Principe et application de fonctionnement de moteur de BLDC
Le moteur le plus fondamental est « moteur de C.C (moteur balayé) ». Placez une bobine dans un champ magnétique. Par le courant d'écoulement, la bobine sera repoussée par le pôle magnétique d'un côté et en même temps attirée par le pôle magnétique de l'autre côté, et elle continuera à tourner sous cet effet. Pendant la rotation, le courant aux écoulements de bobine dans la direction opposée, de sorte qu'elle continue à tourner. Il y a une pièce du moteur appelé le « commutateur » qui est actionné par la « brosse ». La position de la « brosse » est au-dessus du « aiguillage » et se déplace sans interruption avec la rotation. En changeant la position de la brosse, la direction du courant peut être changée. Le commutateur et les brosses sont les structures indispensables pour la rotation des moteurs de C.C (le schéma 1).
Le schéma 1 : Fonctionnement de moteur de C.C (moteur balayé)
Le commutateur commute l'écoulement du courant dans la bobine et renverse la direction des pôles magnétiques de sorte qu'il tourne toujours vers la droite. Les brosses fournissent l'électricité au commutateur tournant l'axe.
Moteurs dans l'industrie différente
Le moteur peut être classifié selon le type de source d'énergie et le principe de la rotation. Jetons un bref coup d'oeil aux caractéristiques et à l'application de divers moteurs.
Le moteur de C.C (moteur de brosse), qui a une structure simple et est facile à utiliser, est habituellement utilisé pour « s'ouvrir et se fermer des plateaux de disque » dans des appareils ménagers. Ou il peut être employé dans le « contrôle de s'ouvrir et de fermeture et de direction des rétroviseurs électriques » des automobiles. Bien qu'il soit bon marché et puisse être employé dans beaucoup de domaines, il a également des inconvénients. Puisque le commutateur sera en contact avec la brosse, sa vie est très courte, la brosse doit être remplacée régulièrement.
Le moteur pas à pas tournera avec le nombre d'impulsions électriques envoyées à lui. Son mouvement dépend du nombre d'impulsions électriques envoyées à lui, ainsi il convient à l'ajustement de position. Il est habituellement employé pour la « alimentation-papier des télécopieurs et des imprimantes » dans la famille. Puisque la procédure d'alimentation-papier du télécopieur dépend des caractéristiques (gravure, finesse), le moteur de progression qui tourne avec le nombre d'impulsions électriques est très facile à utiliser. Il est facile de résoudre le problème que la machine arrêtera temporairement une fois le signal s'arrête.
Des moteurs synchrones dont le nombre de révolutions varient avec la fréquence de l'alimentation d'énergie sont utilisés pour des applications telles que « les tables tournantes pour des fours à micro-ondes ». Il y a un réducteur de vitesse dans l'unité de moteur pour obtenir le nombre de révolutions approprié à la nourriture de chauffage. Des moteurs à induction sont également affectés par la fréquence de puissance, mais la fréquence et le nombre de rotations n'est pas cohérent. Précédemment, ce type de moteur à courant alternatif a été employé dans les fans ou des machines à laver.
Il peut voir que les divers moteurs sont en activité dans beaucoup de domaines. Parmi eux, quel est les caractéristiques des moteurs de BLDC (moteurs sans brosse) que leur font si souple ?
Comment fait le moteur de BLDC tournent ?
Le « BL » dans le moteur de BLDC signifie « sans brosse », c.-à-d., la « brosse » dans le moteur de C.C (moteur de brosse) est allée. Le rôle des brosses dans des moteurs de C.C (moteurs de brosse) est d'activer les bobines dans le rotor par le commutateur. Tellement comment fait un moteur de BLDC sans brosses activent les bobines dans le rotor ? Le moteur original de BLDC utilise des aimants permanents comme rotor, et il n'y a aucune bobine dans le rotor. Puisqu'il n'y a aucune bobine dans le rotor, aucun commutateur et brosse pour l'excitation ne sont nécessaires. Au lieu de cela, la bobine est employée comme redresseur (le schéma 3).
Le champ magnétique créé par l'aimant fixé permanent dans le moteur de C.C (moteur de brosse) est immobile, et lui tourne en commandant le champ magnétique produit à l'intérieur de la bobine (rotor). Pour changer le nombre de rotations en changeant la tension. Le rotor du moteur de BLDC est un aimant permanent, et le rotor est tourné en changeant la direction du champ magnétique produit par les bobines environnantes. La rotation du rotor est commandée en commandant la direction et l'importance du courant à la bobine.
Le schéma 3 : Fonctionnement de moteur de BLDC
Les moteurs de BLDC utilisent des aimants permanents comme rotor. Puisqu'il n'y a aucun besoin d'activer le rotor, il n'y a aucun besoin de brosses et de commutateurs. L'électricité à la bobine est commandée de l'extérieur.
Avantages de moteur de BLDC
Il y a trois bobines sur le redresseur du moteur de BLDC, chaque bobine a deux fils, et il y a six fils de connexion dans le moteur. En fait, en raison du câblage interne, habituellement seulement trois fils sont nécessaires, mais il y a d'un davantage que le moteur précédemment mentionné de C.C (moteur de brosse). Purement en reliant les pôles positifs et négatifs de la batterie ne se déplacera pas. Quant à la façon courir le moteur de BLDC, il sera expliqué dans la deuxième partie de cette série. Cette fois nous allons nous concentrer sur les avantages des moteurs de BLDC.
La première caractéristique des moteurs de BLDC est « rendement élevé ». Elle peut commander sa force de rotation (couple) pour maintenir toujours la valeur maximale. Dans le cas d'un moteur de C.C (moteur de brosse), le couple maximum peut seulement être maintenu pendant un instant pendant la rotation, et ne peut pas toujours être maintenu à la valeur maximale. Si un moteur de C.C (moteur de brosse) veut obtenir le même couple comme moteur de BLDC, il peut seulement augmenter son aimant. C'est pourquoi un petit moteur de BLDC peut également développer la grande puissance.
La deuxième caractéristique est un « bon contrôle », qui est lié à la première. Le moteur de BLDC peut obtenir le couple et la vitesse de rotation prévus avec précision. Le moteur de BLDC peut donner le retour du nombre de rotation de cible, du couple, etc. Par le contrôle précis, la génération de chaleur et la puissance du moteur peuvent être supprimées. Si c'est batterie conduite, le temps d'entraînement peut être prolongé par le contrôle soigneux.
En outre, il est durable et a le bas bruit électrique. Les deux points ci-dessus sont les avantages apportés par sans brosse. Le moteur de C.C (moteur balayé) sera pendant longtemps porté dû au contact entre la brosse et le commutateur. Des étincelles seront également produites à la cloison entrée en contact. Particulièrement quand l'espace du commutateur touche la brosse, il y aura les étincelles énormes et le bruit. Si vous ne voulez pas produire du bruit pendant l'utilisation, vous pouvez considérer utiliser un moteur de BLDC.
Application de moteur de BLDC
Quelle est l'application des moteurs de BLDC avec le rendement élevé, le contrôle diversifié et la longue durée de vie ? Cela est souvent appliqué dans les produits qui peuvent donner le jeu à son rendement élevé et longue durée et fonctionne sans interruption. Par exemple : appareils ménagers. Les gens ont utilisé pendant longtemps des machines à laver et des climatiseurs. Récemment, des moteurs de BLDC ont été également adoptés dans des ventilateurs électriques, et ils ont avec succès réduit la puissance. L'en raison de puissance exactement réduit du rendement élevé.
Des moteurs de BLDC sont également utilisés dans des aspirateurs. Dans un cas, la vitesse tournante a augmenté de manière significative en changeant le système de contrôle. Cet exemple reflète la bonne contrôlabilité du moteur de BLDC.
Comme support de stockage important, le disque dur utilise également un moteur de BLDC dans sa cloison tournante. Puisque c'est un moteur qui doit fonctionner pendant longtemps, la longévité est importance essentielle. Naturellement, elle a également le but de supprimer la puissance. Le rendement élevé ici est également lié à la consommation de puissance faible.
Il y a beaucoup d'autres demandes de moteurs de BLDC
On s'attend à ce que des moteurs de BLDC soient utilisés dans un éventail de champs. Les moteurs de BLDC seront très utilisés dans de petits robots, particulièrement les « robots de service » qui fournissent des services dans les secteurs autres que la fabrication. Le « positionnement est très important pour des robots. Si vous utilise un moteur pas à pas qui fonctionne avec le nombre d'impulsions électriques ? » Quelqu'un pourrait penser ainsi. Mais en termes de contrôle de puissance, les moteurs de BLDC sont plus appropriés. En outre, si un moteur pas à pas est utilisé, une structure telle qu'un poignet de robot doit fournir une quantité considérable de courant à fixer en certaine position. Si c'est un moteur de BLDC, il peut coopérer avec les forces externes à fournir la puissance exigée et à réduire la puissance.
Il peut également être employé pour le transport. Pendant longtemps, des moteurs simples de C.C ont été en grande partie utilisés dans les véhicules électriques ou des chariots de golf pour les personnes âgées, mais récemment ils ont commencé à utiliser les moteurs à haute efficacité de BLDC avec la bonne contrôlabilité. La durée de la batterie peut être prolongée par le contrôle fin. Les moteurs de BLDC sont également appropriés aux bourdons. Particulièrement pour des UAV avec les supports multiaxes, puisqu'il commande le vol en changeant le nombre de rotations des propulseurs, le moteur de BLDC qui peut avec précision commander la rotation.
Le moteur de BLDC est un moteur de haute qualité avec le rendement élevé, la bonne contrôlabilité et la longue durée. Cependant, afin de maximiser la puissance du moteur de BLDC, le contrôle approprié est exigé. Comment le faire ?
Le moteur à rotor intérieur de BLDC est un genre de moteur typique de BLDC, et sa structure d'aspect et interne sont comme suit (le schéma 1). Les moteurs balayés de C.C (ci-après désignés sous le nom des moteurs de C.C) ont des bobines sur le rotor et les aimants permanents sur l'extérieur. Le rotor du moteur de BLDC a des aimants permanents, et l'extérieur a la bobine. Le rotor du moteur de BLCD n'a aucune bobine et est un aimant permanent, tellement là n'est aucun besoin d'activer le rotor. Un « sans balais » sans brosse pour l'excitation est réalisé.
D'autre part, le contrôle devient plus difficile comparé aux moteurs de C.C. Il est non seulement de faire le câble sur le moteur relié à l'alimentation d'énergie. Même le nombre de câbles est différent. Il est différent de la méthode de « pour relier le positif (+) et négatif (-) à l'alimentation d'énergie ».
Aspect et structure de moteur de Figure1 BLDC
Changez la direction du flux magnétique
Afin de tourner le moteur de BLDC, la direction actuelle et la synchronisation de la bobine doivent être commandées. La figure 2-A est le résultat de modeler le redresseur (bobine) et le rotor (aimant permanent) du moteur de BLDC. Pensez au fonctionnement de rotor concernant l'image suivante. Considérez le cas d'employer 3 bobines. Bien qu'il y ait enferme réellement où 6 bobines ou plus sont employées, basé selon le principe, une bobine est placée tous les 120 degrés et trois bobines sont employées. L'électricité de convertis de moteur (tension, actuelles) dans la rotation mécanique. Comment fait le moteur de BLDC dans la figure 2-A tournent ? Jetons un coup d'oeil à ce qui se produit dans le moteur d'abord.
Figure 2-A : Le moteur de BLDC tournent le principe
Une bobine est placée tous les 120 degrés dans le moteur de BLDC, et un total de trois bobines sont placées pour commander le courant de la phase ou de la bobine activée.
Suivant les indications de la figure 2-A, le moteur de BLDC emploie 3 bobines. Ces trois bobines sont employées pour produire du flux magnétique après excitation, et elles sont appelées U, V, et W. Give qu'il essayent d'activer la bobine. Le chemin actuel sur la bobine U (ci-après désigné sous le nom de la « bobine ») est marqué comme phase d'U, V est enregistré comme phase de V, et W est enregistré comme phase de W. Après, jetez un coup d'oeil à la phase d'U. Après que la phase d'U active, le flux magnétique en direction de la flèche représentée sur la figure 2-B sera produit.
Mais en fait, U, V, et des câbles tous de W sont reliés entre eux, ainsi lui est impossible d'activer la phase d'U seulement. Ici, l'activation de la phase d'U à la phase de W produira du flux magnétique à U et à W suivant les indications de la figure 2-C. La combinaison des deux flux magnétiques d'U et de W devient le flux magnétique plus grand suivant les indications de la figure 2-D. L'aimant permanent tournera de sorte que le flux magnétique résultant soit dans la même direction que le poteau de N de l'aimant permanent (rotor) au centre.
Activez de la phase d'U à la phase de W. Premièrement, attention de salaire à la bobine U, vous trouverez le flux magnétique produit comme la flèche.
Figure 2-C : Le moteur de BLDC tournent le principe
Activez de la phase d'U à la phase de W, 2 le flux que magnétique avec la direction différente sera produit.
Figure 2-D : Le moteur de BLDC tournent le principe
Activez de la phase d'U à la phase de W, deux le flux que magnétique sera produit.
Si la direction du flux magnétique synthétique est changée, l'aimant permanent changera également en conséquence. Selon la position de l'aimant permanent, commutez la phase activée parmi l'U-phase, la V-phase, et la W-phase pour changer la direction du flux magnétique combiné. Sans interruption effectuant cette opération, le flux magnétique résultant tournera, produisant de ce fait d'un champ magnétique, et le rotor tournera.
Le schéma 3 montre les relations entre la phase activée et le flux magnétique résultant. Dans cet exemple, si le mode d'excitation est changé de 1-6 dans l'ordre, le flux magnétique résultant tournera dans le sens horaire. En changeant la direction du flux magnétique synthétisé et en commandant la vitesse, la vitesse de rotation du rotor peut être commandée. La méthode de contrôle pour commuter ces 6 modes d'excitation et commander le moteur s'appelle « le contrôle de l'excitation 120-degree ».
Le schéma 3 : L'aimant permanent du rotor tournera comme si tiré par le flux magnétique synthétique, et l'axe du moteur tournera également en conséquence
Contrôle d'onde sinusoïdale d'utilisation pour la rotation sans heurt
Après, bien que la direction du flux magnétique combiné tourne sous le contrôle d'excitation de 120 degrés, il y a seulement six directions. Par exemple, si le « mode 1" d'excitation sur le schéma 3 est changé en « mode 2 d'excitation, » la direction du flux magnétique combiné changera par 60 degrés. Alors le rotor tournera comme si attiré. Après, le changement du « mode 2" d'excitation le « mode 3" d'excitation, la direction du flux magnétique résultant changera 60 degrés encore. Le rotor sera attiré par ce changement encore. Ce phénomène se répétera. Cette action deviendra émoussée. Parfois cette action fera le bruit.
C'est « le contrôle d'onde sinusoïdale » qui peut éliminer les points faibles du contrôle d'excitation de 120 degrés et réaliser la rotation sans heurt. Dans le contrôle d'excitation de 120 degrés, le flux magnétique combiné est fixé dans 6 directions. Dans l'exemple de la figure 2-C, U et W produisent du même flux magnétique. Cependant, si l'U-phase, la V-phase, et la W-phase peuvent être bien commandées, les bobines peuvent produire des flux magnétiques de différentes tailles, et la direction du flux magnétique combiné peut être avec précision commandée. Les courants de l'U-phase, de la V-phase, et de la W-phase sont ajustés pour produire d'un flux magnétique composé. En commandant la génération continue de ce flux magnétique, le moteur peut tourner sans à-coup.
Le schéma 4 : contrôle d'onde sinusoïdale
Le contrôle d'onde sinusoïdale peut commander le courant les 3 phases, produire du flux magnétique synthétique, et réalise la rotation sans heurt. Il peut produire du flux magnétique synthétique dans une direction qui ne peut pas être produite par le contrôle d'excitation de 120 degrés.
Moteur de contrôle d'inverseur
Que diriez-vous des courants les phases d'U, de V, et de W ? Pour la facilité de la compréhension, rappelons le cas du contrôle d'excitation de 120 degrés. Veuillez revoir le schéma 3. Dans le mode mise en marche 1, écoulements actuels U à W ; dans le mode mise en marche 2, écoulements actuels U à V. Il peut voir que toutes les fois que la combinaison des bobines avec les changements débordants actuels, la direction des changements synthétiques de flèche de flux magnétique aussi.
Après, regard au mode mise en marche 4. En ce mode, les écoulements actuels W à U, vis-à-vis la direction du mode 1. d'excitation. Dans un moteur de C.C, la conversion de direction actuelle comme ceci est exécutée par une combinaison d'un commutateur et d'une brosse. Cependant, les moteurs de BLDC n'emploient pas un tel type méthodes de contact. Utilisez un circuit inverseur pour changer la direction du courant. En commandant un moteur de BLDC, un circuit inverseur est généralement utilisé.
En outre, le circuit inverseur peut changer la tension appliquée dans chaque phase et ajuster la valeur courante. Dans l'ajustement de tension, PWM (modulation de largeur de Modulation=Pulse de durée d'impulsion) est utilisé généralement. PWM est une méthode de changer la tension en ajustant la longueur de temps "MARCHE/ARRÊT" d'impulsion. Ce qui est important est le changement du rapport (coefficient d'utilisation) du À L'HEURE et OUTRE du temps. Si SUR le rapport est haut, le même effet qu'augmentant la tension peut être obtenu. Si SUR des diminutions de rapport, le même effet comme diminution de tension peut être obtenu (le schéma 5).
Afin de réaliser PWM, il y a maintenant des micro-ordinateurs équipés du matériel consacré. En effectuant le contrôle d'onde sinusoïdale, il est nécessaire de commander la tension de trois phases, ainsi le logiciel est légèrement plus compliqué que le contrôle d'excitation de 120 degrés avec seulement deux phases activées. L'inverseur est un circuit nécessaire pour conduire le moteur de BLDC. Des inverseurs sont également utilisés dans des moteurs à courant alternatif, mais il peut considérer que le « type d'inverseur » visé dans des appareils ménagers utilise presque des moteurs de BLDC.
Changez À L'HEURE au cours d'une certaine période de changer la valeur efficace de la tension. Plus long À L'HEURE, plus la valeur efficace est étroite à la tension quand la tension 100% est appliquée (quand elle est allumée).
Moteur de BLDC utilisant le capteur de position
Ce qui précède est un aperçu du contrôle du moteur de BLDC. Le moteur de BLDC change la direction du flux magnétique synthétique produit par la bobine pour changer l'aimant permanent du rotor.
En fait, il y a un plus de point non mentionné dans la description ci-dessus. C'est-à-dire, la présence des capteurs dans des moteurs de BLDC. Le contrôle du moteur de BLDC est coordonné avec la position (angle) du rotor (aimant permanent). Par conséquent, un capteur pour obtenir la position de rotor est nécessaire. Si aucun capteur ne connaît la direction de l'aimant permanent, le rotor peut se tourner vers une direction inattendue. S'il y a des capteurs pour fournir des informations, ceci ne se produira pas.
Le tableau 1 montre les types principaux de capteurs pour la détection de position des moteurs de BLDC. Selon la méthode de contrôle, les capteurs exigés sont également différents. Dans le contrôle d'excitation de 120 degrés, afin de déterminer quelle phase à activer, un capteur à effet Hall qui peut entrer un signal tous les 60 degrés est équipé. D'autre part, les capteurs à haute précision tels que des capteurs d'angle ou des encodeurs photoélectriques sont efficaces pour le « contrôle de vecteur » (expliqué dans le prochain article) qui commande avec précision le flux magnétique synthétisé.
La position peut être détectée à l'aide de ces capteurs, mais elle apporte également quelques inconvénients. Le capteur est faible contre la poussière et l'entretien est indispensable. La température ambiante utilisable sera également réduite. L'utilisation des capteurs ou l'augmentation dans le câblage pour ceci fera monter le coût, et les capteurs à haute précision eux-mêmes sont chers. Ainsi, l'approche de « capteur moins » a été présentée. Elle n'utilise pas des capteurs de détection de position pour commander des coûts et n'exige pas l'entretien lié au capteur. Mais afin d'expliquer le principe cette fois, assumons cette information a été obtenu à partir du capteur de position.
Type de capteur
Application principale
Caractéristique
Capteur de Hall
contrôle d'alimentation de l'énergie 120-degree
Acquérez le signal tout les 60 degrés. Une résistance plus peu coûteuse et pauvre de la chaleur
Encodeur optique
Contrôle d'onde sinusoïdale, contrôle de vecteur
Capacité de haute résolution et pauvre de l'anti-poussière.
Capteur d'angle
Contrôle d'onde sinusoïdale, contrôle de vecteur
Haute résolution.
Maintenez le rendement élevé à tout moment par le contrôle de vecteur
L'onde sinusoïdale est commandée pour activer en trois phases, qui change sans à-coup la direction du flux magnétique synthétisé, ainsi le rotor tournera sans à-coup. Le de commande d'excitation de 120 degrés commutateur 2 phases parmi l'U-phase, la V-phase, et la W-phase pour faire le moteur tourner, alors que le contrôle d'onde sinusoïdale exige le contrôle précis du courant triphasé. D'ailleurs, la valeur commandée est une valeur à C.A. qui change tout le temps, ainsi le contrôle devient plus difficile.
Voici le contrôle de vecteur. Le contrôle de vecteur peut employer la transformation du même rang pour calculer la valeur triphasée à C.A. comme valeur biphasée de C.C, ainsi le contrôle peut être simplifié. Cependant, le calcul de contrôle de vecteur exige l'information de position de rotor à la haute résolution. Il y a deux méthodes pour la détection de position, c.-à-d., une méthode à l'aide d'un capteur de position tel qu'un encodeur photoélectrique ou un capteur d'angle de rotation, et une méthode insensée que des évaluations basées sur la valeur courante de chaque phase. Par cette transformation du même rang, la valeur courante liée au couple (force de rotation) peut être directement commandée, afin de réaliser le contrôle efficace sans courant excédentaire.
Cependant, le contrôle de vecteur exige la transformation du même rang utilisant des fonctions trigonométriques ou le traitement complexe de calcul. Par conséquent, dans la plupart des cas, un micro-ordinateur avec la puissance de calcul forte est utilisé comme micro-ordinateur de contrôle, tel qu'un micro-ordinateur équipé d'un FPU (unité de calcul de virgule flottante).
Ce qui précède est au sujet du moteur sans brosse de C.C et de la méthode normale d'utilisation partagés par le rédacteur de l'AIP. Cependant, si vous voulez améliorer la qualité du moteur sans brosse de C.C et réduire le taux défectueux de production de moteur, vous devez également utiliser la machine d'essai de moteur dans le processus de fabrication de moteur. Le produit lancé par le rédacteur de l'AIP est aujourd'hui : Machine d'essai de moteur de BLDC.
Cette série de produits est principalement employée pour l'essai rapide et précis des paramètres d'optimisation du traitement électriques des moteurs sans brosse dans les automobiles, les fans, les climatiseurs, les machines à laver et d'autres produits. Le système se compose d'outillage d'essai, d'ordinateur industriel, de centre serveur d'essai, de logiciel de commandes système et de divers modules fonctionnels. Il peut réaliser le test de performance de sécurité et l'essai de charge du moteur sans brosse complet. Après que l'équipement soit démarré, les essais programmés sont faits dans l'ordre selon le processus d'essai. Après que l'essai soit accompli, il donnera pour passer ou échouer des instructions et des alarmes saines et légères.
Foyer d'AIP sur le moteur électrique examinant et consacré pour fournir les solutions de essai de moteur sur un seul point de vente pour différentes industries. Si vous voulez connaître plus au sujet de l'essai de moteur électrique, entrez en contact svp par l'email : téléphone d'international@aipuo.com : +86-532-87973318
