Borstlösa elmotorer används i medicinsk utrustning, flygplansmodellering, röravstängningsdrifter för oljeledningar, såväl som i många andra industrier. Men de har sina nackdelar, funktioner och fördelar, som ibland spelar en nyckelroll i utformningen av olika enheter. Hur som helst, sådana elmotorer upptar en relativt liten nisch jämfört med asynkrona AC-maskiner.
Funktioner hos elmotorer
En av anledningarna till att designers är intresserade av borstlösa motorer är behovet av höghastighetsmotorer med små dimensioner. Dessutom har dessa motorer mycket exakt positionering. Konstruktionen har en rörlig rotor och en fast stator. På rotorn finns en permanentmagnet eller flera, arrangerade i en viss sekvens. På statorn finns spolar som skaparmagnetfält.
En annan funktion bör noteras - borstlösa motorer kan ha ett ankare placerat både inuti och på utsidan. Därför kan de två typerna av konstruktion ha specifika tillämpningar inom olika områden. När ankaret är placerat inuti, visar det sig uppnå en mycket hög rotationshastighet, så sådana motorer fungerar mycket bra i designen av kylsystem. Om en extern rotordrift är installerad kan mycket exakt positionering uppnås, samt hög överbelastningsmotstånd. Mycket ofta används sådana motorer i robotik, medicinsk utrustning, i verktygsmaskiner med frekvensprogramkontroll.
Hur motorer fungerar
För att driva rotorn på en borstlös likströmsmotor måste du använda en speciell mikrokontroller. Den kan inte startas på samma sätt som en synkron eller asynkron maskin. Med hjälp av en mikrokontroller visar det sig slå på motorlindningarna så att riktningen för magnetfältsvektorerna på statorn och ankaret är ortogonala.
Med andra ord, med hjälp av en förare är det möjligt att reglera vridmomentet som verkar på rotorn på en borstlös motor. För att flytta ankaret är det nödvändigt att utföra korrekt omkoppling i statorlindningarna. Tyvärr är det inte möjligt att ge smidig rotationskontroll. Det kan dock ökas mycket snabbt.motorrotorhastighet.
Skillnader mellan borstade och borstlösa motorer
Den största skillnaden är att de borstlösa motorerna för modellerna inte har en lindning på rotorn. När det gäller kollektorelektriska motorer finns det lindningar på deras rotorer. Men permanentmagneter är installerade på den stationära delen av motorn. Dessutom är en samlare av en speciell design installerad på rotorn, till vilken grafitborstar är anslutna. Med deras hjälp appliceras spänning på rotorlindningen. Funktionsprincipen för en borstlös motor är också väsentligt annorlunda.
Så fungerar samlarmaskinen
För att starta kollektormotorn måste du lägga spänning på fältlindningen, som sitter direkt på ankaret. I detta fall bildas ett konstant magnetfält, som interagerar med magneterna på statorn, vilket resulterar i att ankaret och kollektorn som är fixerad på den roterar. I detta fall tillförs ström till nästa lindning, cykeln upprepas.
Rotorns rotationshastighet beror direkt på hur intensivt magnetfältet är, och den sista egenskapen beror direkt på spänningens storlek. Därför är det nödvändigt att ändra matningsspänningen för att öka eller minska hastigheten.
För att implementera det omvända behöver du bara ändra polariteten på motoranslutningen. För sådan kontroll är det inte nödvändigt att använda speciella mikrokontroller,du kan ändra rotationshastigheten med ett konventionellt variabelt motstånd.
Funktioner hos borstlösa maskiner
Men styrningen av en borstlös motor är omöjlig utan användning av speciella kontroller. Baserat på detta kan vi dra slutsatsen att motorer av denna typ inte kan användas som generator. För effektiv styrning kan rotorns position övervakas med hjälp av flera Hall-sensorer. Med hjälp av sådana enkla enheter är det möjligt att avsevärt förbättra prestandan, men kostnaden för elmotorn kommer att öka flera gånger.
Starta borstlösa motorer
Det är ingen mening att göra mikrokontroller på egen hand, ett mycket bättre alternativ skulle vara att köpa färdiga, om än kinesiska. Men du måste följa följande rekommendationer när du väljer:
- Kom ihåg den högsta tillåtna strömmen. Denna parameter kommer att vara användbar för olika typer av drivning. Egenskapen anges ofta av tillverkare direkt i modellnamnet. Mycket sällan anges värden som är typiska för topplägen, där mikrokontrollern inte kan fungera under en lång tid.
- För kontinuerlig drift måste även den maximala matningsspänningen beaktas.
- Se till att ta hänsyn till resistansen hos alla interna mikrokontrollerkretsar.
- Se till att ta hänsyn till det maximala antalet varv som är typiskt för driften av denna mikrokontroller. Observera att han inte är detkommer att kunna öka maxhastigheten, eftersom begränsningen görs på mjukvarunivå.
- Billiga modeller av mikrokontrollerenheter har en frekvens av genererade pulser i intervallet 7…8 kHz. Dyra kopior kan programmeras om, och denna parameter ökar med 2-4 gånger.
Försök att välja mikrokontroller i alla avseenden, eftersom de påverkar kraften som elmotorn kan utveckla.
Hur det hanteras
Den elektroniska styrenheten gör det möjligt att byta drivlindningar. För att bestämma växlingsögonblicket med hjälp av drivenheten, övervakas rotorns position av Hall-sensorn som är installerad på drivenheten.
I händelse av att det inte finns några sådana enheter är det nödvändigt att läsa av backspänningen. Den genereras i statorspolarna som inte är anslutna för tillfället. Styrenheten är ett hårdvaru-mjukvarukomplex, den låter dig spåra alla ändringar och ställa in växlingsordningen så exakt som möjligt.
Tre-fas borstlösa motorer
Många borstlösa elmotorer för modellflygplan drivs av likström. Men det finns också trefasinstanser där omvandlare är installerade. De låter dig göra trefaspulser från en konstant spänning.
Arbetet är som följer:
- Spole "A" tar emot pulser frånpositivt värde. På spole "B" - med ett negativt värde. Som ett resultat av detta kommer ankaret att börja röra sig. Sensorerna fixar förskjutningen och en signal skickas till styrenheten för nästa omkoppling.
- Spole "A" stängs av, medan en positiv puls skickas till "C"-lindningen. Omkoppling av lindning "B" ändras inte.
- Positiv puls appliceras på spolen "C" och negativ puls skickas till "A".
- Då kommer paret "A" och "B" in i spelet. Positiva och negativa värden på pulser matas till dem, respektive.
- Då går den positiva pulsen igen till "B"-spolen och den negativa till "C".
- I det sista steget slås spolen "A" på, som får en positiv puls, och en negativ går till C.
Och efter det upprepas hela cykeln.
Fördelar med att använda
Det är svårt att göra en borstlös elmotor med egna händer, och det är nästan omöjligt att implementera mikrokontrollerkontroll. Därför är det bäst att använda färdiga industriella mönster. Men var noga med att överväga fördelarna som frekvensomriktaren får när du använder borstlösa motorer:
- Betydligt längre resurs än samlarmaskiner.
- Hög effektivitetsnivå.
- Kraftfullare än borstade motorer.
- Rotationshastigheten ökar mycket snabbare.
- Inga gnistor under drift, så de kan användas i miljöer med hög brandrisk.
- Mycket enkel körning.
- Det finns inget behov av att använda ytterligare kylkomponenter under drift.
Bland bristerna kan man peka ut en mycket hög kostnad, om vi även tar hänsyn till priset på regulatorn. Även för en kort tid att slå på en sådan elmotor för att kontrollera prestandan kommer inte att fungera. Dessutom är det mycket svårare att reparera sådana motorer på grund av deras designegenskaper.
