dietro il funzionamento del motore prevede l'interazione tra un campo magnetico e una corrente elettrica , generando una forza di rotazione nota come coppia.
Come funzionano i motori DC spazzolati?
In un motore a CC spazzolato, una corrente elettrica scorre attraverso una serie di avvolgimenti (o armatura) situati sul rotore. Mentre la corrente scorre attraverso gli avvolgimenti, interagisce con il campo magnetico prodotto da magneti permanenti o bobine da campo . Questa interazione crea una forza che fa ruotare l'armatura.
Il commutatore è un componente chiave in un motore CC spazzolato. È un interruttore rotante che inverte la direzione del flusso di corrente attraverso gli avvolgimenti dell'armatura mentre il motore gira. Ciò garantisce che l'armatura continui a ruotare nella stessa direzione, fornendo un movimento coerente.
Componenti chiave di un motore a CC spazzolato
Armatura (rotore) : la parte rotante del motore che contiene gli avvolgimenti e interagisce con il campo magnetico.
Commutatore : un interruttore meccanico che garantisce che il flusso di corrente sia invertito negli avvolgimenti mentre il motore ruota.
Spazzole : spazzole di carbonio o grafite che mantengono il contatto elettrico con il commutatore, consentendo alla corrente di fluire nell'armatura.
Statore : la parte stazionaria del motore, in genere costituita da magneti permanenti o elettromagneti che creano il campo magnetico.
Albero : l'asta centrale collegata all'armatura che trasmette la forza di rotazione al carico.
I motori DC spazzolati rimangono una tecnologia essenziale in molti settori a causa della loro semplicità, affidabilità e efficacia in termini di costi. Mentre hanno limiti, come l'usura della spazzola e la ridotta efficienza ad alta velocità, i loro vantaggi - come la coppia di partenza elevata e la facilità di controllo - assumono la loro continua rilevanza in una varietà di applicazioni. Sia negli per elettrodomestici , strumenti elettrici , sia in piccoli robotica , i motori DC spazzolati offrono una soluzione comprovata per attività che richiedono energia moderata e controllo preciso.
Cos'è un motore passo -passo? Una guida completa
I motori Stepper sono un tipo di motore CC noto per la loro capacità di muoversi in gradini o incrementi precisi, rendendoli ideali per applicazioni che richiedono un movimento controllato. A differenza dei motori convenzionali, che ruotano continuamente se alimentato, un motore passo -passo divide una rotazione completa in una serie di passaggi discreti, ognuno dei quali è una frazione precisa della rotazione completa. Questa capacità li rende preziosi per una vasta gamma di applicazioni in settori come robotica, stampa 3D , automazione e altro ancora.
In questo articolo, esploreremo i fondamenti dei motori a passo passo , dei loro principi di lavoro, tipi, vantaggi, svantaggi, applicazioni e come si confrontano con altre tecnologie motorie.
Come funziona un motore passo -passo?
Un motore passo -passo funziona sul principio dell'elettromagnetismo. Ha un rotore (la parte mobile) e uno statore (la parte fissa), simile ad altri tipi di motori elettrici. Tuttavia, ciò che distingue un motore passo -passo è il modo in cui lo statore eccita le sue bobine per far girare il rotore in passaggi discreti.
Principio di lavoro di base
Quando la corrente scorre attraverso le bobine dello statore, genera un campo magnetico che interagisce con il rotore, causando la ruota. Il rotore è in genere realizzato con un magnete permanente o un materiale magnetico e si muove in piccoli incrementi (passaggi) poiché la corrente attraverso ciascuna bobina viene accesa e spegne in una sequenza specifica.
Ogni passaggio corrisponde a una piccola rotazione, in genere che va da 0,9 ° a 1,8 ° per fase , sebbene siano possibili altri angoli del passo. Energizzando bobine diverse in un ordine preciso, il motore è in grado di ottenere un movimento fine e controllato.
Angoli di passaggio e precisione
La risoluzione di un motore passo -passo è definita dall'angolo del gradino . Ad esempio, un motore passo -passo con un angolo di passo di 1,8 ° completerà una rotazione completa (360 °) in 200 passi. Angoli di gradini più piccoli, come 0,9 ° , consentono un controllo ancora più fine, con 400 passi per completare una rotazione completa. Più piccolo è l'angolo del gradino, maggiore è la precisione del movimento del motore.
Tipi di motori a passo passo
I motori a passo di passo sono disponibili in diverse varietà, ciascuna progettata per soddisfare applicazioni specifiche. I tipi principali sono:
1. Stepper permanenti magneti (PM Stepper)
Un motore a passo di magnete permanente utilizza un rotore a magnete permanente e funziona in modo simile a un motore a CC . Il campo magnetico del rotore è attratto dal campo magnetico dello statore e i passi del rotore per allinearsi con ogni bobina energizzata.
Vantaggi : design semplice, a basso costo e coppia moderata a basse velocità.
Applicazioni : attività di posizionamento di base come in stampanti o scanner.
2. Stepper a riluttanza variabile (VR STEPPER)
In un motore passo -passo di riluttanza variabile , il rotore è realizzato in un nucleo di ferro morbido e il rotore non ha magneti permanenti. Il rotore si muove per ridurre al minimo la riluttanza (resistenza) al flusso magnetico. Man mano che la corrente nelle bobine viene commutata, il rotore si sposta verso l'area più magnetica, passo dopo passo.
3. Motore con passo successivo ibrido
Un motore passo -passo ibrido combina le caratteristiche del magnete permanente e dei motori a passo di riluttanza variabile. Ha un rotore fatto di magneti permanenti ma contiene anche elementi di ferro morbido che migliorano le prestazioni e forniscono una migliore produzione di coppia. I motori ibridi offrono il meglio di entrambi i mondi: coppia elevata e controllo preciso.
Vantaggi : maggiore efficienza, più coppia e prestazioni migliori rispetto ai tipi PM o VR.
Applicazioni : robotica, macchinari CNC, stampanti 3D e sistemi di automazione.
I motori Stepper sono componenti essenziali nei sistemi che richiedono un posizionamento accurato, un controllo della velocità e una coppia a basse velocità. Con la loro capacità di muoversi con incrementi precisi, eccellono in applicazioni come di stampa 3D , di robotica , le macchine CNC e altro ancora. Sebbene abbiano alcune limitazioni, come una ridotta efficienza a velocità e vibrazioni più elevate a basse velocità, la loro affidabilità, precisione e facilità di controllo li rendono indispensabili in numerose industrie.
Se stai prendendo in considerazione un motore passo -passo per il tuo prossimo progetto, è importante valutare le tue esigenze e i vantaggi e gli svantaggi specifici per determinare se un motore passo -passo è la scelta giusta per la tua applicazione.
Cos'è un motore a induzione? Una panoramica completa
Un motore a induzione è un tipo di motore elettrico che funziona in base al principio dell'induzione elettromagnetica. È uno dei motori più comunemente usati nelle applicazioni industriali e commerciali grazie alla sua semplicità, durata e efficacia in termini di costi. In questo articolo, ci immergeremo nel principio di lavoro dei motori a induzione, i loro tipi, i vantaggi, gli svantaggi e le applicazioni comuni, nonché un confronto con altri tipi motori.
Come funziona un motore a induzione?
Il motore a induzione opera sul principio di induzione elettromagnetica , scoperto da Michael Faraday. In sostanza, quando un conduttore viene inserito in un campo magnetico in evoluzione, nel conduttore viene indotta una corrente elettrica. Questo è il principio fondamentale alla base del funzionamento di tutti i motori a induzione.
Componenti chiave di un motore a induzione
Un motore a induzione è in genere costituito da due parti principali:
Statore : la parte stazionaria del motore, generalmente in acciaio laminato, contenente bobine che sono energizzate dalla corrente alternata (AC) . Lo statore genera un campo magnetico rotante quando l'AC viene passato attraverso le bobine.
Rotore : la parte rotante del motore, posizionata all'interno dello statore, che può essere un rotore a gabbia scoiattolo (più comune) o un rotore della ferita. Il rotore è indotto a ruotare dal campo magnetico prodotto dallo statore.
Il principio di lavoro di base
Quando la potenza CA viene fornita allo statore, genera un campo magnetico rotante.
Questo campo magnetico rotante induce una corrente elettrica nel rotore a causa dell'induzione elettromagnetica.
La corrente indotta nel rotore genera il proprio campo magnetico, che interagisce con il campo magnetico dello statore.
Come risultato di questa interazione, il rotore inizia a ruotare, creando un'uscita meccanica. Il rotore deve sempre 'Chase ' il campo magnetico rotante prodotto dallo statore, motivo per cui è chiamato motore a induzione , perché la corrente nel rotore è 'indotta ' dal campo magnetico anziché fornito direttamente.
Slittamento nei motori a induzione
Una caratteristica unica dei motori a induzione è che il rotore non raggiunge mai la stessa velocità del campo magnetico nello statore. La differenza tra la velocità del campo magnetico dello statore e la velocità effettiva del rotore è nota come slip . Lo slittamento è necessario per indurre la corrente nel rotore, che è ciò che genera coppia.
Tipi di motori a induzione
I motori a induzione sono disponibili in due tipi principali:
1. Motore di induzione della gabbia scoiattolo
Questo è il tipo di motore a induzione più comunemente usato. Il rotore è costituito da acciaio laminato con barre conduttori disposte in un ciclo chiuso. Il rotore ricorda una gabbia scoiattolo e, a causa di questa costruzione, è semplice, robusto e affidabile.
Vantaggi :
Applicazioni : utilizzato nella maggior parte delle applicazioni industriali e commerciali, tra cui di pompe , per ventole , compressori e trasportatori.
2. Motore di induzione del rotore della ferita
In questo tipo, il rotore è costituito da avvolgimenti (anziché barre a corto circuito) ed è collegato alla resistenza esterna. Ciò consente un maggiore controllo sulla velocità e sulla coppia del motore, rendendolo utile in determinate applicazioni specifiche.
Vantaggi :
Applicazioni : utilizzate nelle applicazioni che richiedono una coppia di partenza elevata o in cui è necessario un controllo a velocità variabile, come di gru , elevatori e macchinari di grandi dimensioni.
Cos'è un motore sincrono? Una panoramica dettagliata
Un motore sincrono è un tipo di motore CA che funziona a una velocità costante, chiamato velocità sincrona, indipendentemente dal carico sul motore. Ciò significa che il rotore del motore ruota alla stessa velocità del campo magnetico rotante prodotto dallo statore. A differenza di altri motori, come i motori a induzione, un motore sincrono richiede un meccanismo esterno per l'avvio, ma può mantenere una velocità sincrona una volta in esecuzione.
In questo articolo, esploreremo il principio di lavoro dei motori sincroni, i loro tipi, i vantaggi, gli svantaggi, le applicazioni e il modo in cui differiscono da altri tipi motori come i motori a induzione.
Come funziona un motore sincrono?
Il funzionamento di base di un motore sincrono comporta l'interazione tra il campo magnetico rotante prodotto dallo statore e il campo magnetico creato dal rotore. Il rotore, a differenza dei motori a induzione, è in genere dotato di magneti permanenti o elettromagneti alimentati dalla corrente continua (DC).
Componenti chiave di un motore sincrono
Un tipico motore sincrono è costituito da due componenti principali:
Statore : la parte stazionaria del motore, che di solito è composta da avvolgimenti alimentati dalla fornitura di AC . Lo statore genera un campo magnetico rotante quando la corrente CA scorre attraverso gli avvolgimenti.
Rotore : la parte rotante del motore, che può essere un magnete permanente o un rotore elettromagnetico alimentato da un alimentazione a CC . Il campo magnetico del rotore si blocca con il campo magnetico rotante dello statore, causando il girare il rotore a velocità sincrona.
Il principio di lavoro di base
Quando viene applicata l'alimentazione CA agli avvolgimenti dello statore, viene generato un campo magnetico rotante .
Il rotore, con il suo campo magnetico, si blocca in questo campo magnetico rotante, il che significa che il rotore segue il campo magnetico dello statore.
Mentre i campi magnetici interagiscono, il rotore si sincronizza con il campo rotante dello statore ed entrambi ruotano alla stessa velocità. Questo è il motivo per cui si chiama motore sincrono : il rotore funziona in sintonia con la frequenza della fornitura CA.
Poiché la velocità del rotore corrisponde al campo magnetico dello statore, i motori sincroni funzionano a una velocità fissa determinata dalla frequenza della fornitura di AC e dal numero di poli nel motore.
Tipi di motori sincroni
I motori sincroni sono disponibili in diverse configurazioni, a seconda della progettazione del rotore e dell'applicazione.
1. Motore sincrono a magnete permanente (PMSM)
In un motore sincrono a magnete permanente , il rotore è dotato di magneti permanenti, che forniscono il campo magnetico per la sincronizzazione con il campo magnetico rotante dello statore.
Vantaggi : alta efficienza, design compatto e alta densità di coppia.
Applicazioni : utilizzate nelle applicazioni in cui è richiesto un controllo preciso della velocità, come veicoli elettrici e macchinari ad alta precisione.
2. Motore sincrono del rotore ferita
Un motore sincrono del rotore della ferita utilizza un rotore che viene avvolto con avvolgimenti di rame, che sono energizzati da un alimentatore CC attraverso anelli di scorrimento. Gli avvolgimenti del rotore producono il campo magnetico necessario per la sincronizzazione con lo statore.
Vantaggi : più robusti dei motori a magneti permanenti e in grado di resistere a livelli di potenza più elevati.
Applicazioni : utilizzate nei grandi sistemi industriali in cui sono necessarie alta potenza e coppia, come generatori e centrali elettriche.
3. Motore sincrono isteresi
Un motore sincrono di isteresi utilizza un rotore con materiali magnetici che presentano isteresi (il ritardo tra la magnetizzazione e il campo applicato). Questo tipo di motore è noto per il suo funzionamento liscio e silenzioso.
Vantaggi : vibrazioni e rumore estremamente bassi.
Applicazioni : dispositivi comuni degli orologi , di sincronizzazione e altre applicazioni a bassa torrente in cui è richiesto un funzionamento regolare.
I motori sincroni sono macchine potenti, efficienti e precise che offrono prestazioni coerenti nelle applicazioni che richiedono una velocità costante e una correzione del fattore di potenza . Sono particolarmente vantaggiosi nei grandi sistemi industriali, nella generazione di energia e nelle applicazioni in cui la sincronizzazione precisa è cruciale. Tuttavia, la loro complessità, un costo iniziale più elevato e la necessità di meccanismi di partenza esterni li rendono meno adatti a determinate applicazioni rispetto ad altri tipi di motori come i motori a induzione.
Meccanismo del motore DC senza spazzole
I motori DC Brushless funzionano utilizzando due componenti principali: un rotore che contiene magneti permanenti e uno statore dotato di bobine di rame che diventano elettromagneti quando la corrente scorre attraverso di essi.
Questi motori sono classificati in due tipi: inrunner (motori del rotore interno) e outtrarnner (motori del rotore esterno). Nei motori Inrunner, lo statore è posizionato esternamente mentre il rotore ruota all'interno. Al contrario, nei motori di Outunner, il rotore gira fuori dallo statore. Quando la corrente viene fornita alle bobine dello statore, generano un elettromagnete con distinti poli nord e sud. Quando la polarità di questo elettromagnete si allinea con quella del magnete permanente rivolto, i poli simili si respingono a vicenda, causando la rotazione del rotore. Tuttavia, se la corrente rimane costante in questa configurazione, il rotore ruoterà momentaneamente e quindi si fermerà mentre gli elettromagneti avversari e i magneti permanenti si allineano. Per mantenere la rotazione continua, la corrente viene fornita come segnale trifase, che altera regolarmente la polarità dell'elettromagnete.
La velocità di rotazione del motore corrisponde alla frequenza del segnale trifase. Pertanto, per ottenere una rotazione più rapida, si può aumentare la frequenza del segnale. Nel contesto di un veicolo a telecomando, accelerare il veicolo aumentando l'acceleratore istruisce efficacemente il controller ad aumentare la frequenza di commutazione.
Come funziona il motore DC senza spazzole?
UN Il motore a CC senza spazzole , spesso indicato come un motore sincrono a magnete permanente, è un motore elettrico noto per la sua alta efficienza, dimensioni compatte, basso rumore e durata della durata. Trova ampie applicazioni sia nella produzione industriale che nei prodotti di consumo.
Il funzionamento di un motore CC senza spazzole si basa sull'interazione tra elettricità e magnetismo. Comprende componenti come magneti permanenti, un rotore, uno statore e un controller di velocità elettronica. I magneti permanenti fungono da fonte primaria del campo magnetico nel motore, utilizzando in genere materiali della terra rara. Quando il motore è alimentato, questi magneti permanenti creano un campo magnetico stabile che interagisce con la corrente che scorre all'interno del motore, generando un campo magnetico del rotore.
Il rotore di a Il motore CC senza spazzole è il componente rotante ed è costituito da diversi magneti permanenti. Il suo campo magnetico interagisce con il campo magnetico dello statore, facendo girare. Lo statore, d'altra parte, è la parte stazionaria del motore, composta da bobine di rame e nuclei di ferro. Quando la corrente scorre attraverso le bobine dello statore, genera un campo magnetico variabile. Secondo la legge di Faraday di induzione elettromagnetica, questo campo magnetico influenza il rotore, producendo coppia rotazionale.
Il controller di velocità elettronica (ESC) gestisce lo stato operativo del motore e regola la sua velocità controllando la corrente fornita al motore. L'ESC regola vari parametri, tra cui larghezza dell'impulso, tensione e corrente, per controllare le prestazioni del motore.
Durante il funzionamento, la corrente scorre attraverso sia lo statore che il rotore, creando una forza elettromagnetica che interagisce con il campo magnetico dei magneti permanenti. Di conseguenza, il motore ruota in conformità con i comandi dal controller di velocità elettronica, producendo lavori meccanici che guida le apparecchiature o i macchinari collegati.
In sintesi, il Il motore CC senza spazzole opera sul principio delle interazioni elettriche e magnetiche che producono coppia di rotazione tra i magneti permanenti rotanti e le bobine dello statore. Questa interazione guida la rotazione del motore e converte l'energia elettrica in energia meccanica, consentendole di eseguire lavoro.
Controllo del motore DC senza spazzole
Per abilitare a Motore CC senza spazzole per ruotare, è essenziale controllare la direzione e i tempi della corrente che scorre attraverso le sue bobine. Il diagramma seguente illustra lo statore (bobine) e il rotore (magneti permanenti) di un motore BLDC, che presenta tre bobine etichettate a distanza di U, V e W, distanziate di 120º. Il funzionamento del motore è guidato dalla gestione delle fasi e delle correnti in queste bobine. I flussi di corrente in sequenza attraverso la fase U, quindi la fase V, e infine la fase W. La rotazione è sostenuta cambiando continuamente il flusso magnetico, il che fa sì che i magneti permanenti seguano il campo magnetico rotante generato dalle bobine. In sostanza, l'energizzazione delle bobine U, V e W devono essere costantemente alternate per mantenere in movimento il conseguente flusso magnetico, creando così un campo magnetico rotante che attira continuamente i magneti del rotore.
Attualmente ci sono tre metodi di controllo del motore senza spazzole tradizionali:
1. Controllo delle onde trapezoidali
Il controllo delle onde trapezoidali, comunemente indicato come controllo a 120 ° o controllo di commutazione a 6 passi, è uno dei metodi più semplici per il controllo dei motori DC Brushless DC (BLDC). Questa tecnica prevede l'applicazione di correnti d'onda quadra alle fasi del motore, che sono sincronizzate con la curva trapezoidale sul retro-EMF del motore BLDC per ottenere una generazione di coppia ottimale. Il controllo della scala BLDC è adatto per una varietà di progetti di sistemi di controllo dei motori attraverso numerose applicazioni, tra cui elettrodomestici, compressori di refrigerazione, soffianti HVAC, condensatori, unità industriali, pompe e robotica.
Il metodo di controllo delle onde quadrate offre numerosi vantaggi, tra cui un algoritmo di controllo semplice e bassi costi hardware, consentendo una velocità del motore più elevate utilizzando un controller di prestazioni standard. Tuttavia, ha anche svantaggi, come significative fluttuazioni della coppia, un certo livello di rumore di corrente e efficienza che non raggiunge il massimo potenziale. Il controllo delle onde trapezoidali è particolarmente adatto per applicazioni in cui non sono necessarie elevate prestazioni di rotazione. Questo metodo utilizza un sensore Hall o un algoritmo di stima non induttiva per determinare la posizione del rotore ed esegue sei commutazioni (una ogni 60 °) all'interno di un ciclo elettrico a 360 ° basato su quella posizione. Ogni commutazione genera forza in una direzione specifica, con conseguente un'accuratezza posizionale efficace di 60 ° in termini elettrici. Il nome 'Controllo delle onde trapezoidali ' deriva dal fatto che la forma d'onda della corrente di fase ricorda una forma trapezoidale.
2. Controllo delle onde sinusoidali
Il metodo di controllo delle onde sinusoidali impiega la modulazione della larghezza dell'impulso del vettore spaziale (SVPWM) per produrre una tensione di onda sinusoidale trifase, con la corrente corrispondente anche di un'onda sinusoidale. A differenza del controllo delle onde quadrate, questo approccio non comporta fasi di commutazione discrete; Invece, viene trattato come se si verifica un numero infinito di commutazioni all'interno di ciascun ciclo elettrico.
Chiaramente, il controllo delle onde sinusoidali offre vantaggi rispetto al controllo delle onde quadrate, tra cui fluttuazioni di coppia ridotte e meno armoniche attuali, risultando in un'esperienza di controllo più raffinata. Tuttavia, richiede prestazioni leggermente più avanzate dal controller rispetto al controllo delle onde quadrate e non raggiunge ancora la massima efficienza del motore.
3. Controllo orientato al campo (FOC)
Il controllo orientato al campo (FOC), anche indicato come controllo vettoriale (VC), è uno dei metodi più efficaci per la gestione in modo efficiente Brushless DC Motors (BLDC) e Magnet Sincronous Motors (PMSM) permanente. Mentre il controllo delle onde sinusoidali gestisce il vettore di tensione e controlla indirettamente la grandezza della corrente, non ha la capacità di controllare la direzione della corrente.
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Il metodo di controllo FOC può essere visualizzato come una versione migliorata del controllo delle onde sinusoidali, in quanto consente il controllo dell'attuale vettore, gestendo efficacemente il controllo vettoriale del campo magnetico dello statore del motore. Controllando la direzione del campo magnetico dello statore, garantisce che lo statore e i campi magnetici del rotore rimangono sempre ad un angolo di 90 °, il che massimizza l'uscita della coppia per una determinata corrente.
4. Controllo senza sensori
Contrariamente ai metodi di controllo del motore convenzionali che si basano su sensori, il controllo senza sensori consente al motore di funzionare senza sensori come sensori di sala o encoder. Questo approccio utilizza i dati di corrente e tensione del motore per accertare la posizione del rotore. La velocità del motore viene quindi calcolata in base alle variazioni della posizione del rotore, utilizzando queste informazioni per regolare efficacemente la velocità del motore.
Il vantaggio principale del controllo senza sensori è che elimina la necessità di sensori, consentendo un funzionamento affidabile in ambienti difficili. È anche conveniente, che richiede solo tre perni e occupano spazio minimo. Inoltre, l'assenza di sensori di Hall migliora la durata e l'affidabilità del sistema, in quanto non vi sono componenti che possono essere danneggiati. Tuttavia, uno svantaggio notevole è che non fornisce un avvio regolare. A basse velocità o quando il rotore è stazionario, la forza elettromotrice posteriore è insufficiente, rendendo difficile rilevare il punto di incrocio zero.
MOTORI DC spazzolati contro Brushless
Somiglianze tra DC spazzolati e motori senza spazzole
Brushless DC Motors e motori DC spazzolati condividono alcune caratteristiche comuni e principi operativi:
Sia i motori DC senza spazzolati che spazzolati hanno una struttura simile, che comprende uno statore e un rotore. Lo statore produce un campo magnetico, mentre il rotore genera coppia attraverso la sua interazione con questo campo magnetico, trasformando efficacemente l'energia elettrica in energia meccanica.
Entrambi Brushless DC Motors e spazzolati MOTORI DC richiedono un alimentatore CC per fornire energia elettrica, poiché il loro funzionamento si basa sulla corrente continua.
Entrambi i tipi di motori possono regolare la velocità e la coppia alterando la tensione o la corrente di ingresso, consentendo flessibilità e controllo in vari scenari di applicazione.
Differenze tra motori DC spazzolati e senza spazzole
Mentre spazzolato e I motori DC Brushless condividono alcune somiglianze, mostrano anche differenze significative in termini di prestazioni e vantaggi. I motori DC spazzolati utilizzano spazzole per commutare la direzione del motore, consentendo la rotazione. Al contrario, i motori senza spazzole impiegano un controllo elettronico per sostituire il processo di commutazione meccanica.
Tipo di motore DC senza spazzole
Tipo di motore bldc bldc besfoc
Esistono molti tipi di motori DC senza spazzole venduti da Jkongmotor e comprendere le caratteristiche e gli usi di diversi tipi di motori a passo passo ti aiuteranno a decidere quale tipo è meglio per te.
1. Motore BLDC standard (rotore interno)
Besfoc fornisce NEMA 17, 23, 24, 34, 42, 52 Dimensioni metriche e metrica 36 mm - 130 mm Motore CC senza pennello standard. I motori (rotore interno) includono motori elettrici a bassa tensione a bassa tensione 3v/24v/48V/48V/72V/72 V/72V/72V/72V/72V/110 V con un intervallo di potenza di 10W - 3500 W e un intervallo di velocità da 10 giri/min - 10000 giri/min. I sensori di Hall integrati possono essere utilizzati in applicazioni che richiedono una posizione precisa e un feedback di velocità. Mentre le opzioni standard offrono un'eccellente affidabilità e prestazioni elevate, la maggior parte dei nostri motori può anche essere personalizzata per funzionare con diverse tensioni, poteri, velocità, ecc. Tipo/lunghezza dell'albero personalizzato e flange di montaggio sono disponibili su richiesta.
2. Motore BLDC marcato
Un motore a marchio CC senza spazzole è un motore con un cambio incorporato (incluso il cambio Spur, il cambio worm e il cambio planetario). Gli ingranaggi sono collegati all'albero di trasmissione del motore. Questa immagine mostra come il cambio è ospitato nell'alloggiamento del motore.
I cambi svolgono un ruolo cruciale nel ridurre la velocità dei motori DC senza spazzole migliorando la coppia di uscita. In genere, i motori DC Brushless funzionano in modo efficiente a velocità comprese tra 2000 e 3000 giri / min. Ad esempio, se abbinato a un cambio che ha un rapporto di trasmissione 20: 1, la velocità del motore può essere ridotta a circa 100-150 giri / min, con conseguente aumento di venti volte della coppia.
Inoltre, l'integrazione del motore e del cambio all'interno di una singola alloggiamento riduce al minimo le dimensioni esterne dei motori CC senza spazzole marcati, ottimizzando l'uso dello spazio della macchina disponibile.
3. Motore BLDC del rotore esterno
I recenti progressi nella tecnologia stanno portando allo sviluppo di attrezzature e strumenti di potenza esterna più potenti. Una notevole innovazione negli utensili elettrici è il design del motore senza spazzole sul rotore esterno.
Rotore esterno I motori DC Brushless o motori senza spazzole alimentati esternamente, dispongono di un design che incorpora il rotore all'esterno, consentendo un funzionamento più fluido. Questi motori possono ottenere una coppia più elevata rispetto ai design del rotore interno di dimensioni simili. L'aumentata inerzia fornita dai motori del rotore esterno li rende particolarmente adatti per applicazioni che richiedono un basso rumore e prestazioni costanti a velocità più basse.
In un motore del rotore esterno, il rotore è posizionato esternamente, mentre lo statore è situato all'interno del motore.
Rotore esterno I motori DC Brushless sono in genere più brevi delle loro controparti a rotore interno, offrendo una soluzione economica. In questo design, i magneti permanenti sono apposti su un alloggiamento del rotore che ruota attorno a uno statore interno con avvolgimenti. A causa della maggiore inerzia del rotore, i motori a rotore esterno sperimentano una ondulazione di coppia inferiore rispetto ai motori a rotore interno.
4. Motore BLDC integrato
I motori a spazzole integrati sono prodotti mechatronici avanzati progettati per l'uso nei sistemi di automazione e controllo industriali. Questi motori sono dotati di un chip con driver a motore DC senza pennelli specializzato e ad alte prestazioni, offrendo numerosi vantaggi, tra cui elevata integrazione, dimensioni compatte, protezione completa, cablaggio diretto e maggiore affidabilità. Questa serie offre una gamma di motori integrati con uscite di alimentazione da 100 a 400 W. Inoltre, il driver integrato utilizza la tecnologia PWM all'avanguardia, consentendo al motore senza spazzole di funzionare ad alta velocità con vibrazioni minime, basso rumore, stabilità eccellente e elevata affidabilità. I motori integrati presentano anche un design per risparmiare spazio che semplifica il cablaggio e riduce i costi rispetto ai tradizionali componenti separati e di azionamento.
Come scegliere il driver del motore DC senza pennello
1. Selezione di un motore senza pennello adatto
Inizia scegliendo un file Motore DC Brushless basato sui suoi parametri elettrici. È essenziale determinare le specifiche chiave come l'intervallo di velocità desiderato, la coppia, la tensione nominale e la coppia nominale prima di selezionare il motore senza spazzole appropriato. In genere, la velocità nominale dei motori senza spazzole è di circa 3000 giri / min, con una velocità operativa raccomandata di almeno 200 giri / min. Se è necessario un funzionamento prolungato a velocità più basse, prendere in considerazione l'uso di un cambio per ridurre la velocità aumentando la coppia.
Quindi, selezionare a Motore CC senza spazzole in base alle sue dimensioni meccaniche. Assicurati che le dimensioni dell'installazione del motore, le dimensioni dell'albero di uscita e le dimensioni complessive siano compatibili con l'apparecchiatura. Offriamo opzioni di personalizzazione per motori Brushless in varie dimensioni in base alle esigenze dei clienti.
2. Scegliere il driver senza spazzole giusto
Seleziona il driver appropriato in base ai parametri elettrici del motore senza spazzole. Quando si sceglie un driver, conferma che la potenza e la tensione nominati del motore rientrano nell'intervallo consentito del driver per garantire la compatibilità. La nostra gamma di driver senza spazzole include modelli a bassa tensione (12-60 VDC) e modelli ad alta tensione (110/220 VAC), su misura per motori a bassa tensione e ad alta tensione, rispettivamente. È importante non mescolare questi due tipi.
Inoltre, considerare le dimensioni dell'installazione e i requisiti di dissipazione del calore del driver per assicurarsi che funzioni efficacemente nel suo ambiente.
Vantaggi e svantaggi dei motori DC senza spazzole
Vantaggi
Brushless DC Motors (BLDC) offre diversi vantaggi rispetto ad altri tipi di motore, tra cui dimensioni compatte, potenza di uscita elevata, bassa vibrazione, rumore minimo e durata di servizio estesa. Ecco alcuni vantaggi chiave dei motori BLDC:
Efficienza : i motori BLDC possono gestire continuamente la coppia massima, a differenza dei motori spazzolati, che ottengono la coppia di picco solo in punti specifici durante la rotazione. Di conseguenza, motori BLDC più piccoli possono generare energia significativa senza la necessità di magneti più grandi.
Controllabilità : questi motori possono essere controllati con precisione tramite meccanismi di feedback, consentendo la consegna esatta di coppia e velocità. Questa precisione migliora l'efficienza energetica, riduce la generazione di calore ed estende la durata della batteria nelle applicazioni a batteria.
Longevità e riduzione del rumore : senza pennelli da logorare, i motori BLDC hanno una durata più lunga e producono un rumore elettrico inferiore. Al contrario, i motori spazzolati creano scintille durante il contatto tra pennelli e commutatore, con conseguente rumore elettrico, rendendo i motori BLDC preferibili in applicazioni sensibili al rumore.
Ulteriori vantaggi includono:
Maggiore efficienza e densità di potenza rispetto ai motori a induzione (riduzione di circa il 35% di volume e peso per la stessa uscita).
Vita a lunga durata e operazioni tranquille a causa di cuscinetti a sfera di precisione.
Una gamma di velocità ampia e un'uscita del motore completa a causa di una curva di coppia lineare.
Emissioni di interferenza elettrica ridotte.
Intercambiabilità meccanica con motori a passo -passo, abbassamento dei costi di costruzione e aumento della varietà dei componenti.
Svantaggi
Nonostante i loro benefici, i motori senza pennello hanno alcuni svantaggi. L'elettronica sofisticata richiesta per le unità senza spazzole comporta costi complessivi più elevati rispetto ai motori spazzati.
Il metodo di controllo orientato al campo (FOC), che consente il controllo preciso delle dimensioni e della direzione del campo magnetico, fornisce coppia stabile, basso rumore, alta efficienza e rapida risposta dinamica. Tuttavia, viene fornito con costi hardware elevati, requisiti di prestazione rigorosi per il controller e la necessità che i parametri del motore vengano abbinati.
Un altro svantaggio è che i motori senza spazzole possono sperimentare il jitter all'avvio a causa della reattanza induttiva, con conseguente funzionamento meno regolare rispetto ai motori spazzolati.
Inoltre, I motori DC Brushless richiedono conoscenze e attrezzature specializzate per la manutenzione e la riparazione, rendendoli meno accessibili agli utenti medi.
Usi e applicazioni dei motori DC Brushless
Brushless DC Motors (BLDC) sono ampiamente utilizzati in vari settori, tra cui automazione industriale, automobili, attrezzature mediche e intelligenza artificiale, a causa della loro longevità, basso rumore e coppia elevata.
1. Automazione industriale
Nell'automazione industriale, I motori DC Brushless sono fondamentali per applicazioni come servo motori, macchine utensili CNC e robotica. Servono come attuatori che controllano i movimenti dei robot industriali per compiti come la pittura, l'assemblaggio dei prodotti e la saldatura. Queste applicazioni richiedono motori ad alta precisione e ad alta efficienza, che i motori BLDC sono ben equipaggiati per fornire.
2. Veicoli elettrici
I motori DC Brushless sono un'applicazione significativa nei veicoli elettrici, in particolare fungendo da motori di guida. Sono particolarmente cruciali nelle sostituzioni funzionali che richiedono un controllo preciso e nelle aree in cui i componenti sono spesso utilizzati, che richiedono prestazioni di lunga durata. Dopo i sistemi di servosterzo, i motori del compressore di aria condizionata rappresentano un'applicazione primaria per questi motori. Inoltre, i motori di trazione per i veicoli elettrici (EV) presentano anche una promettente opportunità per i motori DC senza spazzole. Dato che questi sistemi funzionano con energia a batteria limitata, è essenziale che i motori siano sia efficienti che compatti per ospitare vincoli di spazio stretto.
Poiché i veicoli elettrici richiedono motori efficienti, affidabili e leggeri per fornire energia, motori DC senza spazzole, che possiedono queste qualità, sono ampiamente utilizzati nei loro sistemi di guida.
3. Aerospace e droni
Nel settore aerospaziale, I motori DC Brushless sono tra i motori elettrici più comunemente impiegati a causa delle loro prestazioni eccezionali, il che è cruciale in queste applicazioni. La moderna tecnologia aerospaziale si basa su motori DC senza pennelli potenti ed efficienti per vari sistemi ausiliari all'interno dell'aeromobile. Questi motori sono utilizzati per il controllo delle superfici di volo e dei sistemi di alimentazione nella cabina, come pompe di carburante, pompe per la pressione dell'aria, sistemi di alimentazione, generatori e apparecchiature di distribuzione dell'alimentazione. L'eccezionale prestazione e l'elevata efficienza dei motori DC senza spazzole in questi ruoli contribuiscono al controllo preciso delle superfici di volo, garantendo la stabilità e la sicurezza degli aeromobili.
Nella tecnologia dei droni, I motori DC Brushless sono utilizzati per controllare vari sistemi, tra cui sistemi di interferenza, sistemi di comunicazione e telecamere. Questi motori affrontano efficacemente le sfide dell'elevato carico e una risposta rapida, offrendo una potenza di uscita elevata e una rapida reattività per garantire l'affidabilità e le prestazioni dei droni.
4. Attrezzatura medica
I motori DC Brushless sono anche ampiamente impiegati in attrezzature mediche, inclusi dispositivi come cuori artificiali e pompe di sangue. Queste applicazioni richiedono motori ad alta precisione, affidabili e leggeri, che sono tutte caratteristiche che i motori DC senza spazzole possono fornire.
Come un motore altamente efficiente, a basso rumore e di lunga durata, I motori DC Brushless sono ampiamente utilizzati nel settore delle attrezzature mediche. La loro integrazione in dispositivi come aspiratori medici, pompe per infusione e letti chirurgici ha migliorato la stabilità, l'accuratezza e l'affidabilità di queste macchine, contribuendo in modo significativo ai progressi della tecnologia medica.
5. Smart Home
All'interno di sistemi domestici intelligenti, I motori DC Brushless sono impiegati in vari elettrodomestici, tra cui ventilatori circolanti, umidificatori, deumidificatori, deodoranti ad aria, ventilatori di riscaldamento e raffreddamento, asciugatrici, serrature intelligenti e porte e finestre elettriche. Il passaggio dai motori a induzione ai motori DC senza spazzole e ai loro corrispondenti controller negli elettrodomestici soddisfa meglio le esigenze di efficienza energetica, sostenibilità ambientale, intelligenza avanzata, basso rumore e comfort degli utenti.
I motori DC Brushless sono stati utilizzati a lungo nell'elettronica di consumo, tra cui lavatrici, sistemi di condizionamento dell'aria e aspirapolvere. Più recentemente, hanno trovato applicazioni nei ventilatori, in cui la loro alta efficienza ha significativamente ridotto il consumo di elettricità.
In sintesi, gli usi pratici di I motori DC Brushless sono prevalenti nella vita di tutti i giorni. Brushless DC Motors (BLDC) sono efficienti, resistenti e versatili, che servono una vasta gamma di applicazioni in diversi settori. Il loro design, vari tipi e applicazioni li posizionano come componenti essenziali nella tecnologia e nell'automazione contemporanea.
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