Un motore CC senza spazzole ha un avvolgimento trifase sullo statore e un magnete permanente sul rotore. Un campo magnetico rotante viene creato dall'avvolgimento dello statore, all'interazione con il quale il rotore magnetico inizia a muoversi. Per creare un campo magnetico rotante, viene applicato un sistema di tensioni trifase all'avvolgimento dello statore, che può avere una forma diversa e si forma in vari modi. La formazione delle tensioni di alimentazione (commutazione degli avvolgimenti) per un motore CC senza spazzole viene eseguita da unità elettroniche specializzate: il controller del motore.

Ordina motore brushlessnel nostro catalogo

Nel caso più semplice, gli avvolgimenti sono collegati a coppie a una sorgente di tensione costante e mentre il rotore gira nella direzione del vettore del campo magnetico dell'avvolgimento dello statore, la tensione è collegata a un'altra coppia di avvolgimenti. In questo caso, il vettore del campo magnetico dello statore occupa una posizione diversa e la rotazione del rotore continua. Per determinare il momento di connessione richiesto dei seguenti avvolgimenti, viene utilizzato un sensore di posizione del rotore, i sensori Hall vengono spesso utilizzati.

Opzioni e casi speciali

I motori brushless attualmente in produzione possono avere un'ampia varietà di design.

Secondo il design dell'avvolgimento dello statore, si possono distinguere motori con un avvolgimento classico avvolto su un'anima in acciaio e motori con un avvolgimento cilindrico cavo senza anima in acciaio. L'avvolgimento classico ha un'induttanza molto più alta di un avvolgimento cilindrico cavo e, di conseguenza, una maggiore costante di tempo. Per questo motivo, da un lato, un avvolgimento cilindrico cavo consente una variazione più dinamica della corrente (e, di conseguenza, della coppia), dall'altro, quando si opera da un controller del motore che utilizza la modulazione PWM a bassa frequenza per uniformare la corrente sono necessarie ondulazioni, induttanze di filtraggio di grado maggiore (e quindi maggiori). Inoltre, l'avvolgimento classico, di regola, ha un momento di fissazione magnetica notevolmente più elevato, nonché un'efficienza inferiore rispetto a un avvolgimento cilindrico cavo.

Un'altra differenza che separa i diversi modelli di motori è la disposizione reciproca del rotore e dello statore: ci sono motori con rotore interno e motori con rotore esterno. I motori a rotore interno tendono ad avere velocità più elevate e un momento di inerzia del rotore inferiore rispetto ai modelli a rotore esterno. Di conseguenza, i motori a rotore interno hanno una dinamica più elevata. I motori a rotore esterno hanno spesso una coppia nominale leggermente superiore per lo stesso diametro esterno del motore.

Differenze da altri tipi di motori

Differenze dal collettore DPT. Il posizionamento dell'avvolgimento sul rotore ha permesso di abbandonare le spazzole e il collettore e quindi eliminare il contatto elettrico mobile, che riduce notevolmente l'affidabilità del motore CC con magneti permanenti. Per lo stesso motivo, i motori brushless tendono a funzionare molto più velocemente dei motori CC a magneti permanenti. Questo da un lato permette di aumentare la potenza specifica del motore brushless, dall'altro una velocità così elevata non è realmente necessaria per tutte le applicazioni.

Differenze dai motori sincroni a magneti permanenti. I motori sincroni con magneti permanenti sul rotore sono molto simili nel design ai motori CC senza spazzole, ma presentano una serie di differenze. In primo luogo, il termine motore sincrono combina molti tipi diversi di motori, alcuni dei quali sono progettati per il funzionamento diretto da una rete CA standard, altri (ad esempio i servomotori sincroni) possono essere azionati solo da convertitori di frequenza (controllori motore). I motori brushless, pur avendo un avvolgimento trifase sullo statore, non consentono il funzionamento diretto da tensione di rete, e richiedono necessariamente la presenza di un opportuno controllore. Inoltre, i motori sincroni assumono un'alimentazione di tensione sinusoidale, mentre i motori brushless consentono un'alimentazione di tensione alternata a gradino (commutazione a blocchi) e ne presuppongono anche l'utilizzo in modalità operative nominali.

Quando hai bisogno di un motore brushless?

La risposta a questa domanda è abbastanza semplice, nei casi in cui ha un vantaggio rispetto ad altri tipi di motori. Così, ad esempio, è praticamente impossibile fare a meno di un motore brushless nelle applicazioni dove sono richieste alte velocità: oltre i 10.000 giri/min. L'utilizzo di motori brushless è giustificato anche nei casi in cui è richiesta una lunga vita del motore. Nei casi in cui è necessario utilizzare un gruppo da un motore con cambio, l'uso di motori brushless a bassa velocità (con un numero elevato di poli) è chiaramente giustificato. I motori brushless ad alta velocità in questo caso avranno una velocità superiore al limite di velocità del riduttore, e per questo motivo non sarà possibile utilizzare tutta la loro potenza. Per le applicazioni in cui è richiesto il controllo motore più semplice (senza l'uso di un controller motore), un collettore DCT è una scelta naturale.

D'altra parte, in condizioni di alta temperatura o alta radiazione, si manifesta il punto debole dei motori brushless: i sensori Hall. I modelli standard di sensori Hall hanno una resistenza alle radiazioni e un intervallo di temperatura di esercizio limitati. Se in tale applicazione è ancora necessario utilizzare un motore brushless, diventano inevitabili versioni su misura con la sostituzione dei sensori Hall con altri più resistenti a questi fattori, il che aumenta il prezzo del motore e i tempi di consegna.

Un motore a corrente continua è un motore elettrico alimentato da corrente continua. Se necessario, ottenere un motore a coppia elevata con velocità relativamente bassa. Strutturalmente, gli Inrunner sono più semplici grazie al fatto che lo statore fisso può fungere da alloggiamento. I dispositivi di montaggio possono essere montati su di esso. Nel caso di Outrunners, l'intera parte esterna ruota. Il motore è fissato da un asse fisso o parti dello statore. Nel caso di motoruota, il fissaggio viene effettuato per l'asse fisso dello statore, i fili vengono portati allo statore attraverso un asse cavo di sezione inferiore a 0,5 mm.

Viene chiamato un motore CA motore elettrico alimentato a corrente alternata. Esistono i seguenti tipi di motori AC:

E' inoltre presente un UKD (motore a collettore universale) con funzione di funzionamento sia in corrente alternata che continua.

Un altro tipo di motore è motore passo-passo con un numero finito di posizioni del rotore. Una certa posizione indicata del rotore viene fissata fornendo potenza agli avvolgimenti corrispondenti necessari. Quando la tensione di alimentazione viene rimossa da un avvolgimento e trasferita ad altri, si verifica un processo di transizione verso un'altra posizione.

Un motore a corrente alternata alimentato da una rete commerciale di solito non funziona velocità di oltre tremila giri al minuto. Per questo motivo, quando è necessario ottenere frequenze più elevate, viene utilizzato un motore a collettore i cui ulteriori vantaggi sono la leggerezza e la compattezza pur mantenendo la potenza richiesta.

A volte viene utilizzato anche uno speciale meccanismo di trasmissione chiamato moltiplicatore, che modifica i parametri cinematici del dispositivo negli indicatori tecnici richiesti. I gruppi di collettori a volte occupano fino alla metà dello spazio dell'intero motore, quindi i motori CA sono ridotti di dimensioni e resi più leggeri attraverso l'uso di un convertitore di frequenza, e talvolta a causa della presenza di una rete con una frequenza aumentata fino a 400 hz.

La risorsa di qualsiasi motore CA asincrono è notevolmente superiore a quella del collettore. È determinato stato di isolamento degli avvolgimenti e dei cuscinetti. Un motore sincrono, quando si utilizza un inverter e un sensore di posizione del rotore, è considerato un analogo elettronico di un classico motore a collettore che supporta il funzionamento in corrente continua.

Motore CC senza spazzole. Informazioni generali e dispositivo dispositivo

Un motore CC senza spazzole è anche chiamato motore senza spazzole trifase. È un dispositivo sincrono, il cui principio di funzionamento si basa sulla regolazione della frequenza auto-sincronizzata, grazie alla quale viene controllato il vettore (a partire dalla posizione del rotore) del campo magnetico dello statore.

Questi tipi di controllori motore sono spesso alimentati da tensione CC, da cui il nome. Nella letteratura tecnica in lingua inglese, il motore brushless è chiamato PMSM o BLDC.

Il motore brushless nasce principalmente per ottimizzare la qualsiasi motore a corrente continua in genere. Sono stati posti requisiti molto elevati all'attuatore di un tale dispositivo (in particolare su un microdrive ad alta velocità con posizionamento preciso).

Questo, forse, ha portato all'uso di dispositivi CC specifici, motori trifase senza spazzole, chiamati anche BLDT. In base al loro design, sono quasi identici ai motori sincroni AC, dove la rotazione del rotore magnetico avviene in uno statore lamellare convenzionale in presenza di avvolgimenti trifase e il numero di giri dipende dalla tensione e dai carichi dello statore. Sulla base di determinate coordinate del rotore, vengono commutati diversi avvolgimenti dello statore.

I motori CC senza spazzole possono esistere senza sensori separati, tuttavia a volte sono presenti sul rotore, come un sensore Hall. Se il dispositivo funziona senza un sensore aggiuntivo, allora gli avvolgimenti dello statore fungono da elemento di fissaggio. Quindi la corrente sorge a causa della rotazione del magnete, quando il rotore induce un EMF nell'avvolgimento dello statore.

Se uno degli avvolgimenti viene spento, il segnale che è stato indotto verrà misurato e ulteriormente elaborato, tuttavia, un tale principio di funzionamento è impossibile senza un professore di elaborazione del segnale. Ma per invertire o frenare un tale motore elettrico, non è necessario un circuito a ponte: sarà sufficiente fornire impulsi di controllo nella sequenza inversa agli avvolgimenti dello statore.

Nel VD (motore commutato), l'induttore sotto forma di un magnete permanente si trova sul rotore e l'avvolgimento dell'indotto si trova sullo statore. In base alla posizione del rotore, si forma la tensione di alimentazione di tutti gli avvolgimenti motore elettrico. Se utilizzato in tali costruzioni del collettore, la sua funzione verrà eseguita nel motore della valvola da un interruttore a semiconduttore.

La principale differenza tra motori sincroni e brushless è l'auto-sincronizzazione di questi ultimi con l'ausilio del DPR, che determina la frequenza proporzionale di rotazione del rotore e del campo.

Molto spesso, un motore CC senza spazzole trova applicazione nelle seguenti aree:

statore

Questo dispositivo ha un design classico e ricorda lo stesso dispositivo di una macchina asincrona. La composizione comprende nucleo di avvolgimento in rame(disposto attorno al perimetro nelle scanalature), che determina il numero di fasi e l'alloggiamento. Solitamente le fasi seno e coseno sono sufficienti per la rotazione e l'autoavviamento, tuttavia spesso il motore della valvola è realizzato trifase e anche quadrifase.

I motori elettrici con forza elettromotrice inversa in base al tipo di avvolgimento sull'avvolgimento dello statore sono divisi in due tipi:

• forma sinusoidale;
• forma trapezoidale.

Nei corrispondenti tipi di motore, la corrente elettrica di fase varia anche a seconda del metodo di alimentazione sinusoidale o trapezoidale.

Rotore

Solitamente il rotore è costituito da magneti permanenti con da due a otto coppie di poli, che a loro volta si alternano da nord a sud o viceversa.

I più comuni ed economici per la fabbricazione del rotore sono i magneti in ferrite, ma il loro svantaggio è basso livello di induzione magnetica, pertanto, dispositivi realizzati con leghe di vari elementi di terre rare stanno ora sostituendo questo materiale, poiché possono fornire un alto livello di induzione magnetica, che, a sua volta, consente di ridurre le dimensioni del rotore.

DPR

Il sensore di posizione del rotore fornisce un feedback. Secondo il principio di funzionamento, il dispositivo è suddiviso nelle seguenti sottospecie:

• induttivo;
• fotoelettrico;
• Sensore ad effetto Hall.

Quest'ultimo tipo è il più popolare grazie al suo proprietà di inerzia quasi assolute e la capacità di eliminare il ritardo nei canali di feedback dalla posizione del rotore.

Sistema di controllo

Il sistema di controllo è costituito da interruttori di potenza, a volte anche da tiristori o transistor di potenza, compreso un gate isolato, che porta alla captazione di un inverter di corrente o di un inverter di tensione. Il processo di gestione di queste chiavi è più spesso implementato utilizzando un microcontrollore, che richiede un'enorme quantità di operazioni computazionali per controllare il motore.

Principio di funzionamento

Il funzionamento del motore sta nel fatto che il controller commuta un certo numero di avvolgimenti dello statore in modo tale che il vettore dei campi magnetici del rotore e dello statore sia ortogonale. Con PWM (modulazione di larghezza di impulso) il controller controlla la corrente che scorre attraverso il motore e regola la coppia esercitata sul rotore. La direzione di questo momento agente è determinata dal segno dell'angolo tra i vettori. Gradi elettrici sono utilizzati nei calcoli.

La commutazione deve essere eseguita in modo tale che Ф0 (flusso di eccitazione del rotore) sia mantenuto costante rispetto al flusso dell'indotto. Quando tale eccitazione e il flusso dell'indotto interagiscono, si forma una coppia M che tende a far girare il rotore e parallelamente assicura la coincidenza dell'eccitazione e del flusso dell'indotto. Tuttavia, durante la rotazione del rotore, i vari avvolgimenti vengono commutati sotto l'influenza del sensore di posizione del rotore, per cui il flusso dell'indotto ruota verso il passo successivo.

In tale situazione, il vettore risultante si sposta e diventa stazionario rispetto al flusso del rotore, che, a sua volta, crea la coppia necessaria sull'albero motore.

Gestione del motore

Il controller di un motore elettrico CC senza spazzole regola il momento che agisce sul rotore modificando il valore della modulazione dell'ampiezza dell'impulso. La commutazione è controllata e effettuato elettronicamente, a differenza di un motore DC spazzolato convenzionale. Sono comuni anche i sistemi di controllo che implementano algoritmi di modulazione dell'ampiezza dell'impulso e di regolazione dell'ampiezza dell'impulso per il flusso di lavoro.

I motori a controllo vettoriale forniscono la più ampia gamma conosciuta per il controllo automatico della velocità. La regolazione di questa velocità, oltre a mantenere il collegamento di flusso al livello richiesto, è dovuta al convertitore di frequenza.

Una caratteristica della regolazione dell'azionamento elettrico basata sul controllo vettoriale è la presenza di coordinate controllate. Sono in un sistema fisso e convertito in rotazione, evidenziando un valore costante proporzionale ai parametri controllati del vettore, a causa del quale si forma un'azione di controllo, e quindi una transizione inversa.

Nonostante tutti i vantaggi di un tale sistema, è anche accompagnato da uno svantaggio sotto forma della complessità del controllo del dispositivo per controllare la velocità in un'ampia gamma.

Vantaggi e svantaggi

Al giorno d'oggi, in molti settori, questo tipo di motore è molto richiesto, perché il motore CC senza spazzole combina quasi tutte le migliori qualità dei motori senza contatto e di altro tipo.

I vantaggi innegabili del motore brushless sono:

Nonostante i significativi aspetti positivi, motore CC senza spazzole presenta anche alcuni svantaggi:

Sulla base di quanto sopra e del sottosviluppo dell'elettronica moderna nella regione, molti ritengono ancora opportuno utilizzare un motore asincrono convenzionale con un convertitore di frequenza.

Motore DC brushless trifase

Questo tipo di motore ha ottime prestazioni, soprattutto quando si esegue il controllo tramite sensori di posizione. Se il momento di resistenza varia o non è affatto noto, e anche se è necessario raggiungerlo maggiore coppia di avviamento viene utilizzato il controllo del sensore. Se il sensore non viene utilizzato (solitamente nei ventilatori), il controllo elimina la necessità di una comunicazione cablata.

Caratteristiche del controllo di un motore brushless trifase senza sensore di posizione:

Funzionalità di controllo motore brushless trifase con encoder di posizione sull'esempio di un sensore ad effetto Hall:

Conclusione

Un motore CC senza spazzole ha molti vantaggi e sarà una scelta degna per l'uso sia da parte di uno specialista che di un semplice profano.

Recentemente, i motori CC senza spazzole sono diventati sempre più popolari. Sono attivamente utilizzati nella strumentazione, nell'automazione industriale medica e domestica, nonché nella strumentazione. Questo tipo di motore funziona senza spazzole, tutta la commutazione viene eseguita utilizzando dispositivi elettronici.

Vantaggi dei motori brushless

I motori brushless presentano una serie di vantaggi che ne hanno determinato le aree di applicazione. Hanno le migliori prestazioni. La loro coppia è molto più elevata rispetto ai motori convenzionali. I design senza spazzole sono caratterizzati da prestazioni dinamiche ed efficienza più elevate.

Altri vantaggi includono un funzionamento più silenzioso, una maggiore durata e velocità di rotazione più elevate. La dimensione del motore rispetto al rapporto di coppia è superiore rispetto ad altri tipi. Ciò è particolarmente importante nelle aree in cui le dimensioni e il peso sono fattori critici.

Principio di funzionamento del motore brushless

Il principio di funzionamento si basa sui campi magnetici prodotti dallo statore e dal rotore, la cui velocità di rotazione è la stessa. Non esiste la cosiddetta caratteristica di scorrimento dei motori asincroni. La configurazione dei motori brushless è monofase, bifase o trifase. Il numero di avvolgimenti nello statore dipende da questo. I più diffusi in tutte le aree sono i motori trifase.

Dispositivo motore brushless

Ad esempio, considera il motore brushless trifase più popolare. Ha uno statore in acciaio laminato, nelle cui scanalature è posizionato l'avvolgimento. La maggior parte dei motori di questo tipo ha tre avvolgimenti collegati a stella.

Il rotore è un magnete permanente con da 2 a 8 coppie di poli. Allo stesso tempo, i poli sud e nord si alternano tra loro. Il rotore è realizzato con uno speciale materiale magnetico che fornisce la densità di campo magnetico richiesta. Di norma, si tratta di magneti in ferrite, da cui vengono realizzati magneti permanenti.

A differenza dei motori elettrici convenzionali, i motori CC senza spazzole sono commutati elettronicamente. Ciò è dovuto alla necessità di fornire costantemente tensione agli avvolgimenti dello statore. Allo stesso tempo, è necessario sapere in quale posizione si trova il rotore. Questa posizione è determinata dai sensori Hall, che danno un segnale alto o basso, a seconda di quale polo passa vicino agli elementi altamente sensibili.

Generatore CC senza spazzole

L'emergere di motori brushless è spiegato dalla necessità di creare una macchina elettrica con molti vantaggi. Un motore brushless è un dispositivo senza collettore, la cui funzione è assunta dall'elettronica.

BKEPT - motori CC senza spazzole, possono essere alimentati, ad esempio, 12, 30 volt.

• Selezione del motore giusto
• Principio di funzionamento
• Dispositivo BKEPT
• Sensori e loro assenza
• Nessun sensore
• Il concetto di frequenza PWM
• sistema arduino
• Supporto del motore

Selezione del motore giusto

Per selezionare un'unità, è necessario confrontare il principio di funzionamento e le caratteristiche del collettore e dei motori brushless.

Da sinistra a destra: motore collettore e motore FK 28-12 brushless

Quelli a collettore costano meno, ma sviluppano una bassa velocità di rotazione della coppia. Funzionano a corrente continua, hanno un peso e dimensioni ridotte, riparazioni convenienti sostituendo le parti. La manifestazione di una qualità negativa si rivela quando si riceve un numero enorme di palle perse. Le spazzole entrano in contatto con il commutatore, provocando attriti che possono danneggiare il meccanismo. Le prestazioni dell'unità sono ridotte.

Le spazzole non solo richiedono riparazioni a causa della rapida usura, ma possono anche portare al surriscaldamento del meccanismo.

Il vantaggio principale di un motore DC senza spazzole è la mancanza di coppia e di pin di commutazione. Ciò significa che non ci sono fonti di perdite, come nei motori a magneti permanenti. Le loro funzioni sono svolte da transistor MOS. In precedenza, il loro costo era elevato, quindi non erano disponibili. Oggi il prezzo è diventato accettabile e le prestazioni sono migliorate in modo significativo. In assenza di un radiatore nel sistema, la potenza è limitata da 2,5 a 4 watt e la corrente operativa va da 10 a 30 ampere. L'efficienza dei motori brushless è molto elevata.

Il secondo vantaggio sono le impostazioni della meccanica. L'assale è montato su cuscinetti larghi. Nella struttura non sono presenti elementi di rottura e cancellazione.

L'unico aspetto negativo è la costosa centralina elettronica.

Considera un esempio della meccanica di una macchina CNC con un mandrino.

La sostituzione del motore del collettore con uno senza spazzole proteggerà il mandrino CNC dalla rottura. Sotto il mandrino si intende un albero con giri di coppia destro e sinistro. Il mandrino CNC è potente. La velocità della coppia è controllata dal servo tester e la velocità è controllata dal controller automatico. Il costo del CNC con un mandrino è di circa 4 mila rubli.

Principio di funzionamento

La caratteristica principale del meccanismo è l'assenza di un collettore. E i magneti permanenti sono installati sul mandrino, che è il rotore. Attorno ad esso ci sono avvolgimenti di filo che hanno diversi campi magnetici. La differenza tra i motori brushless da 12 volt è il sensore di controllo del rotore situato su di esso. I segnali vengono immessi nell'unità di controllo della velocità.

Dispositivo BKEPT

La disposizione dei magneti all'interno dello statore è solitamente utilizzata per motori bifase con un numero ridotto di poli. Il principio della coppia attorno allo statore viene utilizzato quando è necessario ottenere un motore bifase a bassa velocità.

Ci sono quattro poli sul rotore. I magneti a forma di rettangolo sono installati alternando i poli. Tuttavia, il numero di poli non è sempre uguale al numero di magneti, che può essere 12, 14. Ma il numero di poli deve essere pari: più magneti possono formare un polo.

L'immagine mostra 8 magneti che formano 4 poli. Il momento della forza dipende dalla potenza dei magneti.

Sensori e loro assenza

I controller di corsa sono divisi in due gruppi: con e senza sensore di posizione del rotore.

Le forze di corrente vengono applicate agli avvolgimenti del motore in una posizione speciale del rotore, determinata dal sistema elettronico mediante un sensore di posizione. Sono di vario tipo. Un popolare controller da viaggio è un sensore ad effetto Hall discreto. Un motore trifase da 30 volt utilizzerà 3 sensori. L'unità elettronica dispone costantemente di dati sulla posizione del rotore e dirige la tensione nel tempo verso gli avvolgimenti desiderati.

Un dispositivo comune che cambia le sue conclusioni quando si cambiano gli avvolgimenti.

Un dispositivo ad anello aperto misura corrente, velocità. I canali PWM sono collegati alla parte inferiore del sistema di controllo.

Tre ingressi sono collegati al sensore Hall. In caso di modifica del sensore Hall, inizia il processo di elaborazione dell'interruzione. Per garantire una gestione rapida della risposta dell'interrupt, un sensore Hall è collegato ai pin inferiori della porta.

Utilizzando un sensore di posizione con un microcontrollore

Per risparmiare sulla bolletta elettrica, i nostri lettori consigliano l'Elettricità Saving Box. I pagamenti mensili saranno inferiori del 30-50% rispetto a prima dell'utilizzo del risparmiatore. Rimuove il componente reattivo dalla rete, per cui il carico e, di conseguenza, il consumo di corrente vengono ridotti. Gli apparecchi elettrici consumano meno elettricità, riducendo il costo del suo pagamento.

Il controller di forza in cascata è al centro del core AVR, che fornisce il controllo intelligente di un motore CC senza spazzole. AVR è un chip per eseguire determinate attività.

Il principio di funzionamento del controller della corsa può essere con o senza sensore. Il programma della scheda AVR fa:

• avviare il motore il più rapidamente possibile senza l'utilizzo di dispositivi aggiuntivi esterni;
• controllo della velocità tramite un potenziometro esterno.

Un tipo separato di controllo automatico sma, utilizzato nelle lavatrici.

Nessun sensore

Per determinare la posizione del rotore, è necessario misurare la tensione sull'avvolgimento folle. Questo metodo è applicabile quando il motore è in rotazione, altrimenti non funzionerà.

I controller di viaggio sensorless sono più leggeri, il che spiega il loro uso diffuso.

I controller hanno le seguenti proprietà:

• valore della massima corrente continua;
• il valore della massima tensione operativa;
• numero di giri massimi;
• resistenza degli interruttori di potenza;
• frequenza degli impulsi.

Quando si collega il controller, è importante mantenere i cavi il più corti possibile. A causa del verificarsi di picchi di corrente all'inizio. Se il filo è lungo, possono verificarsi errori nel determinare la posizione del rotore. Pertanto, i controller vengono venduti con un filo di 12 - 16 cm.

I controller hanno molte impostazioni software:

• controllo arresto motore;
• spegnimento soft o hard;
• frenata e spegnimento regolare;
• potenza ed efficienza di avanzamento;
• avvio morbido, duro, rapido;
• Limite corrente;
• modalità a gas;
• cambio di direzione.

Il controller LB11880 mostrato in figura contiene un potente driver per motori brushless, ovvero è possibile far funzionare il motore direttamente sul microcircuito senza driver aggiuntivi.

Il concetto di frequenza PWM

Quando le chiavi sono accese, il pieno carico viene applicato al motore. L'unità raggiunge la velocità massima. Per controllare il motore, è necessario fornire un regolatore di potenza. Questo è esattamente ciò che fa la modulazione di larghezza di impulso (PWM).

Viene impostata la frequenza richiesta di apertura e chiusura delle chiavi. La tensione passa da zero a funzionante. Per controllare la velocità, è necessario sovrapporre il segnale PWM ai segnali chiave.

Il segnale PWM può essere generato dal dispositivo su più uscite. Oppure crea un PWM per una chiave separata con un programma. Il circuito diventa più semplice. Il segnale PWM ha 4-80 kilohertz.

L'aumento della frequenza porta a più processi di transizione, che danno origine al calore. L'altezza della frequenza PWM aumenta il numero di transitori, il che si traduce in perdite sui tasti. Una piccola frequenza non dà la fluidità di controllo desiderata.

Per ridurre le perdite sui tasti durante i transitori, i segnali PWM vengono applicati separatamente agli interruttori superiore o inferiore. Le perdite dirette sono calcolate con la formula P=R*I2, dove P è la potenza di perdita, R è la resistenza di commutazione, I è la forza attuale.

Meno resistenza minimizza le perdite, aumenta l'efficienza.

sistema arduino

Spesso, la piattaforma di elaborazione hardware arduino viene utilizzata per controllare i motori brushless. Si basa su una scheda e un ambiente di sviluppo nel linguaggio Wiring.

La scheda arduino include un microcontrollore Atmel AVR e la programmazione degli elementi e l'interazione con i circuiti. La scheda ha un regolatore di tensione. La scheda Serial Arduino è un semplice circuito invertente per convertire i segnali da un livello all'altro. I programmi vengono installati tramite USB. Alcuni modelli, come Arduino Mini, richiedono una scheda di programmazione aggiuntiva.

Il linguaggio di programmazione Arduino utilizza l'elaborazione standard. Alcuni modelli arduino ti consentono di controllare più server contemporaneamente. I programmi vengono elaborati dal processore e compilati dall'AVR.

Possono verificarsi problemi con il controller a causa di cadute di tensione e carico eccessivo.

Supporto del motore

Un supporto motore è un meccanismo che monta un motore. Utilizzato nelle installazioni del motore. Il supporto del motore è costituito da aste interconnesse ed elementi del telaio. I supporti del motore sono piatti, spaziali in termini di elementi. Supporto motore per un singolo motore da 30 volt o più dispositivi. Il circuito di alimentazione del supporto motore è costituito da una serie di aste. Il supporto del motore è installato in una combinazione di tralicci e elementi del telaio.

Il motore DC senza spazzole è un'unità indispensabile utilizzata sia nella vita di tutti i giorni che nell'industria. Ad esempio, macchine CNC, apparecchiature mediche, meccanismi automobilistici.

BKEPT si distingue per affidabilità, principio di funzionamento ad alta precisione, controllo e regolazione automatici intelligenti.

Pubblicato il 11.04.2013

Dispositivo condiviso (Inrunner, Outrunner)

Un motore CC senza spazzole è costituito da un rotore con magneti permanenti e uno statore con avvolgimenti. Esistono due tipi di motori: Inrunner, in cui i magneti del rotore sono all'interno dello statore con avvolgimenti, e Fuoriclasse, in cui i magneti si trovano all'esterno e ruotano attorno a uno statore fisso con avvolgimenti.

schema Inrunner solitamente utilizzato per motori ad alta velocità con un numero ridotto di poli. Fuoriclasse se necessario, procurarsi un motore a coppia elevata con velocità relativamente basse. Strutturalmente, gli Inrunner sono più semplici grazie al fatto che lo statore fisso può fungere da alloggiamento. I dispositivi di montaggio possono essere montati su di esso. Nel caso di Outrunners, l'intera parte esterna ruota. Il motore è fissato da un asse fisso o parti dello statore. Nel caso di una motoruota, il fissaggio viene effettuato per l'asse fisso dello statore, i fili vengono portati allo statore attraverso l'asse cavo.

magneti e poli

Il numero di poli sul rotore è pari. La forma dei magneti utilizzati è generalmente rettangolare. I magneti cilindrici sono usati meno frequentemente. Sono installati con pali alternati.

Il numero di magneti non sempre corrisponde al numero di poli. Diversi magneti possono formare un polo:

In questo caso, 8 magneti formano 4 poli. La dimensione dei magneti dipende dalla geometria del motore e dalle caratteristiche del motore. Più forti sono i magneti utilizzati, maggiore è il momento di forza sviluppato dal motore sull'albero.

I magneti sul rotore sono fissati con uno speciale adesivo. Meno comuni sono i modelli con un supporto magnetico. Il materiale del rotore può essere magneticamente conduttivo (acciaio), non magneticamente conduttivo (leghe di alluminio, plastica, ecc.), combinato.

Avvolgimenti e denti

L'avvolgimento di un motore brushless trifase viene effettuato con un filo di rame. Il filo può essere unipolare o essere costituito da più nuclei isolati. Lo statore è costituito da diversi fogli di acciaio magneticamente conduttivo piegati insieme.

Il numero di denti dello statore deve essere diviso per il numero di fasi. quelli. per un motore brushless trifase, il numero di denti dello statore deve essere divisibile per 3. Il numero di denti dello statore può essere maggiore o minore del numero di poli sul rotore. Ad esempio, ci sono motori con schemi: 9 denti / 12 magneti; 51 denti / 46 magneti.

Un motore con uno statore a 3 denti viene utilizzato molto raramente. Poiché solo due fasi funzionano in qualsiasi momento (quando accese da una stella), le forze magnetiche agiscono sul rotore in modo non uniforme attorno all'intera circonferenza (vedi Fig.).

Le forze che agiscono sul rotore cercano di deformarlo, il che porta ad un aumento delle vibrazioni. Per eliminare questo effetto, lo statore è realizzato con un numero elevato di denti e l'avvolgimento è distribuito sui denti dell'intera circonferenza dello statore nel modo più uniforme possibile.

In questo caso le forze magnetiche che agiscono sul rotore si annullano a vicenda. Non c'è squilibrio.

Opzioni per la distribuzione degli avvolgimenti di fase per denti dello statore

Opzione di avvolgimento per 9 denti

Opzione di avvolgimento per 12 denti

Nei diagrammi sopra, il numero di denti è scelto in modo tale che esso divisibile non solo per 3. Ad esempio, quando 36 denti contabilizzati 12 denti per fase. 12 denti possono essere distribuiti come segue:

Lo schema più preferito è 6 gruppi di 2 denti.

Esistere motore con 51 denti sullo statore! 17 denti per fase. 17 è un numero primo, è divisibile solo per 1 e per se stesso. Come distribuire l'avvolgimento sui denti? Purtroppo, non sono riuscito a trovare esempi e tecniche in letteratura che aiuterebbero a risolvere questo problema. Si è scoperto che l'avvolgimento era distribuito come segue:

Considera un vero circuito di avvolgimento.

Si prega di notare che l'avvolgimento ha diverse direzioni di avvolgimento su denti diversi. Diverse direzioni di avvolgimento sono indicate da lettere maiuscole e maiuscole. I dettagli sulla progettazione degli avvolgimenti sono disponibili nella letteratura offerta alla fine dell'articolo.

L'avvolgimento classico viene eseguito con un filo per una fase. Quelli. tutti gli avvolgimenti sui denti di una fase sono collegati in serie.

Gli avvolgimenti dei denti possono anche essere collegati in parallelo.

Possono esserci anche inclusioni combinate

La connessione parallela e combinata consente di ridurre l'induttanza dell'avvolgimento, che porta ad un aumento della corrente dello statore (quindi della potenza) e della velocità del motore.

Fatturati elettrici e reali

Se il rotore del motore ha due poli, quindi con un giro completo del campo magnetico sullo statore, il rotore compie un giro completo. Con 4 poli, sono necessari due giri del campo magnetico sullo statore per far compiere all'albero motore un giro completo. Maggiore è il numero di poli del rotore, più giri elettrici sono necessari per far ruotare l'albero motore di un giro. Ad esempio, abbiamo 42 magneti sul rotore. Per far compiere al rotore un giro sono necessari 42/2 = 21 giri elettrici. Questa proprietà può essere utilizzata come una sorta di riduttore. Selezionando il numero di poli richiesto, è possibile ottenere un motore con le caratteristiche di velocità desiderate. Inoltre, la comprensione di questo processo sarà necessaria per noi in futuro, quando si scelgono i parametri del controller.

Sensori di posizione

Il design dei motori senza sensori differisce dai motori con sensori solo in assenza di questi ultimi. Non ci sono altre differenze fondamentali. I più comuni sensori di posizione basati sull'effetto Hall. I sensori rispondono a un campo magnetico, di solito sono posizionati sullo statore in modo tale da essere influenzati dai magneti del rotore. L'angolo tra i sensori deve essere di 120 gradi.

Significa gradi "elettrici". Quelli. per un motore multipolare la disposizione fisica dei sensori potrebbe essere:

A volte i sensori si trovano all'esterno del motore. Ecco un esempio della posizione dei sensori. In effetti, era un motore senza sensori. In un modo così semplice, era dotato di sensori Hall.

Su alcuni motori i sensori sono montati su un apposito dispositivo che consente di spostare i sensori entro certi limiti. Con l'aiuto di un tale dispositivo, i tempi sono impostati. Tuttavia, se il motore deve essere invertito, sarà necessaria una seconda serie di sensori impostati per l'inversione. Poiché il tempismo non è critico all'avvio e ai bassi regimi, è possibile impostare i sensori sul punto zero e regolare l'angolo di anticipo in modo programmatico quando il motore inizia a ruotare.

Principali caratteristiche del motore

Ogni motore è calcolato per esigenze specifiche e presenta le seguenti caratteristiche principali:

• Modalità di lavoro per cui il motore è progettato: a lungo termine oa breve termine. Lungo modalità di funzionamento implica che il motore possa funzionare per ore. Tali motori sono calcolati in modo tale che il trasferimento di calore nell'ambiente sia superiore al rilascio di calore del motore stesso. In questo caso, non si riscalderà. Esempio: ventilazione, azionamento di scale mobili o nastri trasportatori. Breve termine - significa che il motore verrà acceso per un breve periodo, durante il quale non avrà il tempo di riscaldarsi alla temperatura massima, seguito da un lungo periodo, durante il quale il motore avrà il tempo di raffreddarsi. Esempio: azionamento dell'ascensore, rasoi elettrici, asciugacapelli.
• Resistenza dell'avvolgimento del motore. La resistenza dell'avvolgimento del motore influisce sull'efficienza del motore. Minore è la resistenza, maggiore è l'efficienza. Misurando la resistenza, puoi scoprire la presenza di un circuito interturn nell'avvolgimento. La resistenza dell'avvolgimento del motore è di millesimi di ohm. Per misurarlo è necessario un dispositivo speciale o una tecnica di misurazione speciale.
• Tensione massima di esercizio. La tensione massima che l'avvolgimento dello statore può sopportare. La tensione massima è correlata al seguente parametro.
• Numero massimo di giri. A volte indicano non la velocità massima, ma kv- il numero di giri del motore per volt senza carico sull'albero. Moltiplicando questa cifra per la tensione massima, otteniamo il regime massimo del motore senza carico sull'albero.
• Corrente massima. La massima corrente di avvolgimento consentita. Di norma viene indicato anche il tempo durante il quale il motore può sopportare la corrente specificata. La limitazione di corrente massima è associata ad un possibile surriscaldamento dell'avvolgimento. Pertanto, a basse temperature ambiente, il tempo reale di funzionamento con la massima corrente sarà più lungo e con tempo caldo il motore si brucerà prima.
• Massima potenza del motore. Direttamente correlato al parametro precedente. Questa è la potenza di picco che il motore può sviluppare per un breve periodo di tempo, solitamente pochi secondi. Con un funzionamento prolungato alla massima potenza, il surriscaldamento del motore e il suo guasto sono inevitabili.
• Potenza nominale. La potenza che il motore può sviluppare durante tutto il tempo di accensione.
• Angolo di anticipo di fase (temporizzazione). L'avvolgimento dello statore ha una certa induttanza, che rallenta la crescita della corrente nell'avvolgimento. La corrente raggiungerà il suo massimo dopo un po'. Per compensare questo ritardo, la commutazione di fase viene eseguita con un certo anticipo. Simile all'accensione in un motore a combustione interna, in cui la fasatura dell'accensione viene impostata tenendo conto del tempo di accensione del carburante.

Dovresti anche prestare attenzione al fatto che al carico nominale non otterrai la velocità massima sull'albero motore. kv indicato per motore scarico. Quando si alimenta il motore dalle batterie, si dovrebbe tener conto della "caduta" della tensione di alimentazione sotto carico, che a sua volta ridurrà anche la velocità massima del motore.