Kā darbojas bezkontaktu DC (BLDC) motori

Ziņā ir detalizēti aprakstīta līdzstrāvas bezkontakta motoru, ko dēvē arī par BLDC motoru, darbības pamatkoncepcija.

Atšķirība starp sukotajiem un bez suku līdzstrāvas motoriem

Mūsu tradicionālajos matētajos motoros tiek izmantotas birstes, lai pārslēgtu centrālo kustīgo rotoru attiecībā pret apkārtējo kancelejas pastāvīgā magnēta statoru.

Birstes kļūst obligātas, jo rotors ir izgatavots, izmantojot elektromagnētus, kuru darbībai nepieciešama jauda, ​​bet, tā kā tam arī ir jāgriež, lietas kļūst neveiklas, un otas kļūst par vienīgo alternatīvu, lai piegādātu enerģiju rotējošajam elektromagnētiskajam rotoram.

Gluži pretēji, bezkontakta līdzstrāvas motoros vai BLDC motoros mums ir kancelejas preču centrālais stators un apkārt esošais apļveida rotors. Statoru veido elektromagnētu komplekts, savukārt rotoram ir pastāvīgi magnēti, kas visā perimetrā ir piestiprināti noteiktās aprēķinātās pozīcijās.

Hall efekta sensoru izmantošana

Mehānismam ir arī Hall efekta sensors, kas ir uzstādīts, lai nojaustu rotora un tā magnētu stāvokli attiecībā pret statora elektromagnētu un informētu datus ārējā komutācijas ķēdē, kas pēc tam kļūst atbildīga par elektromagnētu aktivizēšanu / deaktivizēšanu pie pareiza secība vai laiks, kas ietekmē rotora kustību.

Iepriekš minēto paskaidrojumu var saprast, izmantojot nākamo pamata ilustrāciju un pēc tam ar detalizētu noformējumu nākamajos attēlos.

Mēs esam iemācījušies un zinām diezgan daudz interesantu lietu par magnētiem un to, kā šīs ierīces mijiedarbojas.

Mēs zinām, ka magnēta ziemeļpols piesaista cita magnēta dienvidpolu, kamēr kā stabi atgrūž.

Kā tiek izvietoti pastāvīgie magnēti

Iepriekš redzamajā diagrammā mēs redzam disku ar iegultu magnētu tā malā (parādīts sarkanā krāsā), kas novietots tā, lai ziemeļu pols būtu vērsts uz āru, kā arī elektromagnētu, kas novietots paralēli diska apļveida malas tuvumā, un tas rada dienvidu magnētiskais lauks, kad tas ir barots.

Tagad pieņemot, ka izkārtojums ir novietots tā, kā parādīts pirmajā augšējā diagrammā, elektromagnēts ir deaktivizēts.

Šajā pozīcijā, tiklīdz elektromagnēts tiek aktivizēts ar atbilstošu līdzstrāvas ieeju, tas sasniedz un rada dienvidu magnētisko lauku, kas ietekmē velkošo spēku pār diska magnētu, kas savukārt liek diskam griezties ar nelielu griezes momentu, līdz tā pastāvīgais magnēts nonāk līnijā elektromagnēti pretēji plūsmas līnijām.

Iepriekš minētā darbība parāda pamata formātu, kādā darbojas BLDC koncepcija.

Kā BLDC motors darbojas ar zāles efekta sensoriem

Tagad redzēsim, kā faktiski iepriekšminētā koncepcija tiek īstenota, izmantojot Hall efekta sensorus, lai uzturētu nepārtrauktu kustību virs rotora.

Šis diagrammas piemērs visaptveroši izskaidro mehānismu:

Iepriekš redzamajā diagrammā mēs galvenokārt redzam vienkāršu BLDC rotora / statora izvietojumu, kur ārējais apļveida elements ir rotējošais rotors, savukārt centrālais elektromagnēts kļūst par fiksēto statoru.

Rotoram varēja redzēt, ka perifērijā ir piestiprināti pāris pastāvīgi magnēti, kuru plūsmas ietekmējošās līnijas ir dienvidu pols, centrālais stators ir spēcīgs elektromagnēts, kas paredzēts, lai ģenerētu līdzvērtīgu Ziemeļpola magnētiskās plūsmas stiprumu, ja to ieslēdz ārējā līdzstrāva.

Mēs varam arī vizualizēt zāles sensoru, kas atrodas netālu no viena no iekšējā rotora perifērijas stūriem. Zāles efekts fundamentāli uztver rotējošā rotora magnētisko lauku un padod signālu vadības ķēdei, kas atbildīga par statora elektromagnētu barošanu.

Atsaucoties uz augšējo stāvokli, mēs redzam rotora tukšo laukumu (kurā nav magnētiskā lauka), kas atrodas ciešā kontaktā ar zāles sensoru, turot to izslēgtā stāvoklī.

Šajā brīdī izslēgšanas signāls no zāles efekta informē vadības ķēdi, lai ieslēgtu elektromagnētus, kas uzreiz izraisa velkošu efektu uz rotora dienvidu polu, kas atrodas tieši ap stūri.

Kad tas notiek, dienvidu pols nolaižas strauji, radot nepieciešamo griezes momentu uz rotora, un mēģina izlīdzināties atbilstoši elektromagnēta ziemeļu polam.

Tomēr šajā laikā rotora dienvidu pols arī pievelkas zāles sensora tuvumā (kā parādīts apakšējā diagrammā), kas to nekavējoties atklāj un ieslēdz, informējot vadības ķēdi, lai izslēgtu elektromagnētus.

Elektromagnētu izslēgšanas laiks ir būtisks

Elektromagnētu izslēgšana īstajā brīdī, kā norāda halles efekta sensors, aizliedz rotora kustības apstāšanos un kavēšanu, drīzāk ļauj tai turpināt kustību caur radīto griezes momentu, līdz iepriekšējā pozīcija sāk veidoties uz augšu, un līdz zālei sensors atkal 'izjūt' rotora tukšo laukumu un tiek izslēgts, atkārtojot ciklu.

Iepriekšminētais zāles sensora pārslēgšanās atbilstoši dažādām rotora pozīcijām rada nepārtrauktu rotācijas kustību ar toķi, kas var būt tieši proporcionāls statora / rotora magnētiskajai mijiedarbībai, un, protams, zāles efekta pozicionēšana.

Iepriekš minētās diskusijas izskaidro būtiskāko divu magnētu, viena zāles sensora mehānismu.

Lai sasniegtu ārkārtīgi lielākus griezes momentus, citos augstākas efektivitātes bezkontakta motoros tiek izmantoti vairāk magnētu un elektromagnētu komplektu, kur vairāku rotora magnētu uztveršanai var redzēt vairāk nekā vienu zāles efekta sensoru, lai dažādus elektromagnētu komplektus varētu pārslēgt pie vēlamā pareizā secība.

Kā kontrolēt BLDC motoru

Līdz šim mēs esam sapratuši pamata darba koncepciju BLDC motori un uzzinājām, kā Hall sensoru izmanto motora elektromagnēta aktivizēšanai, izmantojot ārēju pievienotu elektronisko ķēdi, lai uzturētu rotora nepārtrauktu rotējošu kustību, nākamajā sadaļā mēs izpētīsim, kā faktiski darbojas BLDC vadītāja ķēde, lai kontrolētu BLDC motorus

Fiksēta statora elektromagnēta un rotējoša brīvā magnētiskā rotora ieviešanas metode nodrošina BLDC motoru lielāku efektivitāti salīdzinājumā ar tradicionālajiem sukotajiem motoriem, kuriem ir tieši pretēja topoloģija, un tāpēc motora darbībai nepieciešamas birstes. Birstes izmantošana padara procedūras salīdzinoši neefektīvas attiecībā uz ilgu kalpošanas laiku, patēriņu un izmēru.

BLDC motora trūkums

Lai gan BLDC tipi var būt visefektīvākā motora koncepcija, tam ir viens būtisks trūkums, ka tā darbībai ir nepieciešama ārēja elektroniskā shēma. Tomēr, parādoties moderniem IC un jutīgiem Hall sensoriem, šis jautājums, šķiet, ir diezgan niecīgs, salīdzinot ar šīs koncepcijas augsto efektivitātes pakāpi.

4 magnēta BLDC draiveris

Šajā rakstā mēs apspriežam vienkāršu un pamata vadības ķēdi četru magnētu, viena halles sensora tipa BLDC motoram. Motora darbību var saprast, atsaucoties uz šādu motora mehānisma diagrammu:

Iepriekš redzamajā attēlā parādīts BLDC motora pamata izkārtojums, kurā divi pastāvīgo magnētu komplekti pāri ārējā rotora perifērijai un divi centrālā elektromagnēta komplekti (A, B, C, D) kā stators.

Lai ierosinātu un uzturētu A, B vai C rotācijas griezes momentu, D elektromagnētiem jābūt aktivizētā stāvoklī (nekad kopā) atkarībā no rotora magnēta ziemeļu / dienvidu polu stāvokļa attiecībā pret aktivētajiem elektromagnētiem.

Kā darbojas BLDC motora draiveris

Lai būtu precīzi, pieņemsim pozīciju, kas parādīta iepriekšminētajā scenārijā, ar A un B ieslēgtā stāvoklī tā, ka A puse tiek barota ar dienvidu polu, bet B pusē - Ziemeļpols.

Tas nozīmētu, ka puse A radīs vilkšanas efektu pāri kreisajam zilajam ziemeļpolam un atgrūdošo efektu labajā statora dienvidu polā, līdzīgi puse B vilktu apakšējo sarkano dienvidu polu un atvairītu ziemeļu augšdaļu. Pēc tam var pieņemt, ka viss process iespaidīgi kustas pulksteņrādītāja virzienā pa rotora mehānismu.
Pieņemsim arī, ka iepriekšminētajā situācijā Hall sensors ir deaktivizēts, jo tas var būt 'dienvidu pola aktivēta' Hall sensora ierīce.

Iepriekš minētais efekts mēģinātu izlīdzināt un piespiest rotoru tā, lai dienvidi nofiksētos aci pret aci ar B pusi, savukārt ziemeļu pols ar A pusi, tomēr, pirms šī situācija spēj notikt, Hall sensors tiek novietots tiešā tuvumā rotora augšējā dienvidu pola nobīde, un, kad tas tikai pāriet caur Hall sensoru, tas ir spiests ieslēgties, nosūtot pozitīvu signālu uz pievienoto vadības ķēdi, kas uzreiz reaģē un izslēdz A / B elektromagnētus un ieslēdz C D, pārliecinoties, ka rotora moments pulksteņrādītāja kustības virzienā atkal tiek izpildīts, saglabājot nemainīgu rotora griezes momentu.

Pamata BLDC draivera shēma

Iepriekš izskaidroto elektromagnētu pārslēgšanu, reaģējot uz Hall sensora iedarbināšanas signālu, var vienkārši īstenot, izmantojot šādu vienkāršu BLDC vadības ķēdes ideju.

Ķēdei nav nepieciešams daudz paskaidrojuma, jo tā pārāk pamata, Hall sensora ieslēgšanas situācijās, BC547 un savienotais TIP122 tiek attiecīgi ieslēgts, kas savukārt ieslēdz attiecīgos elektromagnētu komplektus, kas piestiprināti visā to kolektorā un ir pozitīvi. , Hall sensora izslēgšanās periodos BC547 / TIP122 pāris tiek izslēgts, bet kreisais kreisais TIP122 tranzistors tiek ieslēgts, aktivizējot pretējās elektromagnēta kopas.

Situācija tiek mainīta pārmaiņus, nepārtraukti, kamēr tiek lietota jauda, ​​saglabājot BLDC rotāciju ar vajadzīgajiem griezes momentiem un impulsu.