Что такое бесщеточный двигатель?

Что такое бесщеточный двигатель?

Бесщеточный двигатель — это двигатель, в котором удалены коммутатор, щетки и другие механические контактные части. Коммутатор и щетки устраняются за счет использования электронной схемы вместо коммутатора. В двигателе постоянного тока магнитная сила цепи обмотки статора приводит в движение ротор с постоянным магнитом. Ток переключается датчиком и полупроводниковым переключателем для вращения двигателя.

Двигатели постоянного тока обладают характеристиками двигателей постоянного тока в том, что ток пропорционален крутящему моменту, а напряжение пропорционально скорости вращения, в то время как структура двигателей переменного тока включает в себя лучшие характеристики обоих. Бесщеточный двигатель — это компактный, мощный, высокоэффективный и долговечный двигатель, который не создает искр или шума и используется в широком спектре приложений, от компьютеров до бытовой техники.

Применение бесщеточных двигателей

Бесщеточные двигатели имеют характеристики двигателей постоянного тока и характеризуются высокой эффективностью, длительным сроком службы и низким уровнем шума. Они широко используются в бытовой технике, электронных устройствах и автомобилях. Бытовая техника и бесщеточные двигатели используются в двигателях вентиляторов и приводных двигателях для кондиционеров, посудомоечных машин, стиральных машин, холодильников, вентиляторов, пылесосов и т. д. Они идеально подходят для компрессоров в кондиционерах и холодильниках с инверторным управлением.

Профессиональное электронное оборудование, они широко используются в подаче бумаги для лазерных принтеров, приводе пропеллера и управлении подвесом для дронов, жестких дисках и оптических дисках, а также в приводе для дрелей, отверток и пил для инструментов. Они также используются в торговых автоматах, финансовых терминалах, билетных автоматах, копировальных аппаратах, водонагревателях и холодильных витринах.

Кроме того, быстро растет внедрение в автомобильной отрасли. Применения расширяются и включают приводные двигатели для электроусилителя руля, дверные замки, регулировку оптической оси фар, открывание и закрывание дверей, компрессоры кондиционеров для электромобилей и тяговые двигатели для электромобилей.

Принцип работы бесщеточных двигателей

Бесщеточные двигатели состоят из ротора и статора, датчика для определения положения вращения ротора и схемы драйвера для привода двигателя.

1. Ротор и статор

Ротор создает магнитное поле с постоянным магнитом, а статор генерирует магнитный поток, наматывая ротор. Направление магнитного потока изменяется путем изменения направления тока, протекающего через катушки статора в соответствии с углом поворота ротора. Бесщеточные двигатели используют датчики и полупроводниковые переключатели вместо коммутаторов и щеток в качестве средства изменения направления магнитного потока.

2. Определение положения вращения ротора

В качестве датчиков для определения положения ротора используются ИС Холла или оптические энкодеры. Другой метод заключается в определении обратной ЭДС. Ротор вращается путем определения положения ротора и переключения тока таким образом, чтобы направление магнитного потока в статоре последовательно менялось. Если обмотка двигателя трехфазная, три датчика размещаются внутри статора, и цифровые сигналы выводятся в соответствии с вращением ротора.

3. Драйвер привода

Бесщеточные двигатели требуют драйвера инверторной схемы для управления двигателем как источником питания. К обмотке двигателя подключен транзистор переключения, а шесть транзисторов составляют инвертор. Диодный мост выпрямляет коммерческое электропитание, преобразуя его в постоянное напряжение, которое затем подается в схему инвертора.

Цифровой сигнал от датчика определения положения ротора подается на транзисторы в схеме инвертора, включая и выключая питание инвертора. Эта мощность подается на обмотки двигателя для приведения двигателя в действие. Угол магнитного полюса ротора определяется по комбинации сигналов от датчиков, а транзисторы в обмотках, где требуется крутящий момент, управляются для создания вращающегося магнитного поля.

Скорость вращения двигателя передается обратно от сигналов датчиков в схему управления, чтобы можно было поддерживать заданную скорость.

Другая информация о бесщеточных двигателях

Особенности бесщеточных двигателей

1. Длительный срок службы
Бесщеточные двигатели имеют длительный срок службы, поскольку у них нет коммутатора, щеток и скользящих частей. Они служат в 10 раз дольше, чем щеточные двигатели, и их легче обслуживать.

2. Характеристики двигателя
Двигатель имеет характеристики двигателя постоянного тока, с током, пропорциональным крутящему моменту, и напряжением, пропорциональным скорости вращения, и высокий крутящий момент может быть получен даже на низких скоростях. Он имеет самую высокую эффективность по сравнению с другими двигателями, а его небольшой размер и низкий уровень шума делают его пригодным для широкого спектра применений. Высокоскоростное вращение также легко, а генерируемый шум низкий.

3. Управляемость
Небольшой размер, легкий вес и относительно небольшой момент инерции обеспечивают превосходную управляемость в ответ на изменения. Даже если нагрузка изменяется, он может работать на стабильной скорости от низкой до высокой.

4. Недостатки
Требуется инверторная схема для управления вращением двигателя в качестве источника питания двигателя. Стоимость всего устройства, включая блок управления и датчик положения вращения, невыгодна.