Bagaimana Motor BLDC Berfungsi: Penjelasan Terperinci Prinsip Motor DC Tanpa Brushless

Sepanjang dua hingga tiga dekad yang lalu,  disebabkan oleh kemajuan berterusan teknologi elektronik dan bahan magnet kekal,Motor BLDCtelah berubah daripada motor khusus kepada penyelesaian kuasa arus perdana untuk pelbagai industri.Motor BLDCtelah digunakan secara meluas dalam aplikasi, termasuk perkakas rumah, alatan kuasa, kenderaan elektrik dan peralatan automasi industri kerana kecekapan tinggi, kebolehpercayaan yang tinggi dan jangka hayat yang panjang. Namun, prinsip pengendalian motor BLDC masih tidak diketahui oleh ramai individu. Artikel ini akan menerangkan apa sahaja yang anda perlu sedar tentang prinsip kerja motor BLDC supaya anda boleh mendapatkan pandangan yang lebih terperinci tentang inovasi luar biasa ini dalam kejuruteraan elektrik masa kini.

Struktur Asas Motor BLDC

Sekarang, Sebelum memasuki prinsip kerja, kita harus membiasakan diri dengan struktur asasnya:

Stator: Dibetulkan di dalam perumah motor, ia biasanya terdiri daripada kepingan keluli silikon berlamina, dan gegelung dililitkan di sekelilingnya untuk mencipta beberapa tiang elektromagnet.

Rotor: Rotor biasanya dipasang pada aci dan mengandungi magnet kekal. Motor BLDC boleh dikelaskan kepada beberapa jenis berdasarkan pelbagai konfigurasi magnet kekal.

Penderia dewan: Untuk menentukan kedudukan rotor dan maklum balas kepada sistem kawalan elektronik.

Pengawal: Sistem kawalan elektronik yang menentukan masa arus yang mengalir melalui belitan stator berdasarkan maklum balas daripada penderia Hall atau mekanisme maklum balas lain.

Perlu diingat bahawa struktur motor BLDC pelari adalah unik daripada struktur rotor dalam. Pemutar berada di luar, dan pemegun berada di dalam. Reka bentuk jenis ini sangat lazim dalam aplikasi yang memerlukan tork yang tinggi, seperti dalam pemacu kipas dron.

Prinsip Elektromagnetisme: Asas Operasi Motor BLDC

Dua prinsip asas elektromagnetisme menentukan operasi motor BLDC:

Undang-undang Ampere: Apabila konduktor pembawa arus berada dalam medan magnet, konduktor akan dikenakan daya. Pemegun motor BLDC dibina daripada belitan kuprum bergelung, dan selepas belitan ini ditenagakan, ia mencipta medan magnet yang berinteraksi antara magnet kekal pemutar untuk menjana daya yang menyediakan pergerakan mekanikal untuk putaran pemutar.

Hukum aruhan elektromagnet Faraday: Daya gerak elektrik akan teraruh dalam konduktor apabila ia memotong garisan medan magnet atau berada dalam medan magnet yang berubah-ubah. Ia digunakan secara meluas dalam kawalan tanpa sensor, di mana kedudukan rotor dikesan dengan mengesan daya gerak elektrik belakang.

Prinsip ini digunakan dalam reka bentuk motor tanpa berus industri. Mereka mencapainya dengan mengawal arus yang mengalir melalui belitan stator secara halus, memastikan interaksi elektromagnet yang menggalakkan dengan magnet kekal rotor untuk mencapai kecekapan dan kestabilan yang tinggi.

Proses Pertukaran Motor BLDC

Mekanisme kerja yang paling penting dalam motor BLDC dipanggil pertukaran elektronik. Ia adalah faktor perbezaan yang paling penting dan utama antara motor tanpa berus dan motor berus tradisional.

Prinsip Pertukaran: Pertukaran ialah proses menukar arah aliran arus berkenaan dengan gegelung motor supaya boleh wujud interaksi elektromagnet berterusan antara pemutar dan pemegun, yang menghasilkan tork berterusan.

Pertukaran enam langkah: Kaedah kawalan tradisional motor BLDC membahagikan kitaran elektrik kepada enam langkah. Dalam setiap langkah, dua daripada belitan tiga fasa dikuasakan, manakala satu fasa dimatikan.

Maklum balas penderia dewan: Penderia dewan mengesan kedudukan magnet kekal pemutar, supaya pengawal boleh menentukan penggulungan yang perlu ditenagakan dan arah semasa.

Kawalan tanpa penderia: Kaedah yang lebih maju adalah untuk menentukan kedudukan pemutar dengan memantau daya gerak elektrik belakang dalam fasa tidak bertenaga, tiada penderia Hall diperlukan untuk melaksanakan strategi kompleks ini, menghasilkan kebolehpercayaan pemacu yang lebih besar.

Motor BLDC besar biasanya menggunakan strategi kawalan yang lebih kompleks, seperti pemacu gelombang sinus atau kawalan vektor, untuk mencapai output tork yang lebih lancar dan kecekapan yang lebih tinggi.

Peranan Pengawal dalam Sistem Motor BLDC

Motor BLDC tidak boleh berfungsi sendiri dan perlu digabungkan dengan pengawal elektronik khusus:

Pemandu motor: Biasanya penyongsang jambatan tiga fasa berdasarkan kuasa MOSFET atau IGBT yang menukar laluan semasa mengikut isyarat kawalan

Pengawal mikro: Menerima isyarat daripada penderia kedudukan, melaksanakan algoritma kawalan dan menjana isyarat PWM untuk memacu peranti kuasa.

Kawalan gelung tertutup: Menyediakan kawalan kelajuan tepat atau kawalan kedudukan berdasarkan keperluan aplikasi.

Fungsi perlindungan selamat: perlindungan lebihan arus, perlindungan lebih suhu, perlindungan bawah voltan, dsb.

Aplikasi untuk sistem motor 48V BLDC meluas dalam basikal elektrik, kenderaan elektrik kecil dan beberapa aplikasi perindustrian yang lain. Pengawal dan litar pengendaliannya perlu menangani voltan dan arus yang lebih tinggi dan biasanya mempunyai set fungsi prestasi dan perlindungan yang lebih kompleks.

Ciri-ciri Prestasi dan Senario Aplikasi BLDC Motors

Sekarang mari kita lihat kelebihan prestasi mereka selepas mempelajari prinsip operasi motor BLDC:

Kecekapan tinggi: Disebabkan ketiadaan kehilangan geseran daripada berus dan komutator, kecekapannya biasanya melebihi 85%, malah melebihi 95% dalam beberapa kes.

Ciri-ciri tork kelajuan yang baik: Menyediakan pelbagai output tork.

Jangka hayat yang lebih besar: Tanpa elemen haus mekanikal, jangka hayat hanya akhirnya dikekang oleh galas.

Kecekapan pelesapan haba yang dipertingkatkan: Sentuhan terus antara belitan pemegun dan perumah motor untuk pelesapan haba yang lebih berkesan.

Bunyi rendah dan gangguan elektromagnet: Tiada percikan api dan bunyi yang dihasilkan oleh pertukaran berus.

Oleh kerana strukturnya yang istimewa, motor BLDC yang lebih cepat lebih mampu memberikan tork yang lebih tinggi pada kelajuan rendah, menjadikannya sangat sesuai untuk sistem pemacu terus, seperti kipas dan kipas dron, dsb. Dengan kelebihan kestabilan dan ketahanan, motor tanpa berus menjadikannya pilihan bekalan kuasa dalam peralatan automasi dan instrumen ketepatan.

Algoritma Kawalan Motor BLDC

Teknologi kawalan BLDC moden yang lebih maju telah mengatasi kaedah penukaran enam langkah mudah ini:

Kawalan gelombang trapezoid: Kaedah kawalan yang paling asas ialah bentuk gelombang arus trapezoid. Ia mudah untuk diamalkan tetapi menghasilkan riak tork amplitud yang besar.

Kawalan sinusoidal: memandu motor dengan arus sinusoidal, yang boleh mengurangkan riak tork motor dan menjadikan larian lebih lancar.

Kawalan Berorientasikan Medan (FOC): Dengan menggunakan transformasi matematik, arus 3 fasa diterjemahkan kepada sistem koordinat berputar untuk kawalan, membawa kepada kawalan tork yang optimum dan kecekapan tenaga.

Teknologi gabungan sensor: Mengintegrasikan berbilang isyarat maklum balas (cth., penderia Hall, pengekod dan pensampelan semasa) untuk ketepatan kawalan dan keteguhan yang lebih baik.

Disebabkan oleh cabaran dalam aplikasi berkuasa tinggi, seperti pengurusan haba, pengoptimuman kecekapan dan tindak balas dinamik, algoritma kawalan yang lebih canggih biasanya digunakan untuk motor Big BLDC.

Kesimpulan: Prinsip Kerja dan Kelebihan Motor BLDC

Motor BLDCmengawal arus dengan tepat dalam belitan stator melalui sistem kawalan elektronik dan berinteraksi dengan magnet kekal rotor untuk mencapai penukaran tenaga elektrik yang cekap kepada tenaga mekanikal. Daripada peranti elektronik pengguna kecil kepada peralatan perindustrian yang besar, daripada aplikasi voltan rendah kepada sistem motor 48V BLDC, motor DC tanpa berus, dengan kecekapan tinggi, kebolehpercayaan tinggi dan prestasi kawalan yang sangat baik, memacu kemajuan teknologi dan peningkatan kecekapan tenaga dalam pelbagai industri. Dengan pembangunan berterusan teknologi kawalan elektronik dan bahan magnet kekal, kami dapat menjangka bahawa motor BLDC akan mempunyai prospek aplikasi yang lebih luas dan prestasi yang lebih cemerlang.

Jika anda berminat dengan produk kami atau mempunyai sebarang pertanyaan, sila hubungihubungi kamidan kami akan membalas anda dalam masa 24 jam.