Бесколлекторные двигатели | Stepmotor

Характеристики бесколлекторных моторов

Бесколлекторные двигатели обладают улучшенными показателями мощности на килограмм веса (собственного) и широким диапазоном скорости вращения; впечатляет и КПД этой силовой установки. Немаловажно, что от установки практически не излучаются радиопомехи. Это позволяет разместить рядом с ней чувствительное к помехам оборудование без опасений за корректность работы всей системы.

Расположить и использовать бесколлекторный двигатель можно в том числе и в воде, это не повлияет на него отрицательным образом. Также его конструкция предусматривает расположение и в агрессивных средах. Однако в этом случае следует заранее продумать месторасположение блока управления. Помните, что только при бережной аккуратной эксплуатации силовой установки она будет работать на вашем производстве эффективно и бесперебойно на протяжении долгих лет.

Длительный и кратковременный режим работы – основные для БД. Например для эскалатора или конвейера подходит длительный режим работы, в котором электродвигатель работает статично в течение долгого количества часов. Для длительного режима работы предусмотрена повышенная внешняя теплоотдача: тепловыделения в окружающую среду должны превышать внутренние тепловыделения силовой установки.

В кратковременном режиме работы двигатель за время своей работы не должен успеть нагреться до максимального значения температуры, т.е. должен быть выключен до наступления этого момента. Во время перерывов между включениями и работой двигателя он должен успеть остыть. Именно так работают бесколлекторные двигатели в подъемных лифтовых механизмах, электробритвах, сушилках фенах и другом современном электрооборудовании.

Сопротивление обмотки двигателя связано с коэффициентом полезного действия силовой установки. Максимального КПД можно достигнуть при наименьшем сопротивлении обмотки.

Максимальное рабочее напряжение – это предельное значение напряжения, которое можно подавать на обмотку статора силовой установки. Максимальное рабочее напряжение напрямую связано с максимальными оборотами двигателя и и максимальным значением тока обмотки. Максимальное значение тока обмотки лимитировано возможностью перегрева обмотки. Именно по этой причине необязательным, но рекомендуемым условием эксплуатации электродвигателей является отрицательная температура окружающей среды. Она позволяет значительно компенсировать перегрев силовой установки и увеличить длительность ее работы.

Максимальная мощность двигателя – это предельная мощность, которой может достигнуть система за несколько секунд. Стоит учитывать, что длительная работа электродвигателя на максимальной мощности неизбежно приведет к перегреву системы и сбою в его работе.

Номинальная мощность – это та мощность которую может развивать силовая установка в течение периодичного заявленного производителем разрешенного периода работы (одно включение).

Угол опережения фазы предусмотрен в электродвигателе из-за необходимости компенсации на задержку переключения фаз.

Преимущества бесколлекторных двигателей
Все БД имеют высокий срок службы механических элементов. Достигнуть этого позволила ось, зафиксированная на шарикоподшипниках, исключившая из конструкции какие-либо трущийся друг об друга элементы.

Размагничивание магнитов в бесколлекторных двигателях происходит крайне медленно и составляет не более 1% в 10 лет. Таким образом вывести силовую остановку из строя можно только при перепаде напряжения в контроллере. Избежать данного развития событий позволяет защита по току в контроллере.

1. Долгий срок службы
Высокий срок службы силовой установки данного типа обусловлен неизменным режимом работы на высокой скорости. Кроме того отсутствие какого-либо трения деталей, а следовательно и отсутствие стачивания и нарушения механизмов работы положительно влияют на работу силовой установки бесколлекторного типа.

2. Высокая надежность
Срок работы бесколлекторный двигателей различного типа составляет от 20,000 часов. Чем точнее будет первичная настройка и аккуратнее его использование, тем дольше двигатель будет использоваться. Единственными элементами, ограничивающим ресурс бесколлекторного электродвигателя, являются подшипники.

3. Повышенное быстродействие, динамичность
4. Высокая точность позиционирования
5. Низкие перегревы при перегрузках
6. Пониженный уровень электромагнитных шумов
7. Высокая перегрузочная способность по моменту
8. Возможность изменения частоты вращения в широком диапазоне
9. Линейные загрузочные характеристики

Недостатки: управление бесколлекторным двигателем
Управление бесколлекторным двигателем обуществляет специальный электронный блок управления, который также называют регулятором. Он позволяет осуществлять управление оборотами двигателя, подавать напряжение и настроить вращение силовой установки.

Как правило, именно регулятор бесколлекторного двигателя «забирает» на себя основную стоимость силовой установки. Однако без электронного блока управления настроить и запустить двигатель, так же как и запрограммировать управление бесколлекторным двигателем невозможно. Именно электронное оборудование подает постоянное напряжение на определенные обмотки статора. Также значительно как электронный регулятор на стоимость БД влияют и неодимовые магниты, использующиеся в конструкции установки.

Бесколлекторные двигатели имеют достаточно сложную конструкцию, поэтому любой БД, в том числе трехфазовый (наиболее часто использующийся в производстве), имеет сложный процесс управления.

Устройство БД
В зависимости от месторасположения магнитов в силовой установке существует два типа электродвигателей: «Инраннер» – с магнитами, расположенными во внутренней части, и «Аутраннер» – с магнитами во внешней части, которые вращаются во внешней плоскости статора и обмотки.

В зависимости от требующихся характеристик в электродвигателе применяется одна или другая схема бесколлекторного двигателя. Если у двигателя малое количество полюсов и высокие обороты, то используют схему работы «Инраннер». В этом типе схемы электродвигатель одновременно выполняет функцию корпуса: поэтому непосредственно на него могут быть зафиксированы крепежные элементы.

В съеме бесколлекторного двигателя «Аутраннер» предполагаются невысокие обороты и высокий момент. Вращение в конструкции осуществляет внешняя часть. Закрепить данный тип электродвигателя можно при помощи деталей статора или за незадействованную во вращении осевую часть.

Фазы бесколлекторных двигателей
Фаза бесколлекторного двигателя обеспечивает плавность вращения магнитного поля, чем больше фаз – она же является обмоткой электродвигателя – тем более плавно осуществляется вращение. Как правило, используются трехфазовые бесколлекторные двигатели, однако существуют и одно- и двух- и четырехфазовые силовые установки. Чем больше обмотки – тем выше сложность, но и лучше показатель эффективности.

Распространенность трехфазовых электродвигателей обусловлена соотношением их эффективности к значению сложности. Обычные трехфазовые бесколлекторные двигатели имеют три провода, если же это электродвигатель с датчиками положения, то для них используется еще один комплект состоящий из пяти проводов.

Напряжение подается на две обмотки из трех, тем самым создается шесть путей подачи напряжения на обмотки. Шаг поворота составляет 60 градусов.

Бесколлекторные двигатели с датчиками положения
Если в конструкции используются нагрузки на валу установки, то следует использовать двигатель с датчиком положения. Все электродвигатели в области подъемных механизмов, а также в электротранспорте должны быть оснащены датчиками положения.

Стоит помнить, что если в конструкции при старте должны быть полностью исключены колебания оси двигателя (вращения), то обойтись без датчиков положения в силовой установке не удастся. Наиболее распространенными датчиками движения в электродвигателе являются датчики, работа которых основана на эффекте Холла. Расположение датчиков должно способствовать воздействию магнитов ротора, угол между датчиками составляет 120 градусов (электро).

Датчики положения могут быть расположены как внутри так и снаружи силовой установки. Это позволяет в некоторых случаях самостоятельно дооснастить бесколлекторные электродвигатели без встроенных датчиков положения дополнительно этими внешними датчиками.

В некоторых случаях требуется чтобы датчики работали в режиме реверса, т.е. вращались в обратном направлении, для этого следует использовать дополнительный комплект датчиков перемещения. Чтобы они заработали в режиме реверса следует настроить их на обратный ход.

Применение бесколлекторных электродвигателей
Основным преимуществом БД является отсутствие нагрева и шума во время работы и это при высокой производительности. В первую очередь бесколлекторные двигателя используются в медицинском оборудовании. Большинство современного стоматологического оборудования работает именно с помощью бесколлекторный электродвигателей, поскольку в этой области возможно использовать только тихие высокопроизводительные электромоторы без нагрева.

Наружная реклама: рекламные щиты, витрины, банеры-жалюзи с изменяющимися изображениями используют в своей конструкции бесколлекторные двигатели. В этом случае БД применяются для автоматической работы банеров и вращения конструкций.

Электронное автомобильное оборудование также не обходится без бесколлекторных двигателей. Электростеклоподъемники, «дворники» или электростеклоочистители, омыватели фар и электрорегуляторы кресел также работают при помощи БД.

Отдельно отметим нефтегазовую промышленность, в которой силовые элементы в запорном оборудовании не могут обойтись без БД, поскольку только они гарантированно не имеют искрообразующие части, использовать которые категорически запрещено в данном типе производства.

Купить бесколлектроные двигатели
Мы делаем производство простым в управлении и надежным! Бесколлекторные двигатели подходят как для автоматизации крупных производств, так и любителей электроуправляемых моделей, собрать которые можно в домашних условиях.

Наш Торговый Дом занимается розничными и оптовыми продажами мотор редукторов, шаговых двигателей, линейных двигателей, цилиндрических мотор редукторов, а также бесколлекторных двигателей. Мы осуществляем полный цикл продажи от первичной консультации по требующемуся оборудованию до ее внедрения и установки на вашем производстве.

Мы всегда готовы предоставить вам бесплатную подробную консультацию по новинкам, появившимся на рынках мира, и подобрать для вас подходящий вариант силовой установки или другого оборудования. Мы работаем с самыми крупными поставщиками из Азии, Европы и СНГ, поэтому предлагаем для вас самые доступные цены на силовое оборудование.

Если вы хотите купить бесколлекторный двигатель для робототехники или автоматического управления, то можете оставить запрос на сайте Торгового Дома «Степмотор» или связаться с нами по бесплатному номеру телефона по России: 8 800 5555 068.

Бесколлекторный двигатель FL42BLS — характеристики двигателя, цена.

Основные характеристики

Основные характеристики

Размер фланца, мм	42
Число полюсов	8
Число фаз	3
Напряжение питания, В	24
Номинальная скорость, об/мин	4000
Максимальная допустимая радиальная нагрузка на валу (в 20 мм от фланца), Н	28
Максимальная допустимая осевая нагрузка на валу, Н	28
Расположение датчиков Холла, град.	120

Скачать паспорт

Скачать описание

Заказать

Описание бесколлекторных двигателей серии FL42BLS

Главное преимущество бесколлекторных двигателей – отсутствие вращающихся и переключающихся контактов. Как следствие, основные достоинства бесконтактных двигателей:

• высокая надежность работы, поскольку отсутствует щеточный узел;
• большой ресурс электродвигателя ограничен, практически, только ресурсом подшипников;
• линейность регулировочной характеристики и меньший уровень электромагнитного шума по сравнению с коллекторными двигателями постоянного тока;
• применение в конструкции электродвигателя балансировочных колец потенциально может обеспечить стабильность работы при очень высоких скоростях вращения (десятки тысяч оборотов в мин).

Технические характеристики

Для управления рекомендуем использовать блок управления BLD‑20DIN или контроллер BLSD‑20Modbus.

Наименование	Максимальный потребляемый ток, A	Мощность, на выходном валу, Вт	Номинальный крутящий момент, кг• см	Максимальный крутящий момент, кг• см	Сопротивление между линиями, Ом	Индуктивность между линиями, мГн	ЭДС обратной связи, В/1000об/мин	Момент инерции ротора, г•см2	Длина L, мм
FL42BLS01	5,4	26	0,62	1,9	1,0	2,6	3,66	24	41
FL42BLS02	10,5	52,5	1,25	3,8	0,8	1,2	3,72	48	61
FL42BLS03	15,5	77,5	1,85	5,6	0,55	0,8	3,76	72	81
FL42BLS04	20	105	2,5	7,5	0,28	0,54	3,94	96	100

Габаритные и присоединительные размеры бесколлекторных двигателей FL42BLS

Электрическая схема бесколлекторных двигателей FL42BLS

Несколько примеров использования бесконтактных электрических машин:

• Нефтегазовая промышленность – отсутствие искрообразующих элементов и, как следствие, высокая взрывобезопасность делают бесколлекторные идеальным силовым элементом в запорном оборудовании нефте- и газопроводов
• Муниципальная отрасль – низкая стоимость бесколлекторных двигателей и их обслуживания, надежность и долговечность делают их применение чрезвычайно привлекательным в условиях ограниченного бюджета
• Автомобильная промышленность – использование бесколлекторных двигателей при производстве автомобильной фурнитуры (стеклоподъемники, стеклоочистители, подъем и опускание кресел и т. д.) позволяет существенно снизить габариты и массу таких устройств.
• Наружная реклама – автоматические жалюзи, презентационная техника, вращающиеся витрины с приводом на основе бесколлекторных двигателей компактны и бесшумны.
• Медицинское оборудование – бесшумность и низкий уровень электромагнитных излучений делают его незаменимым в медицинском оборудовании, высокие скорости вращения делают эти двигатели чрезвычайно востребованными в стоматологическом оборудовании.
• Системы автоматического управления и робототехника – наличие встроенного датчика угла поворота позволяет создавать обратную связь двигателей и систем управления, что делает бесколлекторный двигатель удобным при построении систем автоматического управления.

Бесколлекторные двигатели постоянного тока 24 В являются одними из наиболее востребованных в промышленности. Полный список двигателей постоянного тока 24В разных типов можно посмотреть здесь.

С этим товаром покупают

• BLSD‑20Modbus

  Блоки управления бесколлекторнымиными двигателями постоянного тока

  подробнее

• BLD‑20DIN

  Блоки управления коллекторными двигателями постоянного тока

  подробнее

• EDR-150-24 MW

  Источник питания

  подробнее

• Муфта SD

  Безлюфтовая дисковая (мембранная) муфта
  подробнее

Связаться с нами

Хотите узнать дополнительную информацию о продукции — задайте вопрос. Наш специалист свяжется с вами в ближайшее время.

Что такое бесщеточный двигатель? Отвечено

Лорен Нагель

Опубликовано: 11 марта 2021 г. Последнее обновление: 11 марта 2021 г.

Кажется, что бесщеточные двигатели можно найти повсюду — в бытовой технике, транспортных средствах, инструментах и ​​многом другом. Но что такое бесщеточный двигатель и что отличает его от других типов двигателей?

В этой статье мы ответим на все основные вопросы, касающиеся этого универсального типа двигателя.

Содержание

1. Что такое бесщеточный двигатель?
2. История бесколлекторных двигателей
3. Механизм бесщеточного двигателя
4. Схема бесщеточного двигателя
5. Коллекторный и бесщеточный двигатель
6. Бесщеточные двигатели лучше?
7. Применение бесщеточных двигателей постоянного тока
8. Бесщеточные двигатели для дронов

Что такое бесщеточный двигатель?

Бесколлекторный двигатель постоянного тока (BLDC) представляет собой тип электродвигателя, который использует силы отталкивания и притяжения между постоянными магнитами и электромагнитами для приведения его вращения в движение. Вращением двигателя управляет контроллер, который подает импульсы тока на электромагниты в двигателе, которые, в свою очередь, регулируют его скорость.

На рисунке 1 вы можете видеть постоянные магниты на роторе, выделенные красным и синим цветом, и электромагнитные катушки на статоре, выделенные медью.

Рисунок 1: Схема бесщеточного двигателя постоянного тока

Бесщеточные двигатели известны своей высокой эффективностью и длительным сроком службы по сравнению с альтернативными вариантами. Существует несколько распространенных способов описания этого типа двигателя, включая бесщеточные двигатели, бесщеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока.

История бесщеточных двигателей

Бесщеточные двигатели постоянного тока были изобретены в 1962 году Т.Г. Уилсон и П.Х. Трики, представленный в их статье AIEE под названием «Машина постоянного тока с твердотельной коммутацией».

На бумаге они обрисовывают проблемы, которые хотели решить, и решения, которые они придумали. В своем разделе, посвященном фундаментальным соображениям, они описывают проблемы проектирования, которые необходимо решить для создания функционального бесщеточного двигателя:

«Поскольку требуемое переключение проводников якоря должно выполняться с помощью статических элементов, желательно, чтобы переключающие элементы не сами вращаются. Этого можно добиться, поместив обмотку якоря на неподвижный элемент и заставив полюса возбуждения вращаться. Использование постоянного магнита для элемента поля устраняет необходимость подачи питания на ротор либо через щетки, либо через действие трансформатора […] ось магнитного поля, создаваемого током якоря, также должна вращаться и вращаться. с той же скоростью, что и ротор. С этой целью информация об угловом положении полюсов ротора должна непрерывно передаваться на статор, чтобы могло происходить точное переключение проводников якоря».

В своем заключительном абзаце они обрисовывают некоторые способы, которыми, по их мнению, их изобретение обеспечит преимущество перед коллекторными двигателями. Предложенные ими усовершенствования оказались невероятно точными: 

«Это должно практически устранить радиопомехи в обычном смысле, а также износ и техническое обслуживание, с которыми сейчас сталкиваются щетки и коллекторы. Машина должна обладать чрезвычайно высокой надежностью, а также долгим сроком службы».

Основной аналог бесщеточных двигателей, щеточный двигатель, был изобретен более чем на 100 лет раньше, в 1856 году. Хотя с тех пор были достигнуты и другие успехи, этот капитальный технологический пересмотр давно назрел.

Механизм бесщеточного двигателя

Работа бесщеточного двигателя состоит из двух основных частей: 1) ротор, удерживающий постоянные магниты, 2) статор, удерживающий медные катушки, которые становятся электромагнитами, когда через них проходит ток.

Бесколлекторные двигатели могут быть с внутренним ротором, когда статор расположен снаружи, а ротор вращается внутри, или они могут быть с внешним ротором, когда ротор вращается снаружи статора.

Рис. 2. Двигатель с внутренним бегунком (слева) и двигатель с наружным бегунком (справа)

Когда ток подается на катушку статора, она становится электромагнитом и образует северный и южный полюса. Когда полярность электромагнита совпадает с полярностью постоянного магнита, с которым он сталкивается, их одинаковые полюса отталкиваются, и ротор вращается.

Если ток поддерживает эту конфигурацию, ротор будет вращаться на короткое время, а затем остановится, как только противоположные электромагниты и постоянные магниты выстроятся в линию. По этой причине ток подается в виде трехфазного сигнала таким образом, что полярность электромагнитов постоянно меняется, поэтому ротор продолжает вращаться.

Двигатель вращается со скоростью, равной частоте трехфазного сигнала, поэтому, если вы хотите, чтобы двигатель работал быстрее, вы увеличиваете частоту сигнала. В автомобиле с дистанционным управлением скорость увеличивается за счет увеличения дроссельной заслонки, которая сообщает контроллеру увеличить частоту переключения.

Чтобы знать, как и когда подавать питание на катушки, двигатель использует датчики Холла для определения относительного положения ротора и статора. Таким образом, электромагниты в статоре активируются в правильном порядке в нужное время, и двигатель продолжает двигаться.

Для получения более подробной информации о механизме бесщеточного двигателя ознакомьтесь с нашей статьей «Как работают бесщеточные двигатели» .

Схема бесщеточного двигателя

Механизм бесщеточного двигателя проще всего описать с помощью схемы, которую вы можете увидеть ниже.

Рис. 3. Бесщеточный двигатель GIF

Бесщеточные двигатели могут быть как инраннерами, так и аутраннерами. Тот, что на диаграмме выше, является аутраннером, потому что его ротор, содержащий постоянные магниты, расположен снаружи статора. Каждый постоянный магнит также называют «полюсом», и количество полюсов двигателя может влиять на его характеристики.

Постоянные магниты отталкиваются от электромагнитов, когда они выстраиваются в линию, толкая ротор по кругу, в то время как статор остается неподвижным, в данном случае против часовой стрелки (рис. 3).

Контроллер двигателя справа, также называемый электронным регулятором скорости (ESC), подключен к источнику питания или аккумулятору с одной стороны и к двигателю с другой. Он может быть подключен непосредственно к устройству ввода дроссельной заслонки или удаленно, например, с помощью радиосигнала. ESC получает частоту сигнала дроссельной заслонки от контроллера и сообщает двигателю, насколько быстро он должен вращаться, регулируя его частоту переключения.

Дополнительная литература: Как рассчитать Kv двигателя и количество полюсов

Коллекторный и бесщеточный двигатели

Коллекторные двигатели — это еще один тип электродвигателя, в котором для управления вращением используется концепция магнетизма.

Коллекторные и бесщеточные двигатели различаются по нескольким параметрам, включая их механизм, эффективность и срок службы. Различия суммированы в этой таблице, а затем расширены ниже.

	Коллекторный двигатель	Бесщеточный двигатель
Коммутация	Механический	Электрика
Эффективность*	Нижний (75-80% тип. )	Высшее (85-92%+ тип.)
Тепло	Высшее (20-25% входной мощности)	Нижний (8-15% входной мощности)
Первоначальная стоимость	Нижний	Высшее
Требования к обслуживанию	Высшее	Нижний
Контроль скорости двигателя	Простой	Более сложный
Срок службы	Нижний	Высшее
Электрический шум	Высшее	Нижний
Безопасность воспламенения	Хорошо	Очень хорошо
Управление низкой скоростью	Хорошо	Хорошо
Максимальная скорость	~20 000 об/мин	>100 000 об/мин
Отношение крутящего момента к весу	Нижний	Высшее

* Любой двигатель, работающий за пределами эффективного диапазона крутящего момента и скорости, будет иметь низкий КПД (<50%) и высокое тепловыделение.

Коммутация: В коллекторном двигателе ток передается от коммутатора к обмоткам двигателя через физический контакт с щетками. В бесщеточном двигателе ток регулируется электрически путем включения и выключения катушек статора с помощью полупроводниковых переключателей.

Эффективность: Бесщеточные двигатели обеспечивают более высокий крутящий момент на ватт потребляемой мощности, чем щеточные двигатели, что делает их более эффективными.

Начальная стоимость: Бесщеточные двигатели, как правило, дороже, чем щеточные двигатели того же размера из-за повышенной сложности их контроллеров.

Требования к техническому обслуживанию: Коллекторные двигатели быстро изнашиваются в местах соединения коллектора со щетками, поэтому компоненты требуют более частой замены. В бесщеточных двигателях нет компонентов, подверженных одинаковому износу, поэтому техническое обслуживание/замена требуется реже.

Сложность управления скоростью двигателя: В коллекторном двигателе скорость двигателя просто регулируется приложенным к нему напряжением. В бесщеточном двигателе контроллер двигателя использует 3-фазный сигнал для управления скоростью вращения, поэтому передача сигнала является более сложной.

Срок службы: Бесщеточные двигатели имеют более длительный срок службы по сравнению с щеточными двигателями, поскольку они не подвержены одинаковому износу и эрозии между компонентами. Тем не менее, коллекторные двигатели иногда можно восстановить, чтобы продлить срок их службы.

Электрический шум: В дополнение к акустическому шуму, создаваемому двигателями, они также могут создавать электрические шумы, которые могут мешать другим компонентам системы. Коллекторные двигатели, как правило, создают больше электрических помех, чем бесщеточные, что может вызывать электромагнитные помехи в местных цепях. Без надлежащей изоляции эти помехи могут вызвать неисправность цепи и снижение производительности.

Безопасность воспламенения: Бесколлекторные двигатели с гораздо меньшей вероятностью образуют искры, которые могут воспламенить легковоспламеняющиеся материалы.

Управление низкой скоростью: Коллекторные двигатели имеют простую систему управления, которая хорошо работает на низких скоростях. В сочетании с угловыми энкодерами и управляющей электроникой бесщеточные двигатели также могут вращаться с очень низкой скоростью. Это идеально подходит для таких приложений, как ховерборды или мощные серводвигатели. ODrives предлагает контроллер с открытым исходным кодом для таких приложений.

Максимальная скорость: Из-за трения, присущего конструкции щеточного двигателя, они не подходят для использования на высоких оборотах. Щетки в двигателе склонны к нагреву с повышенной скоростью, что приводит к повышенному износу и высокой температурной ситуации. С другой стороны, бесщеточные двигатели не сталкиваются с этой проблемой из-за отсутствия щеток, поэтому могут работать на очень высоких оборотах.

Соотношение крутящего момента к весу: В то время как щеточные двигатели могут создавать значительный крутящий момент, особенно на низких скоростях, бесщеточные двигатели, которые производят сопоставимый крутящий момент, значительно меньше, что дает им преимущество в соотношении крутящий момент: вес.

Бесщеточные двигатели лучше?

В предыдущем разделе обсуждались важные различия между щеточными и бесщеточными двигателями, но остается вопрос: действительно ли бесщеточные двигатели лучше?

Как и во многих инженерных вопросах, решение зависит от того, как вы планируете использовать двигатель. Мы знаем, что коллекторные двигатели не идеальны для приложений с высокими оборотами, поэтому в этих областях преобладают бесщеточные двигатели. Более низкая эффективность и высокая стоимость обслуживания щеточных двигателей также делают их менее желательными для определенных целей.

Тем не менее, щеточные двигатели имеют меньшую начальную стоимость, простое управление скоростью и обеспечивают плавное движение с высоким крутящим моментом на низких скоростях. Они также имеют линейную зависимость крутящего момента от скорости, что упрощает управление ими. Несмотря на то, что со временем они изнашиваются, эти другие характеристики делают их идеальным выбором для определенных устройств, таких как низкоскоростное промышленное оборудование, блендеры, стеклоочистители и мобильное медицинское оборудование.

Рис. 4. Щеточные двигатели в стеклоочистителях

С другой стороны, бесщеточные двигатели лучше всего подходят для тех областей, где требуются высокие обороты, таких как пилы, вентиляторы и пропеллеры. У них также есть преимущество в соотношении крутящего момента и веса, что важно для использования в некоторых транспортных средствах, таких как дроны и электрические самолеты, а также в областях, где требуется небольшой, но мощный двигатель, например, в микроробототехнике.

Двигатели постоянного тока BLDC также подходят для приложений, где ожидается высокая интенсивность использования и требуется высокая эффективность, таких как аккумуляторные инструменты, радиоуправляемые автомобили, системы отопления и охлаждения и промышленное строительство. Одним из примеров являются системы обнаружения света и определения дальности (LiDAR), которые используются в роботизированных системах навигации и локализации, таких как беспилотные автомобили и дроны наблюдения.

Рисунок 5: Система RPLiDAR, используемая для роботизированных навигационных приложений

Применение бесщеточных двигателей постоянного тока

Давайте углубимся в некоторые области применения бесщеточных двигателей.

Промышленное строительство: Бесщеточные двигатели используются во многих промышленных процессах благодаря высокому крутящему моменту и долговечности. Вы можете увидеть их в станках с ЧПУ, линейных двигателях и серводвигателях. Они также используются в качестве исполнительных механизмов для управления движениями промышленных роботов при выполнении таких задач, как покраска, сборка изделий и даже сварка на предприятии Tata Steel в Великобритании (рис. 6).

Рисунок 6: Сварочные роботы на сборочной линии Tata Steel

Дома: Благодаря малому весу и высокой эффективности бесщеточные двигатели являются лучшим выбором для многих бытовых приборов. Они находятся практически в каждой комнате дома, в таких машинах, как пылесосы, кофемашины, фены, жесткие диски, принтеры и многое другое. Поскольку многие из этих устройств выпускаются в очень больших количествах, важно, чтобы они были высокого качества и надежности, чтобы избежать проблем с возвратом и обслуживанием клиентов.

Аккумуляторные электроинструменты: Поскольку бесщеточные двигатели могут работать от перезаряжаемых аккумуляторов, они идеально подходят для аккумуляторных инструментов, требующих минимального веса и высоких оборотов. Аккумуляторные дрели стали доступны около десяти лет назад, но сейчас они составляют до 50% доступных моделей. Это одна из областей, где бесщеточные двигатели все еще должны конкурировать с щеточными двигателями, поэтому цена и частота использования являются ключевыми факторами при выборе модели.

Радиоуправляемые машинки: Бесколлекторные двигатели могут вращаться на очень высоких оборотах и ​​быстро развивать скорость, поэтому они отлично подходят для использования в радиоуправляемых машинках. Характеристики двигателя RC, такие как Kv двигателя, размер и номинальная мощность, зависят от модели. Радиоуправляемые автомобили также могут иметь нитродвигатели, которые обеспечивают более длительное время работы, но сопряжены с осложнениями, связанными с покупкой бензина и заправкой автомобиля. Бесколлекторные двигатели, как правило, имеют преимущество в ускорении по сравнению с нитромоторами, поэтому они, как правило, лучше подходят для гонок.

Рисунок 7. Внедорожный радиоуправляемый автомобиль Monster Truck с бесщеточным двигателем

Бесщеточные двигатели для дронов

Комбинированные характеристики бесщеточных двигателей делают их идеальными для использования в дронах. Они легкие, высокоэффективные, имеют широкий диапазон скоростей и высокий крутящий момент — все качества, полезные для БПЛА.

Бесколлекторные двигатели для любительских дронов относительно недороги, что позволяет производителям дронов тестировать разные модели, чтобы определить, какие из них наиболее эффективны. Техническое обслуживание требуется редко из-за их высокой надежности, и часто замена двигателя дешевле, чем его ремонт.

Для более крупных коммерческих дронов и пилотируемых дронов постоянно разрабатываются более крупные бесколлекторные двигатели, чтобы удовлетворить потребности в большей мощности, крутящем моменте и тяге. Эти двигатели вносят свой вклад в электрическую революцию, наблюдаемую в транспортной отрасли, которая включает в себя электрификацию существующих моделей самолетов и разработку новых самолетов eVTOL.

Существует множество типов дронов, различающихся по размеру, стилю, источнику питания и функциям. Бесщеточные двигатели подходят для многих применений, хотя также используются бензиновые и гибридные двигатели.

Для получения дополнительной информации о том, как выбрать бесколлекторный двигатель для вашего дрона, ознакомьтесь с нашей бесплатной электронной книгой по сборке и оптимизации дронов .

Заключение

Бесколлекторные двигатели можно найти почти во всех сферах нашей жизни, и их популярность только набирает популярность. Эти двигатели впечатляют своей компактностью, эффективностью и надежностью, как в домашних, так и в промышленных условиях.

Чтобы разобраться в этих удивительных машинах, нужно иметь некоторое представление об электромагнетизме и электротехнике, понятиях, которые мы рассмотрели здесь.

Если у вас остались вопросы, оставьте нам комментарий ниже или ознакомьтесь с другими статьями в нашем центре знаний.

Решено: что означает «бесщеточный двигатель»?

Поиск

Дом Домохозяйство Решено: что означает «бесщеточный двигатель»?

Бесколлекторные двигатели более дороги в производстве, чем их аналоги, но их преимущества перевешивают первоначальные затраты. (DepositPhotos)

Последним достижением в электроинструментах является использование бесщеточных двигателей. Но что такое бесщеточный двигатель и каковы его преимущества?

Чтобы полностью понять эту технологию, давайте кратко рассмотрим существующую технологию: коллекторные двигатели.

Как работают щеточные двигатели

Типичный электродвигатель имеет постоянные магниты (статор) снаружи и вращающийся якорь (ротор) внутри. Ротор содержит электромагнит. Когда электричество проходит через электромагнит, оно создает магнитное поле внутри ротора, которое притягивает и отталкивает постоянные магниты в статоре.

Однако, чтобы двигатель вращался на 360 градусов, необходимо изменить полярность электромагнита, и в этом помогает пара щеток.

Щетки двигателя — это вообще не щетки, а небольшие угольные блоки, соединенные с пружиной сжатия. Щетки прижимаются к вращающимся электродам, прикрепленным к ротору. Когда электромагнит вращается, щетки меняют магнитную полярность.

Коллекторные двигатели надежны, относительно эффективны и недороги в производстве, но имеют определенные ограничения.

Во-первых, угольные щетки со временем изнашиваются и подлежат замене. Во время работы двигателя щетки постоянно ломаются, а затем замыкают электрический контакт, что приводит к искрообразованию и шуму.

Трение, вызванное трением щеток о вращающийся ротор, делает двигатель более горячим. А щетки ограничивают предельную максимальную скорость двигателя.

По этим и другим причинам все основные производители инструментов добавили бесщеточные двигатели в линейку своих портативных электроинструментов.

---

Коллекторный двигатель против бесщеточного

В бесщеточном двигателе отсутствуют какие-либо щетки, а сам двигатель вывернут наизнанку: к ротору придвинуты постоянные магниты, а к статору подключены электромагниты.

Затем вместо щеток компьютер, подключенный к мощным транзисторам, заряжает электромагниты при вращении двигателя.

Бесщеточный двигатель имеет множество преимуществ. Например, нет необходимости изнашивать или заменять щетки, двигатель работает тише и охлаждается, отсутствует электрическое искрообразование, а время работы аккумуляторных инструментов увеличивается на 50 процентов по сравнению с сопоставимым щеточным двигателем.

Кроме того, поскольку бесщеточный двигатель имеет электронное управление, он обеспечивает точное количество энергии, необходимое для работы.

Например, двигатель может определять, сверлите ли вы отверстие диаметром ¼ дюйма в гипсокартоне или отверстие диаметром 2 дюйма в стальной двери, и затем обеспечивает правильное значение крутящего момента (мощности).

Коллекторные двигатели, напротив, работают на максимальной скорости независимо от выполняемой работы.

---

Хорошо, в этот момент я уверен, что вы думаете, что бесколлекторные двигатели слишком фантастичны; должен быть подвох.

Ну, в этом нет никакой загвоздки, но производство бесколлекторных двигателей обходится дороже, чем производство традиционных щеточных двигателей.

Однако первоначальные затраты часто окупаются за счет большей эффективности инструмента и более длительного срока службы.

И поскольку бесколлекторные двигатели становятся все более распространенными, цены со временем снизятся.

Предыдущая статьяОбзор Loyalty Lawn Care

Следующая статьяКак очистить потускневшую латунь

ДЖО ТРУИНИ

https://todayshomeowner.