Ecoparcovka.ru

ЭкоПарковка СТО
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что обозначает на бесколлекторных двигателей

Бесколлекторные двигатели постоянного тока. Что это такое?

Этой статьёй я начинаю цикл публикаций о бесколлекторных двигателях постоянного тока. Доступным языком опишу общие сведения, устройство, алгоритмы управления бесколлекторным двигателем. Будут рассмотрены разные типы двигателей, приведены примеры подбора параметров регуляторов. Опишу устройство и алгоритм работы регулятора, методику выбора силовых ключей и основных параметров регулятора. Логическим завершением публикаций будет схема регулятора.

Бесколлекторные двигатели получили широкое распространение благодаря развитию электроники и, в том числе, благодаря появлению недорогих силовых транзисторных ключей. Также немаловажную роль сыграло появление мощных неодимовых магнитов.

Однако не стоит считать бесколлекторный двигатель новинкой. Идея бесколлекторного двигателя появилась на заре электричества. Но, в силу неготовности технологий, ждала своего времени до 1962 года, когда появился первый коммерческий бесколлекторный двигатель постоянного тока. Т.е. уже более полувека существуют различные серийные реализации этого типа электропривода!

Бесколлекторные двигатели (BLDC — brushless DC motors) или, как их еще называют, вентильные двигатели или шпиндельные двигатели, обладают высокой динамикой и точностью позиционирования, большой перегрузочной способностью двигателя к моменту, а также высоким КПД двигателя – более 90%. Благодаря отсутствию трущихся частей в бесколлекторном двигателе возможно его применения во взрывоопасной и агрессивной среде.

Бесколлекторные двигатели состоят из статора традиционной обмотки, в зависимости от способа укладки витков он бывает BLDC – для двигателей имеющих обратную электродвижущую силу и PMSM – для двигателей питающихся синусоидальным током, ротора в котором используются магниты постоянного тока и датчика положения ротора.

Датчик положения ротора, встроенный в корпус двигателя, вырабатывает сигналы управления моментами времени и последовательностью коммутации токов в обмотках статора. Все поставляемые нами бесколлекторные электродвигатели имеют по три встроенных датчика Хола (Honeywell), расположенных под углом 120 градусов друг к другу.

Все бесколлекторные двигатели мы поставляем вместе с блоками управления, производимыми на том же заводе, что и сами двигатели (Fulling Motor, Китай), что гарантирует идеальную «совместимость» блоков управления и двигателей. Некоторые наши клиенты (как правило, использующие бесколлекторные двигатели в массовой серийной продукции с большими объемами выпуска) предпочитают разрабатывать устройства управления бесколлекторным двигателем самостоятельно. При этом они имеют возможность наиболее полно учесть нюансы рабочих режимов двигателей, и максимально снизить цену (себестоимость) блока управления бесколлекторным двигателем.

Бесколлекторные двигатели не имеют недостатков, присущих асинхронным двигателям (потребление реактивной мощности, потери в роторе) и синхронным двигателям (пульсация частоты вращения, выпадение из синхронизма).

Как и у коллекторных двигателей момент бесколлекторных двигателей прямо пропорционален току, а скорость зависит от напряжения питания и нагружающего момента.
Но бесколлекторные двигатели имеют преимущество по сравнению с коллекторными — это отсутствие трущихся и истираемых частей, переключающихся контактов и т.п. и, как следствие, высокий ресурс.

Теперь давайте разберем принцип работы бесщеточного двигателя. Как понятно из названия, его принципиальное отличие в отсутствии щеток. Но как же он тогда работает? Как нужная энергия поступает в двигатель?

В устройстве бесщеточного двигателя также присутствует ротор и статор — основные элементы любого мотора. Но при этом отсутствует коллектор, соответственно и двигатель по-другому называется бесколлекторным. Если у щеточного двигателя работа происходит за счет электро-механической смены полярности, то в бесщеточном двигателе все работает благодаря электромагнитной индукции. Также отличается местоположение обмотки — здесь она располагается на статоре, в отличие от предыдущего вида двигателя.

Читать еще:  16705 датчик числа оборотов двигателя недостоверный сигнал

Вместо щеток и коллектора в бесщеточном двигателе установлены датчики Холла и контроллер, который контролирует подачу напряжения на катушки для создания индуктивности, а также положение ротора и скорость его вращения.

Когда плата подает на обмотку ток, создается тоже противоположное магнитное поле, и магниты на роторе начинают вращаться.

Еще одной особенностью бесщеточных двигателей нужно назвать их типы. Двигатели бывают двух типов — синхронный и асинхронный. В синхронном двигателе частота вращений ротора равна частоте вращений магнитного поля — то есть один оборот ротор совершает после одного полного прохождения тока через катушку. А в асинхронном двигателе обратная ситуация — частота вращений ротора меньше, чем частота вращения магнитного поля. То есть ток проходит через катушку быстрее.

Достоинства бесколлекторных двигателей постоянного тока

Низкий износ

Единственным физическим интерфейсом между вращающейся внешней стороной корпуса двигателя и стационарными обмотками внутри являются шарикоподшипники, что означает, что бесколлекторные двигатели постоянного тока изнашиваются очень медленно.

Высокая скорость

Бесколлекторные двигатели имеют намного меньшее трение, чем коллекторные двигатели постоянного тока, поэтому они могут работать на более высоких скоростях.

Высокая эффективность

По сравнению с другими типами двигателей бесколлекторные двигатели обладают очень высокой эффективностью работы, что означает более низкое энергопотребление при той же выходной мощности по сравнению с коллекторными двигателями постоянного тока.

Конструкция [ править ]

По конструкции бесколлекторные моторы делятся на две группы: inrunner и outrunner.

  • inrunner — имеют расположенные по внутренней поверхности корпуса обмотки, и вращающийся внутри обмоток магнитный ротор.
  • outrunner — имеют неподвижные обмотки, внутри двигателя, вокруг которых вращается корпус с помещенными на его внутреннюю стенку постоянными магнитами.

Количество полюсов магнитов, используемых в бесколлекторных двигателях, может быть разным. По количеству полюсов можно судить о крутящем моменте и оборотах и двигателя.

  • Моторы с двухполюсными роторами имеют наибольшую скорость вращения при наименьшем крутящем моменте. Эти моторы по конструкции могут быть только «инраннерами». Такие двигатели часто продаются уже с закреплёнными на них планетарными редукторами, так как их обороты слишком велики для прямого вращения пропеллера. Иногда такие моторы используют и без редуктора — например, ставят на гоночные авиамодели.
  • Моторы с большим количеством полюсов имеют меньшую скорость вращения, но зато больший крутящий момент. Такие моторы позволяют использовать пропеллеры большого диаметра, без необходимости применять редукторы.

Вообще, пропеллеры большого диаметра и небольшого шага, при относительно низкой частоте вращения обеспечивают большую тягу, но сообщают модели небольшую скорость, в то время как маленькие по диаметру пропеллеры с большим шагом на высоких оборотах обеспечивают высокую скорость, при сравнительно небольшой тяге. Таким образом, многополюсные моторы идеально подходят для моделей, которым нужна высокая тяговооруженность, а двухполюсные без редуктора — для скоростных моделей. Для более точного подбора двигателя и пропеллера к определенной модели, можно воспользоваться специальными инструментами для расчётов.

Также бесколлекторные моторы, и соответственно регуляторы хода для них, можно разделить на 2 типа: с датчиками положения ротора и без них. Моторы без датчиков проще в изготовлении, поэтому большинство моторов и контроллеров в настоящее время именно такие (кроме специальных автомодельных).

Производителей бесколлекторных моторов и регуляторов к ним очень много. Конструктивно и по размерам бесколлекторные двигатели тоже сильно различаются. Более того, самостоятельное изготовление бесколлекторных двигателей на основе деталей от CD-приводов и других промышленных бесколлекторных моторов стало весьма распространенным явлением в последнее время. Возможно, именно по этой причине у бесколлекторных двигателей сегодня нет даже такой приблизительной общей классификации как у коллекторных собратьев.

Читать еще:  Что такое рхх на двигателе ваз

Обычно бесколлекторный двигатель представляет собой синхронный электродвигатель, через который проходит постоянный ток и контролируется через контроллер. У бесколлекторного двигателя коллекторно-щеточный узел заменен бесконтактным полупроводниковым коммутатором, управляемым датчиком положения ротора

Покупка двигателя может быть непростой задачей, так как на рынке есть огромный выбор двигателей.

Какой двигатель предлагает лучшие характеристики по разумным ценам?
Мы составили список бесколлекторных (бесщеточных) двигателей, которые определенно помогут вам выбрать подходящий вариант для ваших задач.

Бесколлекторный двигатель Crazepony EMAX RS2205 2300KV

Первый в списке мотор Crazepony. Этот бренд предлагает лучшие услуги для клиентов по доступным ценам. Он считается одним из лучшим, потому что это один из самых продаваемых бесколлекторных двигателей.

По сравнению с другими в списке, это недавно разработанный высококачественный бесщеточный двигатель, который обеспечивает высокую производительность.

Этот двигатель состоит из винтов CW и CCW, адаптеров, системы всасывания воздуха и механизма быстрого охлаждения. Что уменьшает нагрев на 30% и позволяет ему дольше работать.

Направление вращения двигателя отмечено направляющей стрелкой, чтобы вы легко определили двигатели CW и CCW (направление вращения). Эти гоночные двигатели идеально подойдут для радиоуправляемого вертолета, квадрокоптера, FPV, мультикоптера, дрона.

Характеристики бесколлекторного двигателя Crazepony EMAX RS2205 2300KV

  • Провод AWG — 20 AWG
  • Диаметр статора 22мм
  • Высота статора 5мм
  • Диаметр вала 3мм
  • Конфигурация 12N14P
  • Диаметр мотора 27,9 мм
  • Высота мотора 31,7 мм
  • Резьба вала адаптера M5
  • Входное напряжение 12,6-16,8 В

Плюсы:

  • Время работы.
  • Высокая эффективность.
  • Лучшая скорость разгона.
  • Механизм быстрого охлаждения.

Минусы:

  • Более высокая стоимость.

HOBBYSKY 2300KV 2204 Бесщеточный двигатель

Следующий в списке от HOBBYSKY. Этот бренд известен разработкой аппаратных устройств, таких как коптеры, роботы и многое другое. Они продают продукты на международном уровне и стремятся предоставлять все лучшее для своих клиентов.

Это один из лучших бесщеточных моторов, доступных на рынке, потому что у него очень конкурентная цена и он имеет одни из лучших летных характеристик.

Эти двигатели специально разработаны для квадрокоптеров.

Спецификации:

  • 440G максимальной тяги
  • Аккумулятор 2 / 3S
  • 12N14P рамки
  • Пропеллеры 5-6 дюймов
  • Длина 32,2 мм
  • 9 мм в диаметре
  • 3 мм вала

Плюсы:

  • Стоимость.
  • Хорошие летные характеристики.
  • Большая продолжительность полета.

Минусы:

  • Возможны минимальные вибрации.

Бесщеточный мотор GoolRC

Номер 3 в списке бесщеточный мотор GoolRC. С небольшими затратами вы получаете отличные функции, такие как всасывание воздуха, система охлаждения и высокоскоростные подшипники. Защитный слой бесщеточных двигателей выполнен из термостойкой магнитной стали.

В целом, этот двигатель обеспечивает очень эффективные результаты при установке на квадрокоптеры и вертолеты. Он также имеет сильную защиту от перегрузки и высокий крутящий момент. С другой стороны, недостатком этого продукта является то, что он производит некоторый шум из-за помех электромагнитного сигнала.

95% его функций могут работать без радиаторов, поддерживая следующие технические характеристики:

  • 4 полюса, 5200 кВ
  • Размеры 36 * 50 мм
  • Мощность 900 Вт
  • Максимальное напряжение Бесколлекторный двигатель DLFPV 4-х частей DL2205 2300KV

Когда дело доходит до бесщеточных двигателей, DLFPV предлагает одни из лучших бесщеточных двигателей на рынке. Они специализируется на разработке гоночных самолетов FPV RC, квадрокоптеров, камер, мониторов, передатчиков и приемников.

Эти бесщеточные моторы специально разработаны для тех, кто любит создавать интересные проекты. Обеспечивая 100% качество благодаря материалам, используемым при изготовлении бесщеточных двигателей.

Этот комплект оснащен подшипником NMB, системой всасывания воздуха, быстрым охлаждением, держателем винта и крышкой двигателя.

Бесщеточный электродвигатель DLFPV — это продукт среднего класса, имеющий отличные характеристики, включая систему всасывания воздуха и механизм охлаждения. Цена ниже по сравнению с конкурентами. Но единственным недостатком этого продукта является то, что он производит шум и может быть несовместим с другими аппаратными устройствами.

Спецификаций бесщеточных двигателей DLFPV:

  • Конфигурация 12N4P
  • Вес 28 грамм
  • Максимальная мощность 270 Вт
  • Внутреннее сопротивление 65 мОм
  • Максимальный ток 24А
  • Максимальный ток эффективности> 80 %

Плюсы:

  • Высокая эффективность.
  • Большая продолжительность полета.

Минусы:

  • Более слабая конструкция.
  • Шум.

Бесколлекторный двигатель Hobbymate FPV

Номер 5 в списке от Hobbymate. Название продукта — двигатель hobbymate FPV Quadcopter и идеально подходит для беспилотных летательных аппаратов небольшого размера. Хотя он не является экономичным для многих пользователей, он вошел в список лучших из-за его высокой производительности и надежности.

По сравнению с другими двигателями вы можете легко реализовать его на устройствах без каких-либо помех. И чтобы двигатель работал, вам нужно подать питание 5 В на контроллер полета, используя понижающий регулятор напряжения.

В целом это неплохой двигатель с хорошей системой всасывания воздуха, строгим контролем качества и медной обмоткой. ESC поддерживает сверхскоростное управление с двунаправленным вращением. Двигатель дает стабильные характеристики при различных напряжениях и тепловых условиях.

Модернизированная модель имеет защиту, которая основана на защите от низкого напряжения и перегреве. Производительность этого бесщеточного мотора впечатляет, и он эффективно работает при входной (2 / 4S) или 15 / 25A импульсной мощности.

  • Максимальная тяга 440G
  • Количество ячеек 2-3S
  • Вес 25г
  • 12N14P рамки
  • 3 мм вал
  • Пропеллеры 5-6 дюймов
  • Диаметр 9 мм

Особенности мотора QuobbyCopter HobbyMate:

  • 2-4S Липо вход
  • 15 ампер тока
  • 25 ампер взрыв
  • 70 мм моторных проводов
  • Длина сигнального провода 120мм
  • N-канальный МОП-транзистор

Плюсы:

  • Высокое время работы.
  • Высокая эффективность.

Минусы:

  • Высокая стоимость.

Заключение

Crazepony Motor является нашим главным нашим выбором, потому что он имеет тонкую конструкцию из прочных материалов с высокой надежностью.

Этот бесколлекторный двигатель оснащен системой быстрого охлаждения для увеличения срока службы и высокой производительности.

Несмотря на то, что он стоит немного дороже, его легкий вес и портативная конструкция позволяют вашему квадрокоптеру, самолету или вертолету снизить вес за счет двигателей. Один недостаток этих двигателей, что их сложно найти в наших магазинах.

Заключение

Бессчетное количество информационных справок о двигателях охватывает академическую теорию, возможные реализации, варианты использования, механические, электрические и термические проблемы, функции привода и элементы управления от простейших до продвинутых. Одним из полезных источников является «An Introduction to Electric Motors» от ST. Для более глубокого ознакомления с шаговыми двигателями и микрошагами, которые не так интуитивно понятны, как коллекторные и бесколлекторные двигатели, смотрите «Application Note AN4923 STSPIN220: Step-Mode Selection and On-the-Fly Switching to Full-Step».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector