Kas yra variklis be lizdų?

Įvadas

Jei ieškote didelio tikslumo bešepetėlio variklio, skirto robotams, medicinos prietaisams ar automatizavimo sistemoms , tikėtina, kad susidūrėte su šiuo terminu:

Variklis be plyšių

Iš pradžių tai gali atrodyti kaip dar vienas techninis variantas. Tačiau iš tikrųjų tai yra visiškai kitoks požiūris į variklio dizainą – pirmenybė teikiama sklandumui, tikslumui ir neapdorotos galios kontrolei.

Taigi, kas tiksliai yra variklis be lizdų? Ir dar svarbiau:

Kada turėtumėte pasirinkti vieną, o ne tradicinį variklį?

Išskaidykime jį paprastai, praktiškai ir į inžineriją orientuotu būdu.

Kas yra variklis be lizdų? (Apibrėžimas)

Variklis be plyšių yra elektros variklio tipas, kurio statorius neturi plyšių ar dantų.

Vietoj to, kad apvijos būtų įterptos į plienines angas (kaip tradiciniuose varikliuose), apvijos dedamos į lygų cilindrinį oro tarpą.

Pagrindinė struktūra

Įprastą variklį be lizdo sudaro:

• Cilindrinė statoriaus šerdis (dažnai plona arba minimali geležies)

• Oro šerdies arba save laikančios apvijos

• Nuolatinio magneto rotorius

• Tikslieji guoliai

Ši konstrukcija dažniausiai naudojama be plyšių BLDC varikliuose, skirtuose didelio tikslumo reikmėms.

Pagrindinės charakteristikos

Kuo varikliai be lizdų yra išskirtiniai?

• Statoriaus dantų nėra

• Tolygus magnetinio lauko pasiskirstymas

• Minimalus magnetinės varžos pokytis

Paprastais žodžiais:

Magnetiniame kelyje nėra 'guzelių'.

Kaip veikia variklis be plyšių?

Magnetinio lauko sąveika

Tradiciniuose varikliuose magnetinis laukas 'šokinėja' tarp statoriaus dantų.

Varikliuose be lizdų?

Magnetinis laukas teka sklandžiai ir nuolat.

Tai lemia:

• Linijinis sukimo momento atsakas

• Sumažintas harmoninis iškraipymas

Oro tarpo vaidmuo

Varikliai be plyšių turi didesnį ir vienodesnį oro tarpą.

Kodėl tai svarbu?

Kadangi oro tarpas lemia, kaip sklandžiai sąveikauja magnetinės jėgos.

Pagalvokite apie tai taip:

• Netolygus tarpas = nestabilus judėjimas

• Vienodas tarpas = puikiai valdomas judėjimas

Slotless vs Slotted Motors

Struktūrinis palyginimas

Našumo palyginimas

Varikliai be lizdų:

• Itin lygus

• Mažas triukšmas

• Didelis tikslumas

Plyšiniai varikliai:

• Didesnis sukimo momentas

• Geresnis šilumos išsiskyrimas

• Mažesnė kaina

Štai kodėl abu modeliai egzistuoja kartu pramoninėje BLDC variklių gamyboje.

Pagrindiniai variklių be lizdų privalumai

Nulinis sukimo momentas

Sukimo momentą sukelia sąveika tarp rotoriaus magnetų ir statoriaus dantų.

Nėra dantų = nėra danties.

Rezultatas: idealiai sklandus paleidimas ir sukimasis

Itin sklandus veikimas

Varikliai be plyšių tiekia:

• Nuolatinis sukimo momentas

• Jokio bangavimo

• Tikslus judesių valdymas

Tai labai svarbu didelio tikslumo judesio valdymo sistemoms, kuriose naudojami varikliai be šepetėlių.

Mažas triukšmas ir vibracija

Be magnetinių nutrūkimų:

• Triukšmas žymiai sumažėja

• Vibracija sumažinama iki minimumo

Idealiai tinka aplinkai, kur svarbi tyla.

Slotless Motors apribojimai

Mažesnis sukimo momento tankis

Kadangi nėra lizdų magnetiniam srautui sutelkti:

• Sukimo momentas yra mažesnis

Tai kompromisas dėl sklandumo.

Šiluminiai iššūkiai

Be geležinių angų:

• Šilumos išsiskyrimas tampa sunkesnis

• Apvijos gali būti karštesnės

Čia pažangi inžinerija, pvz., optimizuotas apvijų išdėstymas ir aušinimo takai, iš tikrųjų keičia pritaikytą variklių be plyšių dizainą OĮG klientams..

Efektyvumo charakteristikos

Vario nuostolių analizė

Varikliai be lizdų paprastai turi:

• Ilgesnės apvijos

• Didesnis atsparumas

Kurie gali padidinti vario nuostolius.

Geležies praradimo nauda

Tačiau jie taip pat turi:

• Sumažinti pagrindinių nuostolių

• Mažesnė histerezė ir sūkurinės srovės

Galutinis išsinešimas:

Varikliai be plyšių gali būti labai veiksmingi esant dideliam greičiui ir mažoms apkrovoms , ypač taikant tikslus.

Dizaino svarstymai

Apvijos dizainas

Apvija yra viskas be plyšių varikliuose.

Pagrindiniai veiksniai:

• Vielos skersmuo

• Posūkių skaičius

• Paskirstymas

Net nedideli skirtumai gali turėti įtakos efektyvumui ir našumui.

Medžiagos pasirinkimas

Aukštos kokybės medžiagos pagerina:

• Šilumos laidumas

• Elektrinis veikimas

• Patvarumas

Aušinimo sprendimai

Dėl šiluminių apribojimų geras dizainas dažnai apima:

• Padidintas oro srautas

• Šilumai laidžios konstrukcijos

• Optimizuotas apvijų išdėstymas

Kai kurie gamintojai integruoja šias funkcijas į savo tikslaus BLDC variklio gamybos procesą be plyšių , net jei tai nėra aiškiai reklamuojama.

Slotless variklių taikymas

Medicinos įranga

Naudojamas:

• Chirurginiai įrankiai

• Vaizdo sistemos

Kodėl?

Nulis vibracijos + didelis tikslumas

Robotika

Ypač:

• Chirurginiai robotai

• Bendradarbiaujantys robotai

Kur būtinas sklandus judėjimas.

Aviacijos erdvė

Varikliai be plyšių idealiai tinka:

• Lengvos sistemos

• Didelio greičio valdymas

Tikslieji instrumentai

Naudojamas:

• Optinės sistemos

• Matavimo prietaisai

Ten, kur svarbūs net maži sutrikimai.

Kaip pasirinkti variklį be plyšių

Prieš pasirinkdami paklauskite:

• Ar man reikia sklandaus judesio ar didelio sukimo momento?

• Ar triukšmas kelia susirūpinimą?

• Kokie yra šiluminiai apribojimai?

Jei jūsų atsakymas nukreiptas į:

Tikslumas + sklandumas → variklis be plyšių yra stiprus kandidatas

Dažnos klaidingos nuomonės

'Varikliai be plyšių visada geresni' ❌

Jie nėra idealūs dideliam sukimo momentui.

'Jie neefektyvūs' ❌

Jie gali būti labai veiksmingi tinkamomis sąlygomis.

Ateities tendencijos

Variklio laukas be plyšių vystosi su:

• Geresnis aušinimo dizainas

• Pažangios apvijų technologijos

• Patobulintos medžiagos

Ypač didelio tikslumo variklių bešepetėliams sprendimams pasaulinėms OEM rinkoms.

Išvada

Taigi, kas yra variklis be lizdo?

Tai variklis, skirtas tikslumui, sklandumui ir valdymui , o ne žiauriai jėgai.

Nors jis negali pakeisti tradicinių variklių visose srityse, jis puikiai tinka ten, kur našumas tikrai svarbus.

Ir šiandieniniame pasaulyje, kur tiksli inžinerija tampa norma, šis pranašumas tampa vertingesnis nei bet kada anksčiau.

Dirbant su gamintoju, kuris supranta šiuos subtilius dizaino kompromisus, dažnai galima skirti skirtumą tarp variklio, kuris tiesiog veikia... ir to, kuris veikia tiksliai taip, kaip reikalauja jūsų programa.