Kuidas harjadeta DC (BLDC) mootorid töötavad

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Postitus kirjeldab põhjalikult harjadeta alalisvoolumootorite, mida nimetatakse ka BLDC mootoriks, põhilist tööpõhimõtet.

Erinevus harjatud ja harjadeta alalisvoolumootorite vahel

Meie traditsioonilistes harjatud mootorites kasutatakse keskse liikuva rootori ümberlülitamiseks ümbritseva kirjatarvete püsimagnet staatori suhtes harju.



Harjad muutuvad hädavajalikuks, kuna rootor on valmistatud elektromagnetitest, mille tööks on vaja energiat, kuid kuna see peab ka pöörlema, muutuvad asjad kohmakaks ja harjad saavad ainsaks alternatiiviks pöörleva elektromagnetilise rootori toiteallikaks.

Vastupidi, harjadeta alalisvoolumootorites või BLDC mootorites on meil kirjatarvete keskstaator ja seda ümbritsev ümmargune rootor. Staator koosneb elektromagnetite komplektist, samal ajal kui rootoril on perimeetri külge kinnitatud püsimagnetid teatud arvutatud asendites.



Halli efektiandurite kasutamine

Mehhanismil on ka Hall-efekti andur, mis on paigaldatud rootori ja selle magnetite asukoha staatori elektromagnetile tajumiseks ning andmete edastamiseks välisele lülitusahelale, mis seejärel vastutab elektromagnetite aktiveerimise / deaktiveerimise eest õige järjestus või ajastus, mõjutades rootori pöörlemisliikumist.

Ülaltoodud selgitust võib mõista järgmise põhilise illustratsiooni abil ja seejärel järgnevate piltide keeruka kujunduse abil.

Oleme õppinud ja teame üsna palju huvitavat magnetite ja nende seadmete vastastikuse mõju kohta.

Me teame, et magneti põhjapoolus meelitab teise magneti lõunapoolust, samal ajal kui poolused tõrjuvad.

Kuidas püsimagnetid on paigutatud

Ülaltoodud diagrammil näeme ketast, mille servas on sisseehitatud magnet (punase värviga) ja mis asub põhjapoolusega väljapoole, ning elektromagnet, mis on paigutatud ketta ümmarguse serva paralleelsesse lähedusse, mis tekitab lõuna magnetväli pinge all.

Eeldades, et paigutus on paigutatud nii, nagu on näidatud esimesel ülemisel diagrammil, kusjuures elektromagnet on deaktiveeritud.

Selles asendis niipea, kui elektromagnet vastava alalisvoolu sisendiga aktiveerub, saavutab see ja tekitab lõunapoolse magnetvälja, mis mõjutab kettamagnetit tõmbavat jõudu, mis omakorda sunnib ketast pöörlema ​​teatud pöördemomendiga, kuni selle püsimagnet on kooskõlas elektromagnetid, mis on vastassuunalised voo joontele.

Ülaltoodud toiming näitab põhivormingut, milles BLDC kontseptsioon töötab.

Kuidas BLDC mootor töötab Halli efektianduritega

Nüüd vaatame, kuidas ülaltoodud kontseptsiooni rakendatakse Halli efektiandurite abil, et säilitada pidev liikumine rootori kohal.

Järgmine näidiskeem selgitab mehhanismi põhjalikult:

Ülaltoodud skeemil näeme põhimõtteliselt sirgjoonelist BLDC rootori / staatori paigutust, kus välimine ümmargune element on pöörlev rootor, samal ajal kui keskelektromagnetist saab fikseeritud staator.

Rootoril võib näha, et perifeerias on kinnitatud paar püsimagnetit, mille voo mõjutusjoonteks on lõunapoolus. Keskstaator on tugev elektromagnet, mis on loodud tekitama põhjapooluse magnetvoo ekvivalentset tugevust väline alalisvool.

Samuti võime visualiseerida saali andurit, mis asub rootori sisemise ääreala ühe nurga lähedal. Saali efekt tajub põhimõtteliselt pöörleva rootori magnetvälja ja juhib signaali staatori elektromagnetite toitmiseks vastutavale juhtimisahelale.

Ülemisele positsioonile viidates näeme rootori tühja ala (mis on magnetväljast tühi) tihedas kontaktis saali anduriga, hoides seda välja lülitatud olekus.

Sel hetkel teavitab saali efekti väljalülitussignaal juhtimisahelat elektromagnetite sisselülitamisest, mis indutseerib kohe nurga taga seisva rootori lõunapooluse tõmbeefekti.

Kui see juhtub, langeb lõunapool alla, tekitades rootoril vajaliku pöördemomendi ja üritab end joondada elektromagneti põhjapoolusega.

Kuid selle käigus tõmbab rootori lõunapoolus ka saali anduri lähedale (nagu on näidatud alumisel skeemil), mis selle kohe tuvastab ja lülitub sisse, teavitades juhtimisahelat elektromagnetite väljalülitamisest.

Elektromagnetite väljalülitamise aeg on oluline

Elektromagnetite väljalülitamine õigel hetkel, nagu annab märku halli efekti andur, keelab rootori liikumise seiskumise ja takistamise, pigem võimaldab sellel jätkata liikumist genereeritud pöördemomendi kaudu seni, kuni eelmine positsioon hakkab kujundama, ja kuni saalini andur jälle tunneb rootori tühja ala ja lülitub tsüklit korrates välja.

Ülaltoodud saali anduri ümberlülitamine vastavalt rootori erinevatele asenditele põhjustab pidevat pöörlemisliikumist, mille pöördemoment võib olla otseselt proportsionaalne staatori / rootori magnetiliste vastastikmõjudega, ja muidugi kasutatakse saali efekti positsioneerimist.

Ülaltoodud aruteludes selgitatakse kõige olulisemat kahte magnetit, ühe saali anduri mehhanismi.

Erakordselt suuremate pöördemomentide saavutamiseks kasutatakse teistes suurema efektiivsusega harjadeta mootorites rohkem magneteid ja elektromagnetite komplekte, kus rootorimagnetite mitmekordse tajumise rakendamiseks võib näha rohkem kui ühte halli efekti andurit, nii et erinevaid elektromagnetite komplekte saaks lülitada eelistatud õige järjestus.

Kuidas juhtida BLDC mootorit

Siiani oleme aru saanud töö põhikontseptsioonist BLDC mootorid ja õppisime, kuidas Halli andurit kasutatakse mootori elektromagneti aktiveerimiseks välise kinnitatud elektroonilise vooluahela kaudu rootori pideva pöörleva liikumise säilitamiseks. Järgmises osas uurime, kuidas BLDC draiveri vooluring BLDC mootorite juhtimiseks tegelikult toimib

Fikseeritud staatori elektromagneti ja pöörleva vaba magnetrootori rakendamise meetod tagab BLDC mootorite suurema efektiivsuse võrreldes traditsiooniliste harjatud mootoritega, millel on täpselt vastupidine topoloogia ja mis vajavad seetõttu mootori tööks harju. Pintslite kasutamine muudab protseduurid pika eluea, tarbimise ja suuruse osas suhteliselt ebaefektiivseks.

BLDC mootori puudus

Kuigi BLDC tüübid võivad olla kõige tõhusam mootorikontseptsioon, on sellel üks oluline puudus, et selle kasutamiseks on vaja välist elektroonilist vooluahelat. Kaasaegsete IC-de ja tundlike Halli andurite tulekul näib see küsimus aga üsna tühine, kui võrrelda selle kontseptsiooniga kaasnenud kõrge efektiivsusega.

4 magnetiga BLDC draiver disain

Käesolevas artiklis käsitleme nelja magnetiga, ühe saali anduri tüüpi BLDC mootori lihtsat ja põhilist juhtimisahelat. Mootori töötamist võib mõista, viidates järgmisele mootori skeemile:

Ülaltoodud pilt näitab BLDC mootori põhiseadet, millel on kaks püsimagnetite komplekti välise rootori perifeerias ja kaks keskelektromagneti komplekti (A, B, C, D) staatorina.

Pöördemomendi kas A, B või C käivitamiseks ja säilitamiseks peavad D-elektromagnetid olema aktiveeritud olekus (mitte kunagi koos), sõltuvalt rootormagneti põhja / lõunapooluse asendist aktiveeritud elektromagnetite suhtes.

Kuidas BLDC mootorijuht töötab

Täpsusena oletame, et ülaltoodud stsenaariumis näidatud asend on A ja B sisse lülitatud olekus nii, et külg A on pingestatud lõunapoolusega, külg B aga põhjapoolusega.

See tähendaks, et külg A avaldaks tõmmet üle oma vasaku sinise põhjapooluse ja tõrjuva efekti staatori paremale lõunapoolusele, sarnaselt tõmbaks külg B alumist punast lõunapoolust ja tõrjuks ülemist põhja rootori poolus .... siis võib eeldada, et kogu protsess avaldab rootori mehhanismi suhtes muljetavaldavat päripäeva liikumist.
Oletame ka, et ülaltoodud olukorras on Halli andur deaktiveeritud, kuna see võib olla lõunapoolusel aktiveeritud Halli anduriseade.

Ülaltoodud efekt üritaks rootorit joondada ja sundida nii, et lõuna lukustub näost näkku küljega B, samas kui põhjapoolus küljega A, kuid enne, kui see olukord on võimeline ilmnema, tuuakse Halli andur vahetusse lähedusse rootori ülemise lõunapooluse nihutamine ja kui see just üle Halli anduri läbib, on see sunnitud sisse lülituma, saates ühendatud juhtimisahelale positiivse signaali, mis reageerib koheselt ja lülitab elektromagnetid A / B välja ning lülitab elektromagnetid sisse C / D, veendudes, et rootori päripäeva moment on jälle jõustatud, säilitades rootori püsiva pöördemomendi.

Põhiline BLDC draiveri vooluring

Eespool selgitatud elektromagnetite ümberlülitamist vastusena Halli anduri käivitavale signaalile saab väga lihtsalt rakendada järgmise sirgjoonelise BLDC juhtimisahela idee abil.

Vooluahel ei vaja palju selgitusi, kuna see on Halli anduri sisselülitamise ajal BC547 ja ühendatud TIP122 liiga põhiline, mis omakorda lülitatakse sisse, mis omakorda lülitab sisse kogu nende kollektori külge kinnitatud ja positiivsete elektromagnetite komplektid , Halli anduri väljalülitusperioodide vältel lülitatakse BC547 / TIP122 paar välja, kuid vasakpoolne äärmine TIP122 transistor lülitatakse sisse, aktiveerides vastupidised elektromagnetikomplektid.

Olukorda lülitatakse vaheldumisi, pidevalt, kuni voolu jätkub, hoides BLDC pöörlemisel vajalike pöördemomentide ja hooga.




Eelmine: 12V aku sülearvuti laadija ahel Järgmine: Kuidas teha võimsat raadiosignaalide segisti vooluringi