Riavvolgimento di un motore brushless da un aeromodello. programma educativo e progettazione "motori brushless" Potenti motori brushless

Pubblicato il 11.04.2013

Dispositivo condiviso (Inrunner, Outrunner)

Un motore DC brushless è costituito da un rotore con magneti permanenti e uno statore con avvolgimenti. Esistono due tipi di motori: Inrunner, in cui i magneti del rotore sono all'interno dello statore con avvolgimenti, e Outrunner, in cui i magneti si trovano all'esterno e ruotano attorno ad uno statore fisso con avvolgimenti.

schema Inrunner solitamente utilizzato per motori ad alta velocità con un numero ridotto di poli. Outrunner se necessario, procurarsi un motore con coppia elevata e velocità relativamente bassa. Strutturalmente, gli Inrunner sono più semplici perché lo statore fisso può fungere da alloggiamento. I dispositivi di montaggio possono essere montati su di esso. Nel caso di Outrunner, l'intera parte esterna ruota. Il motore è fissato da un asse fisso o da parti dello statore. Nel caso di una moto-ruota, il fissaggio avviene per l'asse fisso dello statore, i fili sono condotti allo statore attraverso l'asse cavo.

magneti e poli

Il numero di poli sul rotore è pari. La forma dei magneti utilizzati è solitamente rettangolare. I magneti cilindrici sono usati meno frequentemente. Sono installati con poli alternati.

Il numero di magneti non sempre corrisponde al numero di poli. Più magneti possono formare un polo:

In questo caso, 8 magneti formano 4 poli. La dimensione dei magneti dipende dalla geometria del motore e dalle caratteristiche del motore. Più potenti sono i magneti utilizzati, maggiore è il momento di forza sviluppato dal motore sull'albero.

I magneti sul rotore sono fissati con uno speciale adesivo. Meno comuni sono i modelli con un supporto magnetico. Il materiale del rotore può essere magneticamente conduttivo (acciaio), non magneticamente conduttivo (leghe di alluminio, plastica, ecc.), combinato.

Avvolgimenti e denti

L'avvolgimento di un motore brushless trifase viene effettuato con un filo di rame. Il filo può essere unipolare o essere costituito da più fili isolati. Lo statore è costituito da più fogli di acciaio magneticamente conduttivo piegati insieme.

Il numero di denti dello statore deve essere diviso per il numero di fasi. quelli. per un motore brushless trifase, il numero di denti dello statore deve essere divisibile per 3. Il numero di denti dello statore può essere maggiore o minore del numero di poli sul rotore. Ad esempio ci sono motori con schemi: 9 denti / 12 magneti; 51 denti / 46 magneti.

Un motore con uno statore a 3 denti viene utilizzato molto raramente. Poiché solo due fasi funzionano in qualsiasi momento (quando attivate da una stella), le forze magnetiche agiscono sul rotore in modo non uniforme attorno all'intera circonferenza (vedi Fig.).

Le forze che agiscono sul rotore cercano di deformarlo, il che porta ad un aumento delle vibrazioni. Per eliminare questo effetto, lo statore è realizzato con un gran numero di denti e l'avvolgimento è distribuito sui denti dell'intera circonferenza dello statore nel modo più uniforme possibile.

In questo caso, le forze magnetiche che agiscono sul rotore si annullano a vicenda. Non c'è squilibrio.

Opzioni per la distribuzione degli avvolgimenti di fase dai denti dello statore

Opzione di avvolgimento per 9 denti

Opzione di avvolgimento per 12 denti

Nei diagrammi sopra, il numero di denti è scelto in modo tale divisibile non solo per 3. Ad esempio, quando 36 denti contabilizzati 12 denti per fase. 12 denti possono essere così distribuiti:

Lo schema più preferito è 6 gruppi di 2 denti.

Esistere motore con 51 denti sullo statore! 17 denti per fase. 17 è un numero primo, è divisibile solo per 1 e per se stesso. Come distribuire l'avvolgimento sui denti? Purtroppo, non sono riuscito a trovare esempi e tecniche in letteratura che possano aiutare a risolvere questo problema. Si è scoperto che l'avvolgimento è stato distribuito come segue:

Considera un vero circuito di avvolgimento.

Si prega di notare che l'avvolgimento ha direzioni di avvolgimento diverse su denti diversi. Diverse direzioni di avvolgimento sono indicate da lettere maiuscole e maiuscole. I dettagli sulla progettazione degli avvolgimenti possono essere trovati nella letteratura offerta alla fine dell'articolo.

L'avvolgimento classico viene eseguito con un filo per una fase. Quelli. tutti gli avvolgimenti sui denti di una fase sono collegati in serie.

Gli avvolgimenti dei denti possono essere collegati anche in parallelo.

Ci possono essere anche inclusioni combinate

Il collegamento in parallelo e combinato consente di ridurre l'induttanza dell'avvolgimento, il che porta ad un aumento della corrente dello statore (da cui la potenza) e della velocità del motore.

Fatturati elettrici e reali

Se il rotore del motore ha due poli, con un giro completo del campo magnetico sullo statore, il rotore compie un giro completo. Con 4 poli, occorrono due giri del campo magnetico sullo statore per far girare l'albero motore di un giro completo. Maggiore è il numero di poli del rotore, più giri elettrici sono necessari per ruotare di un giro l'albero motore. Ad esempio, abbiamo 42 magneti sul rotore. Per far girare il rotore di un giro, sono necessari 42/2 = 21 giri elettrici. Questa proprietà può essere utilizzata come una sorta di riduttore. Selezionando il numero di poli richiesto, è possibile ottenere un motore con le caratteristiche di velocità desiderate. Inoltre, in futuro sarà necessaria per noi una comprensione di questo processo, nella scelta dei parametri del controller.

Sensori di posizione

Il design dei motori senza sensori differisce dai motori con sensori solo in assenza di questi ultimi. Non ci sono altre differenze fondamentali. I più comuni sensori di posizione basati sull'effetto Hall. I sensori rispondono a un campo magnetico, di solito sono posizionati sullo statore in modo tale da essere influenzati dai magneti del rotore. L'angolo tra i sensori deve essere di 120 gradi.

Che significa gradi "elettrici". Quelli. per un motore multipolare la disposizione fisica dei sensori potrebbe essere:

A volte i sensori si trovano all'esterno del motore. Ecco un esempio della posizione dei sensori. In effetti, era un motore senza sensori. In un modo così semplice, è stato dotato di sensori Hall.

Su alcuni motori, i sensori sono montati su un apposito dispositivo che consente di spostare i sensori entro determinati limiti. Con l'aiuto di un tale dispositivo, il tempismo è impostato. Tuttavia, se è necessario invertire il motore, sarà necessario un secondo set di sensori impostati per l'inversione. Poiché la tempistica non è critica all'avvio e ai bassi regimi, è possibile impostare i sensori sul punto zero e regolare l'angolo di anticipo in modo programmatico quando il motore inizia a ruotare.

Principali caratteristiche del motore

Ogni motore è calcolato per esigenze specifiche e presenta le seguenti caratteristiche principali:

• Modalità di lavoro per cui il motore è progettato: a lungo oa breve termine. Lungo modalità di funzionamento implica che il motore può funzionare per ore. Tali motori sono calcolati in modo tale che il trasferimento di calore all'ambiente sia superiore al rilascio di calore del motore stesso. In questo caso, non si scalderà. Esempio: ventilazione, scala mobile o azionamento del nastro trasportatore. Breve termine - implica che il motore verrà acceso per un breve periodo durante il quale non ha il tempo di riscaldarsi alla massima temperatura, seguito da un lungo periodo durante il quale il motore ha il tempo di raffreddarsi. Esempio: azionamento dell'ascensore, rasoi elettrici, asciugacapelli.
• Resistenza dell'avvolgimento del motore. La resistenza dell'avvolgimento del motore influisce sull'efficienza del motore. Minore è la resistenza, maggiore è l'efficienza. Misurando la resistenza, puoi scoprire la presenza di un circuito di interturn nell'avvolgimento. La resistenza dell'avvolgimento del motore è di millesimi di ohm. Per misurarlo è necessario un dispositivo speciale o una tecnica di misurazione speciale.
• Massima tensione di esercizio. La tensione massima che l'avvolgimento dello statore può sopportare. La tensione massima è correlata al parametro seguente.
• Giri massimi. A volte non indicano la velocità massima, ma kv- il numero di giri del motore per volt senza carico sull'albero. Moltiplicando questa cifra per la tensione massima, otteniamo il regime massimo del motore senza carico sull'albero.
• Corrente massima. La massima corrente di avvolgimento consentita. Di norma, viene indicato anche il tempo durante il quale il motore può sopportare la corrente specificata. La limitazione di corrente massima è associata ad un possibile surriscaldamento dell'avvolgimento. Pertanto, a basse temperature ambiente, il tempo reale di funzionamento con la corrente massima sarà più lungo e nella stagione calda il motore si brucerà prima.
• Potenza massima del motore. Direttamente correlato al parametro precedente. Questa è la potenza di picco che il motore può sviluppare per un breve periodo di tempo, di solito pochi secondi. Con il funzionamento prolungato alla massima potenza, il surriscaldamento del motore e il suo guasto sono inevitabili.
• Potenza nominale. La potenza che il motore può sviluppare durante l'intero tempo di accensione.
• Angolo di avanzamento di fase (temporizzazione). L'avvolgimento dello statore ha una certa induttanza, che rallenta la crescita della corrente nell'avvolgimento. La corrente raggiungerà il suo massimo dopo un po'. Per compensare questo ritardo, la commutazione di fase viene eseguita con un certo anticipo. Simile all'accensione in un motore a combustione interna, dove la fasatura dell'accensione viene impostata tenendo conto del tempo di accensione del carburante.

Dovresti anche prestare attenzione al fatto che al carico nominale non otterrai la velocità massima sull'albero motore. kv indicato per motore scarico. Quando si alimenta il motore dalle batterie, si dovrebbe tenere conto dell'"abbassamento" della tensione di alimentazione sotto carico, che a sua volta ridurrà anche il regime massimo del motore.

I motori sono utilizzati in molti settori della tecnologia. Affinché il rotore del motore possa ruotare, è necessario un campo magnetico rotante. Nei motori a corrente continua convenzionali, questa rotazione avviene meccanicamente per mezzo di spazzole che scorrono sul collettore. Ciò provoca scintille e, inoltre, a causa dell'attrito e dell'usura delle spazzole, tali motori richiedono una manutenzione costante.

Grazie allo sviluppo della tecnologia, è diventato possibile generare elettronicamente un campo magnetico rotante, che è stato incarnato nei motori DC brushless (BLDC).

Dispositivo e principio di funzionamento

Gli elementi principali del BDPT sono:

• rotore su cui sono fissati i magneti permanenti;
• statore su cui sono installati gli avvolgimenti;
• controllore elettronico.

In base alla progettazione, un tale motore può essere di due tipi:

con disposizione interna di un rotore (inrunner)

con disposizione del rotore esterno (outrunner)

Nel primo caso, il rotore ruota all'interno dello statore e nel secondo caso il rotore ruota attorno allo statore.

motore interno utilizzato quando è necessario ottenere velocità di rotazione elevate. Questo motore ha un design standard più semplice che consente l'uso di uno statore fisso per montare il motore.

motore outrunner Adatto per coppia elevata a basso numero di giri. In questo caso, il motore è montato utilizzando un asse fisso.

motore interno alto numero di giri, bassa coppia. motore outrunner- bassa velocità, coppia elevata.

Il numero di poli nel BLDT può essere diverso. Dal numero di poli si possono giudicare alcune delle caratteristiche del motore. Ad esempio, un motore con rotore a 2 poli ha un numero di giri maggiore e una coppia ridotta. I motori con più poli hanno più coppia ma meno RPM. Modificando il numero di poli del rotore, è possibile modificare il numero di giri del motore. Pertanto, modificando il design del motore, il produttore può selezionare i parametri necessari del motore in termini di coppia e velocità.

Direzione del BDPT

Regolatore di velocità, aspetto

Utilizzato per controllare un motore brushless controller speciale - regolatore di velocità dell'albero motore corrente continua. Il suo compito è generare e fornire al momento giusto al giusto avvolgimento la tensione richiesta. Il controller per dispositivi alimentati a 220 V utilizza molto spesso un circuito inverter, in cui la corrente con una frequenza di 50 Hz viene convertita prima in corrente continua e quindi in segnali di modulazione di larghezza di impulso (PWM). Per fornire tensione agli avvolgimenti dello statore, vengono utilizzati potenti interruttori elettronici su transistor bipolari o altri elementi di potenza.

La regolazione della potenza e del numero di giri del motore avviene variando il duty cycle degli impulsi e, di conseguenza, il valore effettivo della tensione fornita agli avvolgimenti statorici del motore.

Diagramma schematico del regolatore di velocità. K1-K6 - tasti D1-D3 - sensori posizione rotore (sensori Hall)

Una questione importante è il collegamento tempestivo delle chiavi elettroniche a ciascun avvolgimento. Per garantire questo il controllore deve determinare la posizione del rotore e la sua velocità. Per ottenere tali informazioni possono essere utilizzati sensori ottici o magnetici (ad esempio, sensori di sala), così come i campi magnetici inversi.

Uso più comune sensori di sala, quale reagire alla presenza di un campo magnetico. I sensori sono posizionati sullo statore in modo tale da essere influenzati dal campo magnetico del rotore. In alcuni casi, i sensori sono installati in dispositivi che consentono di modificare la posizione dei sensori e, di conseguenza, di regolare i tempi.

I regolatori di velocità del rotore sono molto sensibili alla quantità di corrente che lo attraversa. Se si seleziona una batteria ricaricabile con un'uscita di corrente maggiore, il regolatore si esaurirà! Scegli la giusta combinazione di caratteristiche!

Vantaggi e svantaggi

Rispetto ai motori convenzionali, i motori BLDC presentano i seguenti vantaggi:

• alta efficienza;
• alte prestazioni;
• la possibilità di modificare la velocità;
• niente spazzole scintillanti;
• piccoli rumori, sia nella gamma audio che in quella alta;
• affidabilità;
• capacità di resistere a sovraccarichi di coppia;
• eccellente rapporto dimensioni/potenza.

Il motore brushless è altamente efficiente. Può raggiungere il 93-95%.

L'elevata affidabilità della parte meccanica del DB si spiega con l'utilizzo di cuscinetti a sfere e l'assenza di spazzole. La smagnetizzazione dei magneti permanenti è piuttosto lenta, soprattutto se realizzati con terre rare. Se utilizzato in un controller di protezione corrente, la durata di questo nodo è piuttosto elevata. In realtà la vita utile del BLDC può essere determinata dalla vita utile dei cuscinetti a sfere.

Gli svantaggi del BDP sono la complessità del sistema di controllo e l'alto costo.

Applicazione

Gli ambiti di BDTP sono i seguenti:

• creazione di modelli;
• la medicina;
• settore automobilistico;
• Industria petrolifera e del gas;
• Elettrodomestici;
• equipaggiamento militare.

Utilizzo DB per modelli di aerei offre un notevole vantaggio in termini di potenza e dimensioni. Un confronto tra un motore a spazzole Speed-400 convenzionale e un BDTP della stessa classe Astro Flight 020 mostra che il primo tipo di motore ha un'efficienza del 40-60%. L'efficienza del secondo motore nelle stesse condizioni può raggiungere il 95%. Pertanto, l'uso del DB consente di quasi raddoppiare la potenza della parte di potenza del modello o il suo tempo di volo.

A causa della bassa rumorosità e della mancanza di riscaldamento durante il funzionamento, i BLDC sono ampiamente utilizzati in medicina, specialmente in odontoiatria.

Nelle automobili, tali motori sono utilizzati alzavetri, tergicristalli elettrici, lavafari e comandi alzasella elettrici.

Nessun collettore e scintille a spazzola consente di utilizzare il database come elementi di chiusura nell'industria petrolifera e del gas.

Come esempio dell'uso di un DB negli elettrodomestici, possiamo notare una lavatrice con azionamento diretto del tamburo di LG. Questa azienda utilizza un BDTP di tipo Outrunner. Ci sono 12 magneti sul rotore del motore e 36 induttori sullo statore, che sono avvolti con un filo con un diametro di 1 mm su nuclei di acciaio magneticamente conduttivi. Le bobine sono collegate in serie con 12 bobine per fase. La resistenza di ciascuna fase è di 12 ohm. Il sensore Hall viene utilizzato come sensore di posizione del rotore. Il rotore del motore è fissato alla vasca della lavatrice.

Ovunque questo motore viene utilizzato negli hard disk per computer, il che li rende compatti, nelle unità CD e DVD e nei sistemi di raffreddamento per dispositivi microelettronici e non solo.

Insieme ai DU di bassa e media potenza, i BLDC di grandi dimensioni vengono sempre più utilizzati nelle industrie pesanti, marine e militari.

Database ad alta potenza progettati per la US Navy. Ad esempio, Powertec ha sviluppato un CBTP da 220 kW a 2000 giri/min. La coppia del motore raggiunge i 1080 Nm.

Oltre a queste aree, i DB vengono utilizzati nella progettazione di macchine utensili, presse, linee di lavorazione della plastica, nonché nell'energia eolica e nell'uso dell'energia delle onde di marea.

Caratteristiche

Caratteristiche principali del motore:

• potenza nominale;
• massima potenza;
• corrente massima;
• massima tensione di esercizio;
• velocità massima(o fattore Kv);
• resistenza dell'avvolgimento;
• angolo di avanzamento;
• modalità di lavoro;
• caratteristiche di peso complessive motore.

L'indicatore principale del motore è la sua potenza nominale, ovvero la potenza generata dal motore per un lungo periodo di funzionamento.

Massima potenza- questa è la potenza che il motore può dare per un breve periodo di tempo senza collassare. Ad esempio, per il motore brushless Astro Flight 020 di cui sopra, è di 250 watt.

Corrente massima. Per Astro Flight 020 sono 25 A.

Massima tensione di esercizio- la tensione che possono sopportare gli avvolgimenti del motore. L'Astro Flight 020 è impostato per funzionare da 6V a 12V.

Regime massimo del motore. A volte il passaporto indica il coefficiente Kv: il numero di giri del motore per volt. Per Astro Flight 020 Kv= 2567 giri/min. In questo caso, il numero massimo di giri può essere determinato moltiplicando questo fattore per la tensione massima di esercizio.

Generalmente resistenza dell'avvolgimento per i motori è decimi o millesimi di ohm. Per Astro Flight 020 R= 0,07 ohm. Questa resistenza influisce sull'efficienza del BPDT.

angolo di attacco rappresenta l'anticipo delle tensioni di commutazione sugli avvolgimenti. È associato alla natura induttiva della resistenza degli avvolgimenti.

La modalità di funzionamento può essere a lungo termine oa breve termine. Nel funzionamento a lungo termine, il motore può funzionare a lungo. Allo stesso tempo, il calore da esso generato viene completamente dissipato e non si surriscalda. In questa modalità, i motori funzionano, ad esempio, in ventilatori, nastri trasportatori o scale mobili. La modalità momentanea viene utilizzata per dispositivi come ascensore, rasoio elettrico. In questi casi il motore gira per un breve periodo e poi si raffredda per un lungo periodo.

Nel passaporto del motore sono indicate le dimensioni e il peso. Inoltre, ad esempio, per i motori destinati ai modelli di aeromobili, vengono fornite le dimensioni di atterraggio e il diametro dell'albero. In particolare, per il motore Astro Flight 020 vengono fornite le seguenti specifiche:

• la lunghezza è 1,75”;
• il diametro è 0,98”;
• il diametro dell'albero è 1/8”;
• il peso è di 2,5 once.

Risultati:

1. Nella modellistica, in vari prodotti tecnici, nell'industria e nella tecnologia della difesa, vengono utilizzati i BLDC, in cui un campo magnetico rotante è generato da un circuito elettronico.
2. In base al loro design, i BLDC possono essere con disposizione del rotore interno (inrunner) ed esterno (outrunner).
3. Rispetto ad altri motori, i motori BLDC presentano una serie di vantaggi, i principali dei quali sono l'assenza di spazzole e scintille, l'elevata efficienza e l'elevata affidabilità.

Un motore a corrente continua è un motore elettrico alimentato da corrente continua. Se necessario, procurarsi un motore con coppia elevata e velocità relativamente bassa. Strutturalmente, gli Inrunner sono più semplici perché lo statore fisso può fungere da alloggiamento. I dispositivi di montaggio possono essere montati su di esso. Nel caso di Outrunner, l'intera parte esterna ruota. Il motore è fissato da un asse fisso o da parti dello statore. Nel caso di una moto-ruota, il fissaggio avviene per l'asse fisso dello statore, i fili vengono portati allo statore attraverso un asse cavo il cui asse è inferiore a 0,5 mm.

Viene chiamato un motore a corrente alternata motore elettrico alimentato a corrente alternata. Esistono i seguenti tipi di motori a corrente alternata:

E' presente anche un UKD (universal commutator motor) con la funzione di modo di funzionamento sia in corrente alternata che continua.

Un altro tipo di motore è motore passo-passo con un numero finito di posizioni del rotore. Una certa posizione indicata del rotore viene fissata fornendo alimentazione agli avvolgimenti corrispondenti necessari. Quando la tensione di alimentazione viene rimossa da un avvolgimento e trasferita ad altri, si verifica un processo di transizione in un'altra posizione.

Un motore AC quando alimentato da una rete commerciale di solito non raggiunge velocità superiori a tremila giri al minuto. Per questo, quando è necessario ottenere frequenze più elevate, viene utilizzato un motore collettore, i cui ulteriori vantaggi sono la leggerezza e la compattezza pur mantenendo la potenza richiesta.

A volte viene utilizzato anche uno speciale meccanismo di trasmissione chiamato moltiplicatore, che modifica i parametri cinematici del dispositivo con gli indicatori tecnici richiesti. I gruppi collettori a volte occupano fino alla metà dello spazio dell'intero motore, quindi i motori CA sono di dimensioni ridotte e alleggeriti nel peso grazie all'uso di un convertitore di frequenza, e talvolta a causa della presenza di una rete con una frequenza aumentata fino a 400 Hz.

La risorsa di qualsiasi motore AC asincrono è notevolmente superiore a quella del collettore. È determinato stato di isolamento degli avvolgimenti e dei cuscinetti. Un motore sincrono, quando si utilizza un inverter e un sensore di posizione del rotore, è considerato un analogo elettronico di un classico motore a collettore che supporta il funzionamento in CC.

Motore DC senza spazzole. Informazioni generali e dispositivo dispositivo

Un motore CC senza spazzole è anche chiamato motore senza spazzole trifase. È un dispositivo sincrono, il cui principio di funzionamento si basa sulla regolazione della frequenza autosincronizzata, grazie alla quale viene controllato il vettore (a partire dalla posizione del rotore) del campo magnetico dello statore.

Questi tipi di controller motore sono spesso alimentati da tensione CC, da cui il nome. Nella letteratura tecnica in lingua inglese, il motore brushless è chiamato PMSM o BLDC.

Il motore brushless è stato creato principalmente per ottimizzare il qualsiasi motore a corrente continua in genere. Sono stati richiesti requisiti molto elevati all'attuatore di un tale dispositivo (soprattutto su un microdrive ad alta velocità con posizionamento preciso).

Questo, forse, ha portato all'uso di dispositivi DC così specifici, motori trifase brushless, chiamati anche BLDT. In base al loro design, sono quasi identici ai motori sincroni CA, dove la rotazione del rotore magnetico avviene in uno statore laminato convenzionale in presenza di avvolgimenti trifase e il numero di giri dipende dalla tensione e dai carichi dello statore. Sulla base di determinate coordinate del rotore, vengono commutati diversi avvolgimenti dello statore.

I motori CC senza spazzole possono esistere senza sensori separati, tuttavia a volte sono presenti sul rotore, come un sensore Hall. Se il dispositivo funziona senza un sensore aggiuntivo, allora gli avvolgimenti dello statore fungono da elemento di fissaggio. Quindi la corrente sorge a causa della rotazione del magnete, quando il rotore induce un EMF nell'avvolgimento dello statore.

Se uno degli avvolgimenti viene disattivato, il segnale indotto verrà misurato e ulteriormente elaborato, tuttavia, un tale principio di funzionamento è impossibile senza un professore di elaborazione del segnale. Ma per invertire o frenare un tale motore elettrico, non è necessario un circuito a ponte: sarà sufficiente fornire impulsi di controllo nella sequenza inversa agli avvolgimenti dello statore.

Nel VD (motore commutato), l'induttore a forma di magnete permanente si trova sul rotore e l'avvolgimento dell'indotto si trova sullo statore. In base alla posizione del rotore, si forma la tensione di alimentazione di tutti gli avvolgimenti motore elettrico. Se utilizzato in tali costruzioni del collettore, la sua funzione sarà svolta nel motore della valvola da un interruttore a semiconduttore.

La principale differenza tra motori sincroni e motori brushless è l'autosincronizzazione di quest'ultimo con l'aiuto del DPR, che determina la frequenza proporzionale di rotazione del rotore e del campo.

Molto spesso, un motore CC senza spazzole trova applicazione nelle seguenti aree:

statore

Questo dispositivo ha un design classico e ricorda lo stesso dispositivo di una macchina asincrona. La composizione comprende nucleo di avvolgimento in rame(disposto lungo il perimetro nelle scanalature), che determina il numero di fasi, e l'alloggiamento. Solitamente le fasi seno e coseno sono sufficienti per la rotazione e l'autoaccensione, tuttavia spesso il motore della valvola è realizzato trifase e anche quadrifase.

I motori elettrici con forza elettromotrice inversa in base al tipo di avvolgimento sull'avvolgimento dello statore si dividono in due tipi:

• forma sinusoidale;
• forma trapezoidale.

Nei corrispondenti tipi di motore, la corrente di fase elettrica cambia anche secondo il metodo di alimentazione sinusoidale o trapezoidale.

Rotore

Solitamente il rotore è costituito da magneti permanenti da due a otto coppie di poli, che, a loro volta, si alternano da nord a sud o viceversa.

I più comuni ed economici per la fabbricazione del rotore sono i magneti in ferrite, ma il loro svantaggio è basso livello di induzione magnetica, pertanto, i dispositivi realizzati con leghe di vari elementi di terre rare stanno ora sostituendo questo materiale, poiché possono fornire un elevato livello di induzione magnetica, che, a sua volta, consente di ridurre le dimensioni del rotore.

DPR

Il sensore di posizione del rotore fornisce un feedback. Secondo il principio di funzionamento, il dispositivo è suddiviso nelle seguenti sottospecie:

• induttivo;
• fotoelettrico;
• Sensore ad effetto Hall.

Quest'ultimo tipo è il più popolare grazie alla sua proprietà quasi assolute di inerzia e la capacità di eliminare il ritardo nei canali di feedback dalla posizione del rotore.

Sistema di controllo

Il sistema di controllo è costituito da interruttori di potenza, talvolta anche da tiristori o transistori di potenza, compreso un gate isolato, che portano alla raccolta di un inverter di corrente o di un inverter di tensione. Il processo di gestione di queste chiavi viene spesso implementato utilizzando un microcontrollore, che richiede un'enorme quantità di operazioni di calcolo per controllare il motore.

Principio di funzionamento

Il funzionamento del motore sta nel fatto che il controller commuta un certo numero di avvolgimenti dello statore in modo tale che il vettore dei campi magnetici del rotore e dello statore sia ortogonale. Con PWM (modulazione della larghezza di impulso) il controller controlla la corrente che scorre attraverso il motore e regola la coppia esercitata sul rotore. La direzione di questo momento agente è determinata dal segno dell'angolo tra i vettori. I gradi elettrici sono usati nei calcoli.

La commutazione deve essere eseguita in modo tale che Ф0 (flusso di eccitazione del rotore) sia mantenuto costante rispetto al flusso dell'indotto. Quando tale eccitazione e il flusso dell'indotto interagiscono, si forma una coppia M, che tende a far ruotare il rotore e in parallelo garantire la coincidenza dell'eccitazione e del flusso dell'indotto. Tuttavia, durante la rotazione del rotore, i vari avvolgimenti vengono commutati sotto l'influenza del sensore di posizione del rotore, per cui il flusso dell'indotto ruota verso la fase successiva.

In tale situazione, il vettore risultante si sposta e diventa stazionario rispetto al flusso del rotore, che, a sua volta, crea la coppia necessaria sull'albero motore.

Gestione del motore

Il controller di un motore elettrico DC brushless regola il momento agente sul rotore variando il valore della modulazione di ampiezza dell'impulso. La commutazione è controllata e effettuata elettronicamente, a differenza di un normale motore a corrente continua con spazzole. Sono comuni anche i sistemi di controllo che implementano la modulazione dell'ampiezza dell'impulso e gli algoritmi di regolazione dell'ampiezza dell'impulso per il flusso di lavoro.

I motori a controllo vettoriale forniscono la gamma più ampia conosciuta per il controllo automatico della velocità. La regolazione di questa velocità, oltre a mantenere il collegamento di flusso al livello richiesto, è dovuta al convertitore di frequenza.

Una caratteristica della regolazione dell'azionamento elettrico basata sul controllo vettoriale è la presenza di coordinate controllate. Sono in un sistema fisso e convertito in rotante, evidenziando un valore costante proporzionale ai parametri controllati del vettore, per cui si forma un'azione di controllo, e quindi una transizione inversa.

Nonostante tutti i vantaggi di un tale sistema, è anche accompagnato da uno svantaggio sotto forma della complessità del controllo del dispositivo per controllare la velocità in un ampio intervallo.

Vantaggi e svantaggi

Al giorno d'oggi, in molti settori, questo tipo di motore è molto richiesto, perché il motore DC brushless combina quasi tutte le migliori qualità dei motori senza contatto e di altri tipi.

Gli innegabili vantaggi del motore brushless sono:

Nonostante i significativi aspetti positivi, motore a corrente continua senza spazzole ha anche alcuni svantaggi:

Sulla base di quanto sopra e del sottosviluppo dell'elettronica moderna nella regione, molti ritengono ancora opportuno utilizzare un motore asincrono convenzionale con un convertitore di frequenza.

Motore DC brushless trifase

Questo tipo di motore ha prestazioni eccellenti, soprattutto quando si esegue il controllo tramite sensori di posizione. Se il momento di resistenza varia o non è affatto noto, e anche se è necessario raggiungerlo coppia di spunto più elevata viene utilizzato il controllo del sensore. Se il sensore non viene utilizzato (di solito nelle ventole), il controllo elimina la necessità di comunicazione cablata.

Caratteristiche del controllo di un motore brushless trifase senza sensore di posizione:

Funzioni di controllo motore brushless trifase con encoder di posizione sull'esempio di un sensore ad effetto Hall:

Conclusione

Un motore CC senza spazzole ha molti vantaggi e sarà una scelta degna per l'uso sia da parte di uno specialista che di un semplice profano.

Questo articolo descrive in dettaglio il processo di riavvolgimento di un motore elettrico brushless a casa. A prima vista, questo processo può sembrare lungo e dispendioso in termini di tempo, ma se lo guardi, un riavvolgimento del motore non richiederà più di un'ora.
Il motore ha preso il vento

materiali:
- Filo (0,3 mm)
- Vernice
- Termoretraibile (2 mm e 5 mm)

Strumenti:
- Forbici
- Pinza tagliafili
- saldatore
- Saldare e acido
- Carta vetrata (lima ad ago)
- Accendino

Passaggio 1. Preparazione del motore e del cavo.

Rimuoviamo la rondella di sicurezza dall'albero motore ed estraiamo lo statore.

Poiché un filo è avvolto su 4 denti con due conduttori, e ci sono solo 12 denti, abbiamo bisogno di tre doppi fili lunghi circa 2,5 metri. È meglio lasciare che sia con un margine che non abbastanza un paio di giri per l'ultimo dente.

Passaggio 2. Avvolgimento dei denti dello statore.

L'avvolgimento sarà suddiviso in tre fasi, in base al numero di fili. Per non confonderti nelle conclusioni dei fili, puoi contrassegnarli con pezzi di nastro isolante o patch con iscrizioni.

Non allego deliberatamente singole fotografie di ciascun dente avvolto: le combinazioni di colori diranno e mostreranno molto di più.

Filo n. 1:

Schema di avvolgimento

Filo n. 2:

Schema di avvolgimento

Filo n. 3:

Schema di avvolgimento

Passaggio 3. Collegamento dei cavi di avvolgimento.

Schema di collegamento