Burstalausir mótorar eru margs konar rafmótorar sem ólíkt hefðbundnum bursta- eða kolamótorum, að fjarlægja kol í burstalausum mótorum eykur skilvirkni og endingu þessara mótora samanborið við hefðbundnar kolavélar.
Vegna fjölmargra kosta burstalausra mótora, nota mörg verkfæri okkar burstalausa mótora til að fylgja þér með einstökum krafti í hvaða aðstæðum sem er.Lengri endingartími, létt þyngd og minni hávaðaframleiðsla er meðal þess sem aðgreinir þessar vélar frá kolakynnum vélum.
Mótorar eru aflgjafarvélar
Þegar verkfræðingar standa frammi fyrir þeirri áskorun að hanna rafbúnað til að framkvæma vélræn verkefni, gætu þeir hugsað um hvernig rafmerkjum er breytt í orku.Þannig að stýringar og mótorar eru meðal tækjanna sem breyta rafboðum í hreyfingu.Mótorar skiptast á raforku í vélræna orku.
Einfaldasta gerð mótorsins er bursti DC mótorinn.Í þessari gerð af mótorum fer rafstraumur í gegnum spólur sem eru staðsettar innan fasts segulsviðs.Straumurinn myndar segulsvið í spólunum;þetta veldur því að spólusamstæðan snýst, þar sem hver spóla er ýtt í burtu frá eins stöng og dregin í átt að ólíka stöng fasta reitsins.Til að viðhalda snúningi er nauðsynlegt að snúa straumnum stöðugt við - þannig að pólun spólu snúist stöðugt, sem veldur því að spólurnar halda áfram að „elta“ hina ólíku föstu skauta.Afl til spólanna er veitt í gegnum fasta leiðandi bursta sem komast í snertingu við snúningskommutara;það er snúningur commutatorsins sem veldur viðsnúningi straumsins í gegnum spólurnar.Kommutatorinn og burstarnir eru lykilþættirnir sem aðgreina burstaða DC mótorinn frá öðrum mótorgerðum.Mynd 1 sýnir almenna meginregluna um bursta mótorinn.
Mynd 1: Rekstur burstaðs DC mótors.
Fastir burstar veita raforku til snúningssamskiptanna.Þegar kommutatorinn snýst, snýr hann stöðugt stefnu straumsins inn í spólurnar og snýr spólapólunum við þannig að spólurnar halda snúningi til hægri.Kommutatorinn snýst vegna þess að hann er festur við snúninginn sem spólurnar eru festar á.
Mótorar eru mismunandi eftir aflgerð þeirra (AC eða DC) og aðferð þeirra til að mynda snúning (Mynd 2).Hér að neðan lítum við stuttlega á eiginleika og notkun hverrar tegundar.
Mismunandi gerðir af mótorum
Burstaðir DC mótorar, með einfaldri hönnun og auðveldri stjórn, eru mikið notaðir til að opna og loka diskabakka.Í bílum eru þeir oft notaðir til að draga inn, lengja og staðsetja rafknúnar hliðarrúður.Lágur kostnaður við þessa mótora gerir þá hentuga til margra nota.Einn galli er hins vegar sá að burstar og commutators slitna tiltölulega hratt vegna áframhaldandi snertingar þeirra, sem þarfnast tíðar endurnýjunar og reglubundins viðhalds.
Stigmótor er knúinn áfram af púlsum;það snýst í gegnum ákveðið horn (skref) við hvern púls.Vegna þess að snúningnum er nákvæmlega stjórnað af fjölda móttekinna púlsa, eru þessir mótorar mikið notaðir til að útfæra staðsetningarstillingar.Þau eru til dæmis oft notuð til að stjórna pappírsfóðrun í faxvélum og prenturum — þar sem þessi tæki fæða pappír í föstum skrefum, sem auðvelt er að tengja við púlsfjölda.Einnig er auðvelt að stjórna hlé, þar sem snúningur mótors stöðvast samstundis þegar púlsmerkið er rofið.
Með samstilltum mótorum er snúningur samstilltur við tíðni framboðsstraumsins.Þessir mótorar eru oft notaðir til að knýja snúningsbakkana í örbylgjuofnum;Hægt er að nota minnkunargír í mótoreiningunni til að fá viðeigandi snúningshraða til að hita mat.Með örvunarmótorum er snúningshraði líka mismunandi eftir tíðni;en hreyfingin er ekki samstillt.Áður fyrr voru þessir mótorar oft notaðir í rafmagnsviftur og þvottavélar.
Það eru ýmsar gerðir af mótorum í almennri notkun.Í þessari lotu skoðum við kosti og notkun burstalausra DC mótora.
Af hverju snúa BLDC mótorar?
Eins og nafnið gefur til kynna nota burstalausir DC mótorar ekki bursta.Með burstuðum mótorum skila burstarnir straumi í gegnum kommutatorinn inn í spólurnar á snúningnum.Svo hvernig fer burstalaus mótor straum til snúningsspólanna?Það gerir það ekki - vegna þess að spólurnar eru ekki staðsettar á snúningnum.Þess í stað er númerið varanleg segull;spólurnar snúast ekki, heldur eru þær festar á sínum stað á statornum.Vegna þess að spólurnar hreyfast ekki er engin þörf fyrir bursta og commutator.(Sjá mynd. 3.)
Með burstamótornum er snúningur náð með því að stjórna segulsviðunum sem myndast af spólunum á snúningnum, en segulsviðið sem myndast af kyrrstæðum seglum er fast.Til að breyta snúningshraðanum breytirðu spennunni fyrir spólurnar.Með BLDC mótor er það varanlegi segullinn sem snýst;snúningur er náð með því að breyta stefnu segulsviðanna sem myndast af kyrrstæðum spólum í kring.Til að stjórna snúningnum stillirðu stærð og stefnu straumsins inn í þessar spólur.
Þar sem snúningurinn er varanlegur segull þarf hann engan straum, sem útilokar þörfina fyrir bursta og commutator.Straumur til fastra spóla er stjórnað að utan.
Kostir BLDC Motors
BLDC mótor með þremur spólum á statornum mun hafa sex rafmagnsvír (tveir í hverja spólu) sem ná frá þessum spólum.Í flestum útfærslum verða þrír af þessum vírum tengdir innbyrðis, þar sem þrír vírarnir sem eftir eru ná frá mótorhlutanum (öfugt við vírana tvo sem ná frá burstamótornum sem lýst var áðan).Raflögn í BLDC mótorhylkinu er flóknari en einfaldlega að tengja jákvæða og neikvæða skauta rafhlöðunnar;við munum skoða nánar hvernig þessir mótorar virka í annarri lotu þessarar seríu.Hér að neðan lýkur við með því að skoða kosti BLDC mótora.
Einn stór kostur er skilvirkni, þar sem þessir mótorar geta stjórnað stöðugt við hámarks snúningskraft (tog).Burstaðir mótorar ná hins vegar hámarkstogi á aðeins ákveðnum stöðum í snúningnum.Til þess að bursti mótor skili sama togi og burstalaus gerð þyrfti hann að nota stærri segla.Þetta er ástæðan fyrir því að jafnvel litlir BLDC mótorar geta skilað töluverðu afli.
Annar stóri kosturinn - sem tengist þeim fyrsta - er stjórnunarhæfni.Hægt er að stjórna BLDC mótorum, með því að nota endurgjöf, til að gefa nákvæmlega æskilegt tog og snúningshraða.Nákvæm stjórn dregur aftur úr orkunotkun og hitamyndun og - í þeim tilvikum þar sem mótorar eru rafhlöðuknúnir - lengir endingu rafhlöðunnar.
BLDC mótorar bjóða einnig upp á mikla endingu og litla rafhljóðmyndun, þökk sé skorti á burstum.Með burstuðum mótorum slitna burstarnir og kommutatorinn niður vegna stöðugrar snertingar á hreyfingu og mynda einnig neista þar sem snerting er.Rafmagns hávaði, einkum, er afleiðing af sterkum neistum sem hafa tilhneigingu til að myndast á þeim svæðum þar sem burstarnir fara yfir eyðurnar í commutatornum.Þetta er ástæðan fyrir því að BLDC mótorar eru oft taldir æskilegir í forritum þar sem mikilvægt er að forðast rafhljóð.
Tilvalin forrit fyrir BLDC mótora
Við höfum séð að BLDC mótorar bjóða upp á mikla skilvirkni og stjórnhæfni og að þeir hafa langan endingartíma.Svo hvað eru þeir góðir fyrir?Vegna skilvirkni þeirra og langlífis eru þau mikið notuð í tækjum sem keyra stöðugt.Þeir hafa lengi verið notaðir í þvottavélar, loftræstitæki og önnur rafeindatæki;og nýlega eru þeir að birtast í viftum, þar sem mikil afköst þeirra hafa stuðlað að verulegri minnkun á orkunotkun.
Þeir eru líka notaðir til að keyra ryksuguvélar.Í einu tilviki leiddi breyting á stýrikerfi til stórs stökks í snúningshraða - dæmi um frábæra stjórnunarhæfni sem þessir mótorar bjóða upp á.
BLDC mótorar eru einnig notaðir til að snúa harða diska drifum, þar sem ending þeirra heldur drifunum í gangi áreiðanlega til langs tíma, á meðan aflnýting þeirra stuðlar að orkuminnkun á svæði þar sem þetta verður sífellt mikilvægara.
Í átt að víðtækari notkun í framtíðinni
Við getum búist við að sjá BLDC mótora notaða í fjölbreyttari notkun í framtíðinni.Til dæmis verða þau líklega mikið notuð til að keyra þjónustuvélmenni — lítil vélmenni sem veita þjónustu á öðrum sviðum en framleiðslu.Maður gæti haldið að skrefmótorar væru hentugri í þessari tegund af notkun, þar sem hægt væri að nota púls til að stjórna staðsetningu nákvæmlega.En BLDC mótorar henta betur til að stjórna kraftinum.Og með stigmótor myndi það þurfa tiltölulega stóran og samfelldan straum að halda stöðu mannvirkis eins og vélmennaarms.Með BLDC mótor, allt sem þarf er straumur sem er í réttu hlutfalli við ytri kraftinn - sem gerir ráð fyrir aflhagkvæmari stjórn.BLDC mótorar gætu einnig verið að skipta um einfalda bursta jafnstraumsmótora í golfkerrum og hreyfanleikakerrum.Til viðbótar við betri skilvirkni þeirra geta BLDC mótorar einnig skilað nákvæmari stjórn - sem aftur getur lengt endingu rafhlöðunnar enn frekar.
BLDC mótorar eru líka tilvalnir fyrir dróna.Hæfni þeirra til að skila nákvæmni stjórn gerir þá sérstaklega hentugar fyrir multirotor dróna, þar sem afstöðu dróna er stjórnað með nákvæmri stjórnun á snúningshraða hvers snúnings.
Í þessari lotu höfum við séð hvernig BLDC mótorar bjóða upp á framúrskarandi skilvirkni, stjórnhæfni og langlífi.En varkár og rétt stjórn er nauðsynleg til að nýta möguleika þessara mótora til fulls.Á næsta fundi okkar munum við skoða hvernig þessir mótorar virka.
Pósttími: 21. ágúst 2023