Kas yra BLDC variklis? Visas bešepetėlių nuolatinės srovės variklių, veikimo principo, tipų, pranašumų ir pritaikymo vadovas

Jei ieškote elektros variklių ŠVOK sistemai, siurbliui, kompresoriui, robotui, automobilių komponentui ar pramoninei mašinai, tikriausiai susidūrėte su terminu BLDC variklis.

Bet kas tiksliai yra BLDC variklis? Kaip tai veikia? Kodėl šiuolaikinėje įrangoje tokie populiarūs nuolatinės srovės varikliai be šepetėlių? Ir dar svarbiau, kaip pasirinkti tinkamą BLDC variklį OEM projektui?

BLDC variklis arba bešepetėlis nuolatinės srovės variklis yra nuolatinio magneto elektros variklis, kuriame vietoj mechaninių šepečių ir komutatoriaus naudojamas elektroninis komutavimas . Valdiklis valdoma seka perjungia srovę per statoriaus apvijas, sukurdamas besisukantį magnetinį lauką, kuris varo nuolatinio magneto rotorių.

Palyginti su tradiciniais nuolatinės srovės varikliais su šepečiu, BLDC varikliai gali užtikrinti didelį efektyvumą, ilgą eksploatavimo laiką, didelės spartos galimybes, kompaktišką galios tankį ir tikslų elektroninį greičio valdymą.

Šiandien BLDC varikliai plačiai naudojami automobilių sistemose, EV programose, ŠVOK ventiliatoriuose, orapūtėse, siurbliuose, kompresoriuose, robotikoje, pramoninėje automatikoje, medicinos įrangoje, dronuose ir kitoje OEM įrangoje..

Šiame vadove paaiškinama, kas yra BLDC variklis, kaip jis veikia, pagrindiniai tipai ir valdymo metodai, jo pranašumai ir trūkumai, dažniausiai naudojamos programos ir kaip pasirinkti BLDC variklį OĮG projektui.

Ką reiškia BLDC?

BLDC reiškia Brushless DC.

Visas pavadinimas yra Brushless DC Motor.

Žodis 'be šepetėlių' yra svarbus, nes jis apibūdina didžiausią skirtumą tarp BLDC variklio ir tradicinio šepetėlio nuolatinės srovės variklio.

Šlifuotas nuolatinės srovės variklis naudoja fizinius šepečius ir mechaninį komutatorių, kad perjungtų srovę tarp variklio apvijų. BLDC variklis pašalina šiuos mechaninius komponentus ir naudoja elektroninį valdiklį komutacijos procesui atlikti.

Paprasčiau tariant, mechaninė perjungimo sistema pakeičiama elektronine perjungimo sistema.

Dėl šios konstrukcijos BLDC varikliai ypač tinka moderniai įrangai, kur svarbu efektyvumas, patikimumas, greičio kontrolė ir ilgas eksploatavimo laikas.

Kas yra BLDC variklis?

BLDC variklis yra nuolatinio magneto elektrinis variklis, kuris naudoja elektroninį komutavimą, kad nuolat suktųsi be mechaninių šepečių.

Tipiškame BLDC variklyje yra:

• Stacionarus statorius

• Varinės apvijos

• Nuolatinio magneto rotorius

• Velenas

• Guoliai

• Variklio korpusas

• Elektroninis valdiklis

• Jei reikia, salės jutikliai arba kita grįžtamojo ryšio sistema

Statorius sukuria magnetinį lauką, kai jo apvijomis teka srovė. Rotoriaus nuolatiniai magnetai sąveikauja su šiuo magnetiniu lauku.

Valdiklis nuolat keičia, kurios statoriaus apvijos maitinamos. Tai sukuria besisukantį magnetinį lauką, o rotorius seka jį.

Tai yra pagrindinis nuolatinės srovės variklio be šepetėlių veikimo principas.

„Microchip“ apibūdina BLDC variklius kaip nuolatinio magneto variklius, kurie remiasi elektroniniu komutavimu, naudojant įprastus valdymo metodus, įskaitant šešių pakopų komutaciją ir pažangesnes valdymo architektūras.

BLDC variklis paprastais terminais

Pagalvokite apie BLDC variklį kaip apie kruopščiai sinchronizuotą magnetinę sistemą.

Rotorius turi nuolatinius magnetus. Statoriuje yra elektromagnetinės ritės. Valdiklis tiksliai kontroliuojamais momentais įjungia ir išjungia skirtingas rites.

Magnetinis laukas iš esmės 'juda' aplink variklį, o rotorius seka jį.

Nėra šepetėlių, kurie fiziškai trina besisukantį komutatorių.

Šis mažas struktūrinis skirtumas keičia visą variklio elgesį.

Kodėl BLDC varikliai tampa vis populiaresni?

Šiuolaikinė įranga vis labiau elektrifikuojama ir valdoma elektroniniu būdu.

Inžinieriai nori tokių variklių:

• Veiksmingesnis

• Mažesnis ir lengvesnis

• Lengviau valdyti

• Galimybė pasiekti didesnį greitį

• Patikimesnis

• Tinka automatizuotoms sistemoms

• Suderinamas su skaitmeniniais valdikliais

• Galimybė pritaikyti mechaninį integravimą

BLDC varikliai ypač gerai atitinka šiuos reikalavimus.

Pavyzdžiui, tradiciniam varikliui gali tiesiog tekti nuolat veikti vienu greičiu. Šiuolaikinės ŠVOK orapūtės, robotinės pavaros, siurblio ar EV pagalbinės sistemos greitis gali tekti dinamiškai keisti pagal sistemos reikalavimus.

Elektroninis komutavimas labai palengvina tokio tipo valdymą.

Tai yra viena iš priežasčių, kodėl BLDC varikliai tapo svarbia variklio technologija OEM įrangos gamintojams.

Kaip veikia BLDC variklis?

BLDC variklio veikimo principas pagrįstas dviejų magnetinių laukų sąveika:

1. Statoriaus apvijų sukuriamas magnetinis laukas

2. Magnetinis laukas, kurį sukuria nuolatiniai magnetai ant rotoriaus

Kai valdiklis tiekia srovę į konkrečias statoriaus apvijas, apvijos sukuria elektromagnetinį lauką.

Rotorius reaguoja į šį magnetinį lauką ir juda link atitinkamos padėties.

Tada valdiklis perjungia srovę į kitą statoriaus fazių derinį.

Šis procesas kartojamas nuolat.

Dėl to atrodo, kad magnetinis laukas sukasi aplink statorių, o nuolatinio magneto rotorius seka tą lauką ir sukuria mechaninį sukimąsi.

Tipiškame trifaziame BLDC variklyje valdikliui reikia informacijos apie rotoriaus padėtį. Tai gali būti gaunama iš Hall jutiklių arba gali būti įvertinta elektroniniu būdu naudojant atgalinį EMF sistemoje be jutiklių.

Nuolatinio magneto rotorius

Rotorius yra besisukanti BLDC variklio dalis.

Skirtingai nuo daugelio įprastų variklių konstrukcijų, BLDC rotorius paprastai turi nuolatinius magnetus, o ne įjungtas rotoriaus apvijas.

Priklausomai nuo variklio konstrukcijos, magnetai gali būti išdėstyti skirtingomis konfigūracijomis.

Nuolatiniai magnetai sukuria rotoriaus magnetinį lauką, nereikalaujant, kad elektros srovė praeitų per besisukančią dalį.

Tai prisideda prie variklio efektyvumo ir kompaktiškos konstrukcijos.

Tačiau magnetų pasirinkimas yra svarbi variklių inžinerijos dalis.

Tokie veiksniai kaip:

• Magneto klasė

• Darbinė temperatūra

• Magnetinė jėga

• Rotoriaus greitis

• Mechaninė konstrukcija

• Reikalingas sukimo momentas

turi būti svarstomi kartu.

Pavyzdžiui, naudojant aukštą temperatūrą, magneto temperatūros charakteristikos gali tapti svarbiu projektavimo veiksniu.

Statoriaus apvijos

Statorius yra stacionari variklio dalis.

Paprastai jį sudaro laminuota elektrinio plieno šerdis su varinėmis apvijomis, įtaisytomis į statoriaus angas.

Kai elektros srovė praeina per apvijas, susidaro magnetinis laukas.

Valdiklis keičia maitinimo fazes pagal rotoriaus padėtį.

Apvijos konstrukcija turi didelę įtaką:

• Vardinis greitis

• Sukimo momentas

• Dabartinė

• Galia

• Efektyvumas

• Atgal-EMF

• Temperatūros kilimas

• Triukšmas

• Veikimo diapazonas

Štai kodėl du varikliai, turintys tą pačią įtampą ir fizinį skersmenį, gali turėti visiškai skirtingas veikimo charakteristikas.

OEM programoms apvijų konfigūracija dažnai yra viena iš svarbiausių variklio pritaikymo dalių.

Elektroninis komutavimas

Komutavimas reiškia srovės keitimą tarp variklio fazių tinkamoje rotoriaus padėtyje.

Šlifuotame nuolatinės srovės variklyje šią užduotį atlieka šepečiai ir mechaninis komutatorius.

BLDC variklyje tai atlieka elektroniniai komponentai.

Valdiklis nustato, kada įjungti kiekvieną fazę, remdamasis rotoriaus padėties informacija ir pasirinkta valdymo strategija.

Šis elektroninis komutavimas yra pagrindinė nuolatinės srovės variklio be šepetėlių savybė.

Tai taip pat leidžia integruoti variklį su sudėtingomis elektroninėmis valdymo sistemomis.

Ką veikia BLDC variklio valdiklis?

BLDC varikliui paprastai reikia elektroninio valdiklio arba pavaros.

Priklausomai nuo sistemos, valdiklis gali valdyti:

• Fazių komutavimas

• Variklio greitis

• Variklio srovė

• Sukimo momentas

• Pagreitis

• Lėtėjimas

• Stabdymas

• Kryptis

• Apsauga nuo viršsrovių

• Apsauga nuo perkaitimo

• Apsauga nuo garų

Tai reiškia, kad variklis ir valdiklis paprastai turėtų būti laikomi suderinta sistema.

Jei naudojate OEM, variklį pasirinkus tik pagal įtampą ir vardinę galią, gali kilti problemų.

Variklio elektrinės charakteristikos turi būti suderinamos su valdikliu ir faktine apkrova.

BLDC variklio konstrukcija: pagrindiniai komponentai

Tipiškas BLDC variklis susideda iš kelių pagrindinių komponentų.

Statorius

Statorius yra atsakingas už elektromagnetinio lauko generavimą.

Jo dizainas apima tokius parametrus kaip:

• Statoriaus skersmuo

• Krūvos ilgis

• Lizdas numeris

• Apvijų išdėstymas

• Varinės vielos skersmuo

• Posūkių skaičius

• Fazinis ryšys

Šių parametrų pakeitimas gali labai paveikti variklio veikimą.

Dėl šios priežasties statoriaus konstrukcija yra svarbi individualaus BLDC variklio kūrimo dalis.

Rotorius ir nuolatiniai magnetai

Rotorius sukuria nuolatinį magnetinį lauką.

Rotoriaus konstrukcija gali turėti įtakos:

• Sukimo momentas

• Greitis

• Efektyvumas

• Vibracija

• Triukšmas

• Mechaninis stiprumas

Naudojant didelius greičius, rotoriaus mechaninis stiprumas tampa ypač svarbus.

Rotorius turi saugiai atlaikyti reikiamą sukimosi greitį, išlaikant teisingą oro tarpą tarp rotoriaus ir statoriaus.

Salės jutikliai

Daugelis jutiklių BLDC variklių naudoja tris Hall jutiklius, kad nustatytų rotoriaus padėtį.

Valdiklis priima Hall signalus ir naudoja juos rotoriaus padėties nustatymui bei atitinkamos komutacijos būsenos parinkimui.

Trys Holo jutikliai paprastai yra išdėstyti maždaug 120 elektrinių laipsnių atstumu vienas nuo kito, todėl valdiklis gali identifikuoti šešis pagrindinius komutavimo sektorius, naudojamus įprastame šešių pakopų BLDC valdyme.

Holo jutikliai ypač naudingi, kai svarbus patikimas paleidimas ir veikimas mažu greičiu.

Velenas, guoliai ir korpusas

Variklis yra ne tik elektromagnetinis komponentas.

Mechaninis dizainas gali būti vienodai svarbus.

Pavyzdžiui, OĮG klientas gali reikalauti:

• Konkretus veleno skersmuo

• Konkretus veleno ilgis

• Raktinis griovelis

• D formos velenas

• Srieginis velenas

• Specialios tvirtinimo angos

• Pritaikytas flanšas

• Konkreti jungties padėtis

• Specialūs korpuso matmenys

Net jei elektros specifikacijos yra teisingos, variklis gali būti netinkamas, jei mechaninė sąsaja neatitinka kliento įrangos.

Štai kodėl individualus variklio kūrimas dažnai prasideda nuo mechaninio brėžinio arba esamo variklio pavyzdžio.

BLDC varikliai su jutikliu ir be jutiklių

Yra du įprasti rotoriaus padėties nustatymo būdai:

Sensorinis BLDC valdymas ir BLDC valdymas be jutiklių.

Nė vienas nėra automatiškai geresnis.

Teisingas pasirinkimas priklauso nuo programos.

Sensorinis BLDC variklis

Sensorinis BLDC variklis naudoja Hall jutiklius arba kitą padėties jutiklį, kad nustatytų rotoriaus padėtį.

Valdiklis gauna šią padėties informaciją ir naudoja ją, kad nustatytų tinkamą komutacijos laiką.

Vienas iš pagrindinių privalumų yra tai, kad informacija apie rotoriaus padėtį yra prieinama net tada, kai variklis nejuda.

Dėl to jutikliniai BLDC varikliai yra patrauklūs tais atvejais, kai reikia:

• Patikimas paleidimas

• Mažo greičio veikimas

• Pradinis sukimo momentas

• Kontroliuojamas pagreitis

• Tiksli padėties informacija

Paprastai jie naudojami siurbliams, pavaroms, robotams, pramoninei automatikai ir kitoms sistemoms, kuriose paleidimo elgsena yra svarbi.

BLDC variklis be jutiklių

BLDC varikliui be jutiklių nereikia fizinių Hall jutiklių.

Vietoj to, valdiklis įvertina rotoriaus padėtį, naudodamas elektrinę informaciją, dažniausiai įskaitant atgalinę elektrovaros jėgą arba atgalinę EMF.

Atgalinis EMF susidaro, kai nuolatinio magneto rotorius sukasi.

Tačiau back-EMF yra labai mažas arba nepasiekiamas, kai rotorius nejuda.

Tai reiškia, kad BLDC varikliui be jutiklių reikia tinkamos paleidimo strategijos, kad galėtų veikti įprastas EMF pagrįstas padėties aptikimas.

Privalumai gali apimti:

• Mažiau komponentų

• Mažiau laidų

• Mažesnis sistemos sudėtingumas

• Galimas išlaidų sumažinimas

• Lengvesnis mechaninis integravimas

Pagrindinis iššūkis paprastai yra paleidimas ir mažo greičio valdymas.

Kada pasirinkti jutiklinį ar be jutiklių?

BLDC variklis su jutikliu paprastai yra geras pasirinkimas, kai svarbu paleisties patikimumas ir veikimas mažu greičiu.

BLDC variklis be jutiklių gali būti patrauklus, kai programa pirmiausia veikia vidutiniu arba dideliu greičiu, o jutiklių ir laidų mažinimas yra vertingas.

OĮG projektuose variklis, valdiklis ir grįžtamojo ryšio metodas turėtų būti vertinami kartu.

BLDC variklio komutavimo metodai

Skirtingoms BLDC variklių programoms reikia skirtingų valdymo strategijų.

Du dažniausiai aptariami metodai yra šie:

• Šešių žingsnių komutacija

• Į lauką orientuotas valdymas arba FOC

Šešių žingsnių BLDC komutavimas

Šešių pakopų komutavimas yra plačiai naudojamas BLDC valdymo metodas.

Įprastoje trifazėje sistemoje dvi fazės įjungiamos, o trečioji fazė paliekama plūduriuoti.

Valdiklis keičia maitinimo fazes pagal rotoriaus padėtį.

Kai valdymas be jutiklių, valdiklis gali stebėti slankiosios fazės atgalinį EMF ir naudoti nulio kirtimo informaciją rotoriaus padėčiai įvertinti.

Šešių žingsnių valdymas yra gana paprastas ir ekonomiškas, todėl tinka daugeliui:

• Ventiliatoriai

• Pūstuvai

• Siurbliai

• Buitinė technika

• Aušinimo sistemos

• Pramoniniai varikliai

Į lauką orientuotas valdymas

Į lauką orientuotas valdymas, paprastai vadinamas FOC , yra sudėtingesnė variklio valdymo technika.

FOC valdo variklio sroves besisukančioje atskaitos sistemoje, todėl valdiklis gali tiksliau reguliuoti sukimo momentą ir magnetinį srautą.

Palyginti su įprastu šešių pakopų valdymu, FOC gali suteikti:

• Tolygesnis sukimo momentas

• Mažesnis sukimo momento pulsavimas

• Geresnis veikimas mažu greičiu

• Tikslesnis valdymas

• Potencialiai pagerintas efektyvumas

FOC yra ypač naudingas sudėtingoms programoms, tokioms kaip robotika, elektrinis mobilumas, tiksli įranga ir pažangi pramonės automatika.

Tačiau paprastai tam reikia sudėtingesnės valdymo elektronikos ir tinkamai suprojektuoto variklio.

Pagrindiniai BLDC variklių pranašumai

Kodėl verta rinktis BLDC variklį, o ne šlifuotą nuolatinės srovės variklį?

Atsakymas paprastai susijęs su keliais pagrindiniais pranašumais.

Didelis efektyvumas

Vienas iš svarbiausių BLDC variklių privalumų yra jų didelio efektyvumo potencialas.

Kadangi BLDC varikliai neturi mechaninio šepečio kontakto, jie išvengia su šepečiu susijusių mechaninių nuostolių ir susidėvėjimo.

Nuolatinio magneto rotoriaus technologija taip pat gali užtikrinti stiprų elektromagnetinį veikimą kompaktiškoje pakuotėje.

Efektyvumas tampa ypač svarbus:

• Baterijomis maitinama įranga

• EV sistemos

• ŠVOK įranga

• Siurbliai

• Kompresoriai

• Pramoninės mašinos

Keletas procentinių punktų efektyvumo gali turėti reikšmingą skirtumą, kai variklis veikia tūkstančius valandų per metus.

Ilgas tarnavimo laikas

Šepečiai yra mechaniniai susidėvintys komponentai.

Kai veikia variklis su šepečiu, šepečiai ir komutatorius palaipsniui nusidėvi.

BLDC variklis pašalina šią mechaninę komutavimo sistemą.

Tai gali žymiai pailginti eksploatavimo laiką ir sumažinti priežiūros poreikius.

Tačiau variklis be šepetėlių nereikalauja priežiūros visomis prasmėmis.

Guoliai, izoliacija, magnetai, elektronika, veleno sąsajos ir šiluminės sąlygos vis dar turi įtakos faktiniam visos variklio sistemos eksploatavimo laikui.

Didelės spartos galimybė

BLDC varikliai gali būti suprojektuoti veikti dideliu greičiu.

Mechaninių šepečių nebuvimas pašalina vieną svarbų apribojimą, susijusį su tradiciniais šepetiniais varikliais.

Dėl to BLDC varikliai naudingi:

• Didelės spartos orapūtės

• Ventiliatoriai

• Siurbliai

• Kompresoriai

• Dronai

• Verpstės

• Kompaktiškos aušinimo sistemos

Tačiau norint sukurti didelio greičio variklį, reikia atidžiai apsvarstyti rotoriaus stiprumą, guolius, pusiausvyrą, šilumines charakteristikas ir valdiklio charakteristikas.

Didelis galios tankis

BLDC variklis gali užtikrinti didelę našumą iš palyginti kompaktiško paketo.

Tai ypač naudinga, kai įrangos projektuotojai turi ribotą įrengimo erdvę.

Pavyzdžiui, robotams ir automobilių sistemoms gali prireikti variklio, kad jis tilptų į labai ribotą mechaninį apvalkalą, tuo pačiu užtikrinant pakankamą sukimo momentą.

Tokiais atvejais variklio skersmuo, kamino ilgis, apvijų konstrukcija, magneto pasirinkimas ir aušinimas turėtų būti optimizuoti kartu.

Tikslus greičio ir sukimo momento valdymas

Kadangi BLDC varikliai naudoja elektroninį komutavimą, juos galima lengvai integruoti su elektroninėmis greičio valdymo sistemomis.

Priklausomai nuo valdiklio, sistema gali reguliuoti:

• Greitis

• Sukimo momentas

• Dabartinė

• Pagreitis

• Stabdymas

• Kryptis

Dėl to BLDC varikliai puikiai tinka automatinei įrangai ir pažangioms mašinoms.

BLDC variklis vs PMSM: koks skirtumas?

BLDC varikliai ir PMSM varikliai yra glaudžiai susijusios nuolatinių magnetų variklių technologijos.

Terminologija kartais gali būti paini.

Supaprastintas skirtumas yra tas, kad įprasti BLDC varikliai dažniausiai siejami su:

• Trapecijos formos nugarėlė-EMF

• Šešių žingsnių komutacija

• Elektroninis blokų komutavimas

PMSM sistemos dažniausiai siejamos su:

• Daugiau sinusoidinės nugaros-EMF

• Sinusoidinė srovė

• Į lauką orientuotas valdymas

Tačiau realus variklio dizainas yra sudėtingesnis nei tiesiog pažymėti vieną variklį 'BLDC' ir kitą 'PMSM'.

Elektromagnetinis dizainas, apvijų paskirstymas, atgalinė EMF bangos forma, valdiklis ir valdymo algoritmas turi įtakos variklio veikimui.

Todėl, įsigyjant variklį OĮG programai, geriau aptarti visus variklio ir valdymo reikalavimus, o ne pasikliauti tik BLDC arba PMSM etikete.

BLDC variklių tipai

BLDC varikliai gali būti suprojektuoti įvairių mechaninių konfigūracijų.

Labiausiai paplitusios kategorijos apima vidinio rotorio, išorinio rotoriaus ir berėmius BLDC variklius.

Vidinis rotorius BLDC variklis

Vidinio rotoriaus BLDC variklyje nuolatinio magneto rotorius yra statoriaus viduje.

Tai viena iš labiausiai paplitusių motorinių konstrukcijų.

Vidinio rotoriaus varikliai tinka daugeliui:

• Pramoninės mašinos

• Siurbliai

• Kompresoriai

• Automobilių sistemos

• Robotika

• Pavaros

• Ventiliatoriai ir pūstuvai

Jie gali būti suprojektuoti daugybe skirtingų rėmo dydžių ir velenų konfigūracijų.

Išorinis rotorius BLDC variklis

BLDC variklyje su išoriniu rotoriumi rotorius supa statorių.

Ši konfigūracija gali užtikrinti naudingas sukimo momento charakteristikas ir yra ypač paplitusi ventiliatoriuose ir orapūtėse.

Kai kuriose konstrukcijose besisukantį korpusą taip pat galima integruoti tiesiai į ventiliatoriaus mentės mazgą.

Taip galima sukurti kompaktišką variklio ir ventiliatoriaus sprendimą.

BLDC variklis be rėmo

Berėminis BLDC variklis pirmiausia sukurtas kaip integruotas variklio komponentas, o ne kaip atskiras variklis.

Statorius ir rotorius tiekiami atskirai, kad originalios įrangos gamintojas galėtų juos tiesiogiai integruoti į savo mechaninę struktūrą.

Berėmiai varikliai ypač naudingi:

• Robotų jungtys

• Robotinės pavaros

• Gimbalai

• Medicininė įranga

• Tikslioji mašina

• Pramoninė automatika

Pavyzdžiui, roboto jungtis gali turėti labai ribotą vidinę erdvę. Užuot sumontavęs įprastą variklį su standartiniu korpusu, originalios įrangos gamintojas gali integruoti berėmius variklius tiesiai į jungties mazgą.

Tai suteikia daug didesnį mechaninio dizaino lankstumą.

BLDC variklių programos

BLDC varikliai naudojami įvairiose pramonės šakose.

Dėl efektyvumo, elektroninio valdymo, kompaktiškumo ir patikimumo derinio jie tinka daugeliui šiuolaikinių programų.

Automobilių ir elektromobilių programos

Automobilių pramonė naudoja elektros variklius daugelyje sistemų, išskyrus pagrindinį traukos variklį.

Pavyzdžiai:

• Aušinimo ventiliatoriai

• ŠVOK orapūtės

• Siurbliai

• Kompresoriai

• Šilumos valdymo sistemos

• Pavaros

• Pagalbinės sistemos

EV sistemos ypač svarbios energijos vartojimo efektyvumui, nes elektros energija galiausiai gaunama iš riboto energijos šaltinio.

Dėl to efektyvi BLDC variklių technologija tampa patraukli daugeliui pagalbinių automobilių.

BLDC varikliai, skirti ŠVOK ventiliatoriams ir orapūtėms

ŠVOK yra vienas iš praktiškiausių BLDC variklių pritaikymo būdų.

BLDC ventiliatoriaus variklis gali užtikrinti elektroniniu būdu valdomą greitį, išlaikant efektyvų veikimą.

Įprastos programos apima:

• Vidiniai ŠVOK įrenginiai

• Lauko oro kondicionavimo sistemos

• Fan-coil įrenginiai

• Vėdinimo sistemos

• Oro pūstuvai

• Aušinimo sistemos

• Pramoninis vėdinimas

Dėl HVAC BLDC variklio inžinieriai turi atsižvelgti ne tik į variklio galią.

Svarbūs veiksniai apima:

• Oro srautas

• Statinis slėgis

• RPM

• Sukimo momentas

• Triukšmas

• Efektyvumas

• Montavimas

• Darbinė temperatūra

• Darbo ciklas

Čia konkrečioms programoms pritaikytas motorinis tobulinimas gali suteikti tikrą pranašumą.

BLDC siurblių varikliai

BLDC varikliai taip pat plačiai tinka siurblių sistemoms.

Siurblio varikliui gali prireikti:

• Patikimas paleidimas

• Stabilus greitis

• Didelis efektyvumas

• Kompaktiški matmenys

• Ilgas eksploatavimo laikas

• Geros šiluminės charakteristikos

Reikalingos variklio charakteristikos labai priklauso nuo siurblio konstrukcijos.

Variklis, kuris puikiai tinka išcentriniam siurbliui, gali būti ne geriausias pasirinkimas kito siurblio architektūrai.

Todėl OĮG variklių tiekėjas turėtų idealiai įvertinti variklį kartu su siurblio apkrovos charakteristikomis.

BLDC varikliai kompresoriams

Kompresoriai gali kelti didelius reikalavimus varikliams.

Kompresoriaus BLDC varikliui gali tekti efektyviai veikti plačiame sūkių diapazone, o apkrova keičiasi.

Svarbūs parametrai gali būti:

• Įtampa

• Galia

• RPM

• Sukimo momentas

• Dabartinė

• Efektyvumas

• Temperatūros kilimas

• Pradinės charakteristikos

Naudojant kompresorių, variklio ir valdiklio suderinimas tampa ypač svarbus.

BLDC varikliai robotams

Robotika yra dar vienas svarbus BLDC technologijos pritaikymas.

Robotų gamintojai dažnai reikalauja variklių su:

• Didelis sukimo momento tankis

• Kompaktiškas dydis

• Žema vibracija

• Mažas triukšmas

• Tikslus valdymas

• Didelis pagreitis

• Atsiliepimai apie poziciją

• Ilgas tarnavimo laikas

Standartiniai BLDC varikliai gali būti tinkami kai kuriems robotų mechanizmams.

Tačiau integruotoms robotų jungtims berėmiai BLDC varikliai gali suteikti daugiau dizaino lankstumo.

Statorius ir rotorius gali būti integruoti į paties roboto korpusą, todėl originalios įrangos gamintojas gali optimizuoti visą jungties mazgą.

BLDC varikliai pramoninei automatikai

Pramoninės automatikos sistemoms dažnai reikia patikimų variklių, galinčių veikti nuolat ir greitai reaguoti į besikeičiančias komandas.

BLDC varikliai gali būti naudojami:

• Automatizuota technika

• Pavaros

• Konvejeriai

• Siurbliai

• Aušinimo sistemos

• Robotika

• Tikslumo mechanizmai

• Medžiagų krovimo įranga

Tinkamas variklis priklauso nuo reikiamo greičio, sukimo momento, darbo ciklo, valdymo sistemos ir mechaninės sąsajos.

BLDC varikliai medicinos ir tiksliajai įrangai

Medicininei ir laboratorinei įrangai dažnai reikia kompaktiškų, tylių, patikimų ir tiksliai valdomų variklių.

BLDC variklius galima rasti tokiose programose kaip:

• Siurbliai

• Ventiliatoriai

• Laboratorinė įranga

• Centrifugos

• Analitiniai instrumentai

• Medicinos prietaisai

• Oro ir skysčių tvarkymo sistemos

Šioms programoms triukšmas ir vibracija gali būti tokie pat svarbūs kaip vardinė galia.

Variklis, kurio efektyvumas yra šiek tiek didesnis, tačiau vibruoja per daug, gali netikti jautriai įrangai.

BLDC varikliai dronams ir mobiliajai įrangai

Dronams reikia didelio galingumo ir didelio greičio variklių.

Svoris yra nepaprastai svarbus, nes kiekvienas papildomas gramas veikia visą sistemą.

Todėl BLDC varikliai plačiai naudojami:

• Dronai

• RC lėktuvas

• Elektrinės lentos

• Mažos elektrinės transporto priemonės

• Mobilioji įranga

• Kompaktiškos varomosios sistemos

Variklis turi būti kruopščiai suderintas su sraigtu, akumuliatoriumi, valdikliu ir reikiamu veikimo tašku.

Kaip pasirinkti BLDC variklį OĮG projektui

BLDC variklio pasirinkimas niekada neturėtų būti grindžiamas vien įtampa.

Tinkamai parenkant reikia kartu atsižvelgti į elektrinius, mechaninius, šiluminius ir valdymo reikalavimus.

Įtampa ir galia

Pradėkite nuo reikiamos įtampos ir galios.

Svarbūs klausimai apima:

• Kokia yra nominali įtampa?

• Kokia minimali įtampa?

• Kokia maksimali įtampa?

• Kas yra nuolatinė galia?

• Kokia yra didžiausia galia?

• Kokia maksimali srovė?

Baterijomis maitinamos įrangos įtampa veikimo metu gali keistis.

Todėl variklis turėtų būti vertinamas faktiniame darbinės įtampos diapazone.

Greitis ir sukimo momentas

Vien RPM neužtenka.

Taip pat turite žinoti, kokį sukimo momentą variklis turi sukurti tokiu greičiu.

Pavyzdžiui, variklis gali pasiekti 5000 aps./min be apkrovos, bet nesugebėti išlaikyti reikiamo greičio, kai prijungtas prie tikrosios mašinos.

OĮG projektams greičio ir sukimo momento kreivė yra daug naudingesnė nei vienos RPM specifikacijos.

Variklio matmenys ir montavimas

Mechaninis suderinamumas yra labai svarbus.

Patikrinkite:

• Variklio skersmuo

• Variklio ilgis

• Montavimo skylės

• Flanšo matmenys

• Veleno skersmuo

• Veleno ilgis

• Raktas

• Jungties padėtis

• Montavimo kryptis

Jei keičiate esamą variklį, pateikę brėžinį ar pavyzdį galite žymiai pagerinti vertinimo procesą.

Atsiliepimai ir kontrolė

Nustatykite, ar jums reikia:

• Salės jutikliai

• Valdymas be jutiklių

• Encoder

• Kiti atsiliepimai apie poziciją

Taip pat nustatykite reikiamą valdiklį ir valdymo būdą.

Tiksliam naudojimui gali prireikti kodavimo.

Paprastiems ventiliatoriams gali pakakti Hall arba be jutiklio valdymo.

Veikimo aplinka

Aplinkos sąlygos gali labai paveikti variklio pasirinkimą.

Apsvarstykite:

• Aplinkos temperatūra

• Drėgmė

• Dulkės

• Vandens poveikis

• Vibracija

• Montavimo aukštis

• Darbo ciklas

• Nuolatinis veikimas

• Paleidimo dažnis

Variklio, veikiančio 30 sekundžių kelis kartus per dieną, šiluminiai reikalavimai labai skiriasi nuo variklio, veikiančio nepertraukiamai 20 valandų per dieną.

Kada turėtumėte pasirinkti individualų BLDC variklį?

Standartinis variklis dažniausiai yra greičiausias ir ekonomiškiausias pasirinkimas, kai jis jau atitinka taikymo reikalavimus.

Bet ką daryti, jei standartinis variklis yra beveik tinkamas?

Galbūt įtampa tinkama, bet velenas per ilgas.

Gal RPM ir teisingas, bet sukimo momento nepakanka.

Galbūt variklis tinka mechaniškai, bet nėra tinkamos Hall konfigūracijos.

Galbūt klientui reikia specialios jungties ar tvirtinimo konstrukcijos.

Čia pritaikytas BLDC variklis tampa vertingas.

Užuot įjungus esamą variklį į mašiną, jį galima sukurti atsižvelgiant į faktinius įrangos reikalavimus.

Standartinis BLDC variklis prieš pasirinktinį BLDC variklį

Standartinis BLDC variklis paprastai tinka, kai:

• Įtampos atitikmenys

• Jėgos rungtynės

• RPM rungtynės

• Sukimo momento rungtynės

• Montavimo matmenys atitinka

• Veleno matmenys atitinka

• Atsiliepimų reikalavimai atitinka

• Aplinkos sąlygos yra priimtinos

Pasirinktinis BLDC variklis gali būti geresnis, kai:

• Montavimo vieta ribota

• Veleno matmenys yra neįprasti

• Sukimo momento greičio reikalavimai yra specifiniai

• Reikalinga speciali apvija

• Salės jutiklius reikia pritaikyti

• Būtina integruoti kodavimo įrenginį

• Triukšmą ar vibraciją reikia optimizuoti

• Variklis turi būti tiesiogiai integruotas į OEM agregatą

Ilgalaikių gamybos projektų atveju pritaikymas individualiems poreikiams kartais gali būti ekonomiškesnis, nei pakartotinis įrangos konstrukcijos pažeidimas aplink netinkamą standartinį variklį.

Ką galima pritaikyti BLDC variklyje?

Priklausomai nuo gamintojo ir projekto reikalavimų, BLDC variklis gali būti pritaikytas daugelyje sričių.

Tai apima:

• Variklio skersmuo

• Variklio ilgis

• Statoriaus kamino ilgis

• Nominali įtampa

• Nominali galia

• Vardinis greitis

• Vardinis sukimo momentas

• Apvijos dizainas

• Varinės vielos specifikacija

• Magneto specifikacija

• Veleno skersmuo

• Veleno ilgis

• Veleno forma

• Montavimo skylės

• Flanšas

• Būstas

• Jungtis

• Kabelis

• Salės jutikliai

• Encoder

• Guolių konfigūracija

• Sukimosi kryptis

• Šiluminė apsauga

Štai kodėl patyręs BLDC variklių originalios įrangos gamintojas gali būti ypač vertingas įrangos gamintojams.

Tikslas nėra tiesiog pagaminti variklį.

Tikslas yra pagaminti variklį, kuris tinkamai veiktų kliento mašinos viduje.

Ko ieškoti BLDC variklių gamintojui

Kai tiekiami BLDC varikliai, vieneto kaina yra akivaizdžiai svarbi.

Tačiau OĮG projektui tai neturėtų būti vienintelis veiksnys.

Tiekėjas, siūlantis žemą kainą, bet negalintis atlikti inžinerinių pakeitimų, galiausiai gali kainuoti daugiau dėl pakartotinių mėginių ėmimo, delsimo, perprojektavimo ir kokybės problemų.

Štai keletas svarbių veiksnių, į kuriuos reikia atsižvelgti.

Inžinerijos ir pritaikymo galimybės

Paklauskite, ar tiekėjas iš tikrųjų gali sukurti pritaikytus variklius.

Naudingi klausimai apima:

• Ar galite pritaikyti apviją?

• Ar galite pakeisti veleną?

• Ar galite pakeisti montavimo matmenis?

• Ar galite integruoti Hall jutiklius?

• Ar galite integruoti kodavimo įrenginį?

• Ar galite optimizuoti variklį konkrečiai apkrovai?

• Ar galite pateikti inžinerinius pavyzdžius?

• Ar galite pateikti bandymo duomenis?

OĮG klientams šios galimybės gali būti svarbesnės nei tiesiog turėti didelį produktų katalogą.

Gamybos ir kokybės kontrolė

Kai variklis pereina į masinę gamybą, nuoseklumas tampa labai svarbus.

Profesionalus variklių gamintojas turėtų kontroliuoti tokių komponentų gamybos ir tikrinimo procesus kaip:

• Statoriaus mazgai

• Rotoriai

• Magnetai

• Apvijos

• Velenai

• Guoliai

• Būstai

• Baigti varikliai

Priklausomai nuo taikomosios programos ir tikslinės rinkos, klientai taip pat gali reikalauti našumo, patikimumo, atsekamumo, kokybės dokumentų ir atitinkamų valdymo sistemos sertifikatų.

Prototipas masinei gamybai

Įprastas OEM BLDC variklio kūrimo procesas gali atrodyti taip:

Reikalavimai → Techninis įvertinimas → Variklio dizainas → Prototipas → Testavimas → Kliento patvirtinimas → Bandomoji gamyba → Masinė gamyba

Pirmasis prototipas nėra galutinis tikslas.

Sėkmingas prototipas turėtų parodyti, kad variklis gali atitikti tikruosius kliento reikalavimus.

Kitas iššūkis yra užtikrinti, kad masinės gamybos metu būtų galima nuosekliai atkurti tą patį našumą.

Tai ypač svarbu B2B klientams, planuojantiems pasikartojančius gamybos užsakymus.

Kodėl svarbios konkrečios programos BLDC variklio kūrimas

Perkant variklius daroma dažna klaida:

'Įtampa ir galia yra vienodi, todėl variklis turėtų veikti.'

Nebūtinai.

Du BLDC varikliai gali būti skirti 24 V ir 100 W, o jie labai skiriasi:

• Sukimo momento kreivės

• RPM

• Apvijos atsparumas

• Atgal-EMF

• Pradinės charakteristikos

• Šiluminis našumas

• Veleno matmenys

• Valdiklio reikalavimai

Dėl šios priežasties profesionalus OĮG variklio pasirinkimas turėtų prasidėti nuo programos , o ne tik nuo vardinės lentelės.

Pavyzdžiui, ŠVOK orapūtės BLDC variklis turi skirtingus prioritetus nei BLDC variklis, skirtas robotų jungčiai.

Kompresoriaus variklio reikalavimai skiriasi nuo mažo aušinimo ventiliatoriaus.

Siurblio varikliui gali prireikti didelio paleidimo momento, o didelio greičio ventiliatorius gali teikti pirmenybę efektyvumui ir sūkių dažniui.

Šis į pritaikymą orientuotas požiūris yra viena iš priežasčių, kodėl OĮG klientai dažnai nori dirbti tiesiogiai su specializuotu variklių gamintoju.

Modar variklis individualiems BLDC variklių projektams

Įmonėms, ieškančioms BLDC variklių gamintojo, BLDC variklių tiekėjo arba pasirinktinio BLDC variklių originalios įrangos gamintojų partnerio Kinijoje , inžineriniai pajėgumai ir gamybos lankstumas gali būti svarbesni nei tiesiog didžiausio tiekėjo pasirinkimas.

„Modar Motor“ daugiausia dėmesio skiria variklių sprendimams, skirtiems OEM programoms, įskaitant ŠVOK, siurblius, kompresorius, automobilių sistemas, robotiką, pramonės automatiką, medicinos įrangą ir kitą specializuotą įrangą..

Jo BLDC variklių sprendimai gali būti sukurti naudojant įvairius derinius:

• Įtampa

• Galia

• Greitis

• Sukimo momentas

• Variklio matmenys

• Veleno konfigūracija

• Montavimo reikalavimai

• Salės jutikliai

• Encoder atsiliepimai

• Taikymo aplinka

Tai ypač naudinga, kai OĮG klientas neranda tinkamo, jau paruošto variklio.

Užuot paprašius kliento perprojektuoti mašiną pagal standartinį variklį, variklis gali būti įvertintas pagal faktinius mašinos reikalavimus.

B2B projektams šis metodas gali padėti sujungti variklių dizainą, prototipų kūrimą, testavimą ir galimą masinę gamybą į vieną kūrimo procesą.

Jei perkate BLDC variklį OĮG produktui, pateikę variklio brėžinį, specifikacijų lapą, esamą variklio pavyzdį, apkrovos kreivę arba tikslinius našumo reikalavimus, inžinierių komanda gali gauti daug aiškesnį atskaitos tašką.

Dažnai užduodami klausimai apie BLDC variklius

1. Kam naudojamas BLDC variklis?

BLDC varikliai naudojami daugelyje programų, įskaitant ŠVOK ventiliatorius, orapūtes, siurblius, kompresorius, automobilių sistemas, EV pagalbinę įrangą, robotiką, pramonės automatiką, medicinos įrangą, dronus ir kitas elektra varomas sistemas.

Jie ypač patrauklūs, kai svarbus didelis efektyvumas, ilgas eksploatavimo laikas, didelis greitis, kompaktiškas dydis ir elektroninis greičio valdymas.

2. Ar BLDC varikliui reikia valdiklio?

Taip.

BLDC varikliui paprastai reikalingas elektroninis valdiklis arba pavara, kad būtų galima atlikti komutaciją ir valdyti variklio veikimą.

Valdiklis nustato, kaip srovė tiekiama į variklio fazes.

Todėl variklis ir valdiklis turėtų būti parinkti kaip suderinama sistema.

3. Ar BLDC varikliai yra efektyvesni nei nuolatinės srovės varikliai su šepečiu?

BLDC varikliai gali pasiekti didesnį efektyvumą, nes jie pašalina mechaninius šepečių nuostolius ir gali būti optimizuojami naudojant elektroninį valdymą.

Tačiau tikrasis efektyvumas priklauso nuo visos sistemos, įskaitant variklio konstrukciją, valdiklį, veikimo greitį, apkrovą, įtampą ir šilumines sąlygas.

4. Kuo skiriasi BLDC varikliai su jutikliais ir be jutiklių?

Jutiklinis BLDC variklis naudoja Hall jutiklius arba kitą padėties jutiklį, kad nustatytų rotoriaus padėtį.

BLDC variklis be jutiklių įvertina rotoriaus padėtį naudodamas elektros informaciją, pvz., atgalinį EMF.

Varikliai su jutikliais gali pasiūlyti geresnį paleidimą ir mažo greičio veikimą, o varikliai be jutiklių gali sumažinti komponentų ir laidų skaičių.

5. Ar galima pritaikyti BLDC variklį?

Taip.

Priklausomai nuo gamintojo, BLDC variklis gali būti pritaikytas pagal įtampą, galią, greitį, sukimo momentą, matmenis, apviją, magnetus, veleno konfigūraciją, tvirtinimą, Holo jutiklius, kodavimo įrenginius, jungtis, korpusą ir kitus reikalavimus.

Individualūs BLDC varikliai yra ypač naudingi OEM įrangai, kai standartiniai varikliai negali atitikti visų elektros ir mechaninių reikalavimų.

6. Kokią informaciją turėčiau pateikti prašant pasirinktinio BLDC variklio?

Kuo daugiau techninės informacijos galėsite pateikti, tuo greičiau gamintojas galės įvertinti projektą.

Naudinga informacija apima:

• Nominali įtampa

• Darbinės įtampos diapazonas

• Nominali galia

• Nominali RPM

• Reikalingas sukimo momentas

• Maksimalus sukimo momentas

• Darbo ciklas

• Variklio matmenys

• Veleno matmenys

• Montavimo matmenys

• Salės arba kodavimo įrangos reikalavimai

• Valdiklio informacija

• Darbinė temperatūra

• Taikymas

• Numatomas metinis kiekis

Variklio brėžinys arba esamas pavyzdys yra dar geresnis, nes jame gamintojui pateikiama ir mechaninė, ir elektrinė informacinė informacija.

7. Ar BLDC variklis tinka ŠVOK reikmėms?

Taip.

BLDC varikliai plačiai tinka ŠVOK ventiliatoriams, orapūtėms, vėdinimo įrangai ir aušinimo sistemoms.

Dėl elektroninio greičio valdymo ir efektyvumo jie patrauklūs kintamo greičio ŠVOK programoms.

Tinkamas variklis turi būti parinktas atsižvelgiant į reikiamą oro srautą, statinį slėgį, apsukų skaičių, sukimo momentą, triukšmą, efektyvumą ir montavimo reikalavimus.

8. Ar BLDC variklis tinka robotikai?

Taip.

BLDC varikliai gali būti naudojami robotizuotose pavarose, jungtyse, mobiliuose robotuose, pramoniniuose robotuose ir kitoje automatizuotoje įrangoje.

Kompaktiškoms integruotoms jungtims berėmiai BLDC varikliai gali būti ypač naudingi, nes variklį galima integruoti tiesiai į mechaninę konstrukciją.

Paskutinis pasiūlymas: kas yra BLDC variklis?

Taigi, kas yra BLDC variklis?

BLDC variklis arba bešepetis nuolatinės srovės variklis yra nuolatinio magneto elektrinis variklis, kuriame vietoj mechaninių šepečių ir komutatoriaus naudojamas elektroninis komutavimas.

Jo pagrindinė sistema susideda iš nuolatinio magneto rotoriaus, statoriaus apvijų ir elektroninio valdiklio.

Priklausomai nuo taikymo, variklyje gali būti naudojami Holo jutikliai, atgalinio EMF aptikimas be jutiklių, koduotuvas, šešių pakopų komutacija arba pažangesnis valdymas, pvz., FOC.

Pagrindiniai BLDC variklių pranašumai yra šie:

• Didelis efektyvumas

• Ilgas eksploatavimo laikas

• Maža priežiūra

• Didelės spartos galimybė

• Didelis galios tankis

• Tikslus elektroninis valdymas

• Lankstus OEM pritaikymas

Dėl šių savybių BLDC varikliai yra tinkami naudoti vis įvairesnėms reikmėms – nuo ​​ŠVOK ventiliatorių ir siurblių iki kompresorių, automobilių sistemų, robotikos, pramonės automatikos ir medicinos įrangos..

Tačiau norint pasirinkti tinkamą BLDC variklį, reikia daugiau nei suderinti įtampą ir galią.

Variklis turi atitikti faktinį greitį, sukimo momentą, apkrovą, matmenis, valdiklį, grįžtamojo ryšio sistemą, šilumines sąlygas, darbo ciklą ir darbo aplinką.

OĮG klientams darbas su patyrusiu BLDC variklių gamintoju gali turėti reikšmingų pokyčių.

Jei kuriate naują gaminį arba keičiate esamą variklį, geriausia išeitis paprastai yra pateikti variklio technines specifikacijas, brėžinį, pavyzdį arba tikslinius veikimo reikalavimus.

Ieškote BLDC variklio savo OEM projektui? „Modar Motor“ palaiko standartinius ir pritaikytus BLDC variklių sprendimus, tokius kaip ŠVOK, siurbliai, kompresoriai, automobilių sistemos, robotika, pramonės automatika ir kita specializuota įranga. Variklio brėžinys, specifikacijų lapas, esamas pavyzdys arba tikslinė veikimo kreivė gali būti naudojami kaip techninio vertinimo atskaitos taškas.