Mājas > Jaunumi > Saturs
Brushless DC motors: zema inerce, ātra reakcija
Aug 23, 2017

Visbiežāk minētie brushless DC (BLDC) motoru priekšrocības ir augsta uzticamība un zems apkopes līmenis - tas ir birsu / mehāniskā komutatora aizstāšanas rezultāts ar elektronisko komutācijas regulatoru un rotora atgriezeniskās saites ierīci. Patiešām, "brushless priekšrocība" var pagarināt BLDC motora ekspluatācijas laiku līdz apmēram 15 000 stundām, kas, savukārt, nodrošina papildu priekšrocības, kas saistītas ar mazākiem motoru nomaiņām un mazāk vispārējo iekārtu iekārtu dīkstāvi. Bet brushless priekšrocība tur neapstājas. Pasaulē ar augstu precizitāti, automatizētas mašīnas, BLDC motori nav vienkārši priekšrocība, bet gan prasība. Lieta: augstas precizitātes mašīnām ir vajadzīga ne tikai augsta uzticamība, bet arī augsta veiktspēja - ātrs paātrinājums un palēninājums ekspluatācijas izmaiņām, kā arī viegli atgriezeniska, ļoti augsta darba ātruma un stabilu griezes momenta ātruma īpašības. Šajā gadījumā BLDC dzinēju priekšrocības pārsniedz drošību, apkopi un veiktspēju. BLDC motoram tā augsto veiktspēju raksturo galvenokārt rotora dizains.

Rotora dizains

BLDC motora augstas efektivitātes raksturojums ar zemu inerci un ātru reakciju ir rotora konstrukcija un izmantoto pastāvīgo magnētu tips. BLDC motora visbiežāk sastopamais rotora dizains ir pastāvīgu "lauka" magnētu stiprinājums aksiāli uz rotora vārpstu vai nu cilindriskā, vai izliektā polu konfigurācijā. Motora armatūras spoles ir montētas uz statora korpusa serdi. Šis ir pretējais no matēta DC motora rotoriem, kas izmanto smagas, strāvas pārvadāšanas spoles, lai veidotu motora magnētisko lauku. Kombinācijā ar mehānisko komutatoru un dzelzs kodolu, matēts DC rotors ir liela kopējā masa, kas dod tai lielu inerci, kas ir nevēlama īpašība precīzai pozicionēšanas darbībai, it īpaši nelielām inerces slodzēm. Tādējādi BLDC rotora iekšējais dizains nodrošina vieglāku, mazāku diametru, kompaktu, zemu inerciālo dizainu. Turklāt, tā kā pastāvīgi magnēti BLDC motora laukā tiek izmantoti elektromagnētisko tinumu vietā, tiem ir uzlabota siltuma dzesēšana. Ar pašreizējiem pārvades vadītājiem, kas uzstādīti uz motora korpusa, nevis motora iekšpusē uz rotora, siltuma izkliedēšana ir vieglāka un ātrāka pret ārējo vidi. Tādējādi BLDC motors var radīt lielāku jaudu nekā matētais līdzstrāvas motors salīdzinājumā ar tā izmēru, un tās enerģijas zudumi tiek faktiski likvidēti, kas ir labvēlīgs motora efektivitātei.

Pastāvīgi magnēti

BLDC motora ātrā reakcija ir atkarīga ne tikai no rotora dizaina, bet arī no pastāvīgo magnētu izvēles, ko izmanto motora magnētiskajam laukam. Kopumā BLDC dzinējiem ir izmantoti trīs galvenie pastāvīgo magnētu veidi: Alnico, Ferrites un retzemju sakausējumi.

Alnico magnēti tiek izmantoti lietojumos, kuros svarīga ir magnētiskā stabilitāte. Viņiem piemīt augsta noturība un enerģija, vidēji liels koerciums, vibrācijas stabilitāte un plašs darba temperatūras diapazons (virs 500 ° C). Tomēr tie ir mehāniski grūti, padarot tos grūti veidot un iekārtot. Ferīta magnēti (saukti arī par keramikas magnēti) ir izgatavoti no jauktiem dzelzs oksīda oksīdiem ar bārija vai stroncija divvērtīgo metālu oksīdu. Tos var ražot lielos daudzumos un dažādos izmēros. Tās ir zemas izmaksas magnēti attiecībā pret to enerģijas ražošanu; turklāt tie izceļas ar lielu koerciivitāti, augstu izturību un zemu blīvumu. Vēl nesen tie bija populārākais motora magnēts. Tomēr nesenā attīstība augsta līmeņa ziņā, retzemju magnēti ir ievērojami uzlabojuši BLDC motora veiktspēju. Salīdzinot ar ferīta magnētiem, retzemju magnēti ir zemāki inerces un lieluma pret griezes momentu dēļ, tādēļ tie ir piemēroti augstas veiktspējas pielietojumiem.

Pirmās paaudzes reto zeme, pastāvīgie magnēti, kas balstās uz samārija kobaltu, kļuva pieejami 1970. To priekšrocības bija augsts resanent plūsmas blīvums, augsts piespiedu spēks, augsta enerģija, lineārā atkaļķošanas līkne un zemas temperatūras koeficients. Tās parasti tika izmantotas motoros ar mazu tilpumu, kā arī dzinējos, kas darbojās augstāka temperatūrā (piemēram, brushless ģeneratori mikroturbīnām). Tomēr tie bija diezgan dārgi piegādes ierobežojumu dēļ. Astoņdesmito gadu sākumā parādījās otrās paaudzes retzemju magnēti, kuru pamatā bija neodīms (Nd), kas bija lētāks, jo Nd ir daudz vairāk nekā samārijs. Otrās paaudzes retzemju magnēti tiek ražoti ne tikai lielākos daudzumos, bet arī labākajām magnētiskajām īpašībām. Šo retzemju magnētu galvenais ieguvums ir tas, ka tie uzlaboja motora un citu lietojumu veiktspējas un izmaksas attiecību.

Augsta veiktspēja

Augstas veiktspējas vai precizitātes pozicionēšanas programmām ir nepieciešama motora piedziņa, lai ātri reaģētu uz dažādu kopējās slodzes inerci (motors + atspoguļotā inerce) un ekspluatācijas apstākļiem, kas prasīti lietojumprogrammā. Mašīnas barošanas piedziņas ir labs piemērs augstas veiktspējas lietojumprogrammām, kur bieži izmanto BLDC servomotorus. Šajā lietojumprogrammā ir daudz mazu izmaiņu paātrināšanās zemas masas slodzēm. Lai reaģētu uz šiem ekspluatācijas apstākļiem, motoram jābūt gan ātram, gan stabilam. Lai noteiktu motora reakcijas raksturlielumu, "griezes momenta-inerces (T / J) attiecības tiek izmantotas kā līdzeklis, lai novērtētu servomotoru paātrinājuma priekšrocības." Jo lielāka ir T / J attiecība, jo augstāka ir motora paātrinājums un jo ātrāk sistēmas reakcija. [Un], tā kā T / J attiecība ir proporcionāla 1 / Diameter2, mazākiem diametra motoriem ir lielākas T / J attiecības. "Tā kā BLDC motoriem ar retzemju magnētiem ir mazāks diametrs nekā tiem, kuriem ir keramikas magnēti, tie ir ideāli piemēroti maza slodzes inercei , augstas veiktspējas lietojumprogrammas, jo to T / J attiecība ir augsta. Bet zemā inerce, BLDC motori ir slodzes sensors; palielinoties slodzes inercei, T / J attiecība tiek samazināta, izraisot lēnāku, mazāk stabilu reakciju. Attiecībā uz lielu slodzes inerces pielietojumu keramikas motori ir labāka izvēle lietojumam, jo ​​to T / J attiecība ir mazāka par dinamisku kritumu.