Brushless DC Motor-BLDC Basics-BLDC motor selection guide

พื้นฐานมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BLDC): วิธีการทํางานและวิธีปรับขนาด[ISO_3319]

พื้นฐานมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BLDC): วิธีการทํางานและวิธีปรับขนาด

คําตอบด่วน

มอเตอร์ BLDC เป็นเครื่องซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรที่มีตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ไม่ใช่แปรง จะสลับกระแสสเตเตอร์ทํางานที่ประสิทธิภาพ 85–93% เทียบกับ 75–80% สําหรับมอเตอร์แบบแปรงถ่านและสวมเฉพาะตลับลูกปืน แต่ไม่สามารถสตาร์ทด้วย DC ดิบได้: ต้องใช้ไดรเวอร์ที่ตรวจจับตําแหน่งโรเตอร์เสมอ และขีดจํากัดอุณหภูมิถูกกําหนดโดยแม่เหล็ก ไม่ใช่ฉนวน

หน้านี้ครอบคลุมว่ามอเตอร์ BLDC คืออะไร การสับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ทํางานอย่างไรทีละขั้นตอน สมการที่ควบคุมแรงบิดและความเร็ว และขีดจํากัดความร้อนที่ตัดสินว่ามอเตอร์จะอยู่รอดในสนามหรือไม่ปิดท้ายด้วยตัวอย่างการปรับขนาดที่ทํางานอย่างสมบูรณ์สําหรับล้อขับเคลื่อน AGV รวมถึงผลลัพธ์ทางคณิตศาสตร์หนึ่งรายการที่ทําให้ผู้ซื้อส่วนใหญ่ประหลาดใจ

หากคุณรู้ทฤษฎีอยู่แล้วและต้องการฮาร์ดแวร์ ช่วงมอเตอร์ DC ไร้แปรงถ่าน และการจับคู่ ตัวควบคุมมอเตอร์ ครอบคลุมเฟรม 22–120 mm ตั้งแต่ 12 V ถึง 72 V

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านคืออะไร?

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านเป็นเครื่องแม่เหล็กถาวรที่สร้างการหมุนอย่างต่อเนื่องโดยการสลับกระแสไฟฟ้าระหว่างเฟสสเตเตอร์ตามลําดับ ชื่อนี้ทําให้เข้าใจผิดเล็กน้อย การจ่ายบัสเป็น DC แต่แรงดันไฟฟ้าที่มาถึงขดลวดเป็นรูปคลื่น AC แบบสลับ — สี่เหลี่ยมคางหมูในไดรฟ์หกขั้นตอน ไซน์ในไดรฟ์เชิงสนาม ทางไฟฟ้า มอเตอร์ BLDC เป็นเครื่อง AC แบบซิงโครนัสที่มีส่วนหน้า DC

การผกผันโครงสร้างเมื่อเทียบกับมอเตอร์แบบแปรงถ่าน

การเปลี่ยนแปลงที่กําหนดคือสองส่วนของ a มอเตอร์กระแสตรงแบบแปรงถ่าน สลับสถานที่:

  • มอเตอร์แปรง: แม่เหล็กถาวรบนตัวเรือนที่อยู่กับที่ขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าบนโรเตอร์กระแสไฟฟ้าไปถึงขดลวดหมุนผ่านแปรงถ่านที่กดบนตัวสับเปลี่ยนแบบแบ่งส่วนThe stator of a brush motor is a permanent magnet
  • มอเตอร์ BLDC: แม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์ขดลวดบนสเตเตอร์ที่อยู่กับที่ไม่จําเป็นต้องมีการสัมผัสแบบเลื่อนเลยThe stator (stator) of a brushless dc motor BLDC is an energized coil, while the rotor is a permanent magnet

การผกผันนั้นขับเคลื่อนข้อได้เปรียบในทางปฏิบัติทุกอย่างการสูญเสียทองแดงเป็นแหล่งความร้อนที่โดดเด่นในมอเตอร์ขนาดเล็กและในการออกแบบ BLDC จะถูกสร้างขึ้นในสเตเตอร์ – ยึดเข้ากับตัวเรือนโดยตรงโดยมีเส้นทางการนําไฟฟ้าสั้นไปยังสภาพแวดล้อมในมอเตอร์แบบแปรงถ่านความร้อนเดียวกันจะถูกสร้างขึ้นในโรเตอร์ซึ่งเส้นทางหลบหนีเพียงทางเดียวคือการแผ่รังสีข้ามช่องว่างอากาศนี่คือเหตุผลที่มอเตอร์ BLDC ที่มีขนาดเฟรมที่กําหนดมีพิกัดต่อเนื่องสูงกว่าเทียบเท่าแปรงถ่านอย่างมากและเหตุใดความแตกต่างจึงกว้างขึ้นเมื่อเฟรมมีขนาดเล็กลง

ส่วนประกอบหลัก

  • สเตเตอร์ – แกนเหล็กซิลิกอนลามิเนตพร้อมขดลวดทองแดงสามเฟสในดาว (Wye) หรือเดลต้าเกรดการเคลือบตั้งค่าการสูญเสียกระแสวน
  • โรเตอร์ – แม่เหล็กถาวร โดยปกติจะเป็น NdFeB เผา ไม่ว่าจะติดตั้งบนพื้นผิว (SPM) หรือฝังอยู่ในเหล็ก (IPM)เกรดแม่เหล็กกําหนดเพดานอุณหภูมิสําหรับทั้งเครื่อง
  • ข้อเสนอแนะตําแหน่ง — เซ็นเซอร์ Hall-effect สามตัวที่ระยะห่างทางไฟฟ้า 120° หรือผู้สังเกตการณ์ EMF ด้านหลังแบบไม่มีเซ็นเซอร์ หรือตัวเข้ารหัส/ตัวแก้ไขสําหรับการควบคุมระดับเซอร์โว
  • ไดรเวอร์ / ESC — อินเวอร์เตอร์สามเฟสของ MOSFET หรือ IGBT หกตัว พร้อมตรรกะการควบคุมที่ตัดสินลําดับการสลับและหน้าที่ PWM
  • แบริ่ง — ชิ้นส่วนที่สึกหรอเพียงอย่างเดียวที่เหลืออยู่ และด้วยเหตุนี้จึงเป็นส่วนประกอบที่กําหนดอายุการใช้งานในขณะนี้

BLDC, PMSM และ Stepper — ขอบเขตที่แท้จริงอยู่ที่ไหน

ทั้งสามตระกูลนี้ใช้ฮาร์ดแวร์ร่วมกันและมักสับสนความแตกต่างอยู่ในรูปคลื่น EMF ด้านหลังและวิธีที่ไดรฟ์ใช้ประโยชน์จากมัน ไม่ใช่ในป้ายชื่อ

ลักษณะเฉพาะแปรง DCบีแอลดีซีพีเอ็มเอสเอ็มสเต็ปเปอร์
การสับเปลี่ยนเครื่องกลอิเล็กทรอนิกส์สี่เหลี่ยมคางหมูอิเล็กทรอนิกส์ไซน์อิเล็กทรอนิกส์วงเปิด
รูปร่างด้านหลัง EMFไม่มีสี่เหลี่ยมคางหมูไซน์ไซน์หลายขั้ว
ประสิทธิภาพทั่วไป75–80%85–93%88–95%40–70%
แรงบิดกระเพื่อมปานกลาง~14% (หกขั้นตอน)<3% (เอฟโอซี)สูงครอบงําการครอบงํา
ข้อเสนอแนะตําแหน่งไม่จําเป็นฮอลล์หรือไร้เซ็นเซอร์ตัวเข้ารหัส/ตัวแก้ไขไม่มี (สูญเสียขั้นตอน)
แรงบิดที่ความเร็วเป็นศูนย์แย่แย่โดยไม่มีตัวเข้ารหัสใช้ได้กับตัวเข้ารหัสดีเยี่ยม
ชิ้นส่วนที่สวมใส่แปรงสับเปลี่ยนตลับลูกปืนเท่านั้นตลับลูกปืนเท่านั้นตลับลูกปืนเท่านั้น

กฎการปฏิบัติ: มอเตอร์ BLDC ที่ขับเคลื่อนโดยตัวควบคุมเชิงสนาม คือ PMSM ในทุกสิ่งยกเว้นรูปคลื่น EMF ด้านหลัง และเครื่องสี่เหลี่ยมคางหมูที่ออกแบบมาอย่างดีซึ่งทํางานภายใต้ FOC ยังคงได้รับประโยชน์ส่วนใหญ่จากระลอกคลื่นฉลากบนกล่องมีความสําคัญน้อยกว่ากลยุทธ์การควบคุมที่คุณจับคู่กับมันมาก

มอเตอร์ BLDC ทํางานอย่างไรทีละขั้นตอน

การหมุนต้องการให้สนามสเตเตอร์อยู่ข้างหน้าแม่เหล็กโรเตอร์ตลอดเวลาเนื่องจากสนามสเตเตอร์ถูกสร้างขึ้นโดยขดลวดใดก็ตามที่ได้รับพลังงานและโรเตอร์เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องไดรฟ์จึงต้องเลือกขดลวดใหม่ตามตําแหน่งของโรเตอร์ในขณะนี้วงปิดนั้นเป็นการทํางานของ BLDC ทั้งหมด

ขั้นตอนที่ 1 — กําหนดตําแหน่งโรเตอร์

เซ็นเซอร์ Hall-effect สามตัวที่ติดตั้งในสเตเตอร์รายงานขั้วของแม่เหล็กโรเตอร์ที่ผ่านแต่ละอันเอาต์พุตไบนารีสามตัวสร้างสถานะที่ถูกต้องหกสถานะต่อการปฏิวัติทางไฟฟ้า (000 และ 111 เป็นรหัสความผิดปกติ) โดยให้ตําแหน่งภายใน 60° ไฟฟ้า ไดรฟ์แบบไม่มีเซ็นเซอร์จะวัด EMF ย้อนกลับที่เหนี่ยวนําในเฟสเดียวที่ปัจจุบันไม่มีพลังงานและตรวจจับการข้ามศูนย์Hall sensor detection method

ขั้นตอนที่ 2 — เลือกคู่ที่คดเคี้ยว

คอนโทรลเลอร์แมปสถานะตําแหน่งลงบนตารางการสับเปลี่ยนในการสับเปลี่ยนหกขั้นตอนสองในสามเฟสจะดําเนินการเมื่อใดก็ได้และเฟสที่สามจะลอยตัวลําดับ AB → AC → BC → BA → CA → CB ทําซ้ําหนึ่งครั้งต่อการปฏิวัติทางไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 3 — สลับอินเวอร์เตอร์

สวิตช์ไฟหกตัวซึ่งจัดเรียงเป็นฮาล์ฟบริดจ์สามตัวกําหนดเส้นทางกระแสบัสผ่านคู่ที่เลือกเฟสหนึ่งถูกดึงไปที่รางบวกหนึ่งเฟสไปยังกราวด์และเฟสที่สามถูกทิ้งไว้สามรัฐการเชื่อมต่อแบบดาวคือสิ่งที่ทําให้ประหยัด: สามสายแทนที่จะเป็นหกสายโดยมีเส้นทางกลับสําหรับเฟสหนึ่งที่อีกเฟสหนึ่งให้มา

ขั้นตอน 4 — ผลิตแรงบิด

กระแสในขดลวดที่มีพลังงานจะสร้างสนามสเตเตอร์ประมาณ 90° ทางไฟฟ้าข้างหน้าสนามโรเตอร์ เช่นเดียวกับขั้วขับไล่และขั้วตรงข้ามดึงดูด ดังนั้นโรเตอร์จึงถูกดึงเข้าหาแนวเดียวกัน แรงบิดเป็นสัดส่วนกับกระแสผ่านค่าคงที่แรงบิด:

T = เคที × ฉัน    โดยที่ T อยู่ใน N·m, Kที ใน N·m/A, I ในแอมแปร์

ขั้นตอน 5 — เลื่อนก่อนการจัดตําแหน่ง

คอนโทรลเลอร์ต้องเปลี่ยนเป็นสถานะถัดไป ก่อน โรเตอร์ถึงแนวเดียวกัน มิฉะนั้น แรงบิดจะยุบตัวลงเป็นศูนย์ที่จุดจัดตําแหน่งการสลับเร็วเกินไปยังทําให้แรงบิดอ่อนลง การสลับช้าเกินไปจะเพิ่มระลอกคลื่นและเสียงรบกวน จังหวะเวลาที่ถูกต้องคือสิ่งที่แยกมอเตอร์ที่ตีหมายเลขแผ่นข้อมูลออกจากมอเตอร์ที่ทํางานร้อนและดังบนฮาร์ดแวร์เดียวกัน

ขั้นตอน 6 — ควบคุมขนาดด้วย PWM

การสับเปลี่ยนเป็นตัวตัดสิน ซึ่ง การนําขดลวดการมอดูเลตความกว้างพัลส์ตัดสินใจ เท่าไหร่ กระแสไหลโดยปกติความถี่ PWM จะถูกตั้งค่าระหว่าง 16 และ 20 kHz — เหนือการได้ยินของมนุษย์ แต่ต่ําพอที่การสูญเสียการสลับใน MOSFET จะสามารถจัดการได้

เปรียบเทียบกลยุทธ์การควบคุม

วิธีทําความละเอียดของตําแหน่งแรงบิดกระเพื่อมค่าคอนโทรลเลอร์เหมาะที่สุดสําหรับ
หกขั้น / สี่เหลี่ยมคางหมู60° ไฟฟ้า~14%ต่ําสุดพัดลม ปั๊ม โหลดความเร็วคงที่
ไซน์ (SVPWM)ต่อเนื่อง3–6%ปานกลางไวต่อเสียงรบกวนไดนามิกปานกลาง
การควบคุมเชิงสนาม (FOC)ต่อเนื่องเวกเตอร์<3%สูงสุดเซอร์โว, หุ่นยนต์, ฉุดลาก, ช่วงความเร็วกว้าง

การควบคุมไซน์ควบคุมเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าและควบคุมขนาดกระแสทางอ้อมเท่านั้นFOC ไปไกลกว่านั้น: มันแปลงกระแสเฟสเป็นกรอบอ้างอิงที่หมุนและควบคุมส่วนประกอบที่สร้างแรงบิดและส่วนประกอบฟลักซ์อย่างอิสระโดยถือสนามสเตเตอร์ที่ 90° ไปยังสนามโรเตอร์ตลอดช่วงความเร็วทั้งหมดนั่นคือสิ่งที่ให้แรงบิดสูงสุดต่อแอมป์

ตําแหน่งที่ TMC4671 เหมาะกับ

ในอดีตบทความนี้อ้างถึง ทีเอ็มซี4671ซึ่งเป็นตัวควบคุมเซอร์โว FOC แบบครบวงจรที่มีพื้นเพมาจาก Trinamic และปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของ อุปกรณ์อนาล็อก. ใช้การควบคุมแรงบิด ความเร็ว และตําแหน่งทั้งหมดในฮาร์ดแวร์ ด้วย ADC ในตัวและอินเทอร์เฟซเซ็นเซอร์ตําแหน่ง ที่อัตราการอัปเดตลูปปัจจุบันสูงถึง 100 kHz และจะขับเคลื่อนโหลด BLDC, PMSM, สเต็ปเปอร์สองเฟส, DC แบบแปรงและวอยซ์คอยล์Germany Trinamic -TMC4671-LA

มันคุ้มค่าที่จะรู้ แต่เป็นหนึ่งตัวเลือกในบรรดาหลาย ๆ อย่าง — ชิ้นส่วนฮาร์ดแวร์ FOC ที่เทียบเคียงได้มีจําหน่ายจาก ST, TI และ Infineon และผลิตภัณฑ์ BLDC ที่มีปริมาณมากส่วนใหญ่ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ FOC ในเฟิร์มแวร์แทนตัวเลือกคอนโทรลเลอร์ควรเป็นไปตามกระแส แบนด์วิดท์ และข้อเสนอแนะที่แอปพลิเคชันต้องการ ไม่ใช่จากหมายเลขชิ้นส่วนของเราเอง 20 ตัวควบคุม BLDC 48 V ครอบคลุมแอปพลิเคชัน 200–400> W และแอ็พพลิเคชัน ภาพรวมของคอนโทรลเลอร์ แสดงรายการส่วนที่เหลือของช่วง

เซนเซอร์เทียบกับเซนเซอร์เลส

ด้านเซ็นเซอร์ฮอลล์ไร้เซ็นเซอร์ (back-EMF)
แรงบิดเริ่มต้นแรงบิดเต็มที่จากหยุดนิ่งทางลาดวงเปิด อ่อนแอและไม่แน่นอน
ความเร็วขั้นต่ําที่ใช้งานได้ศูนย์โดยทั่วไป 5–10% ของพิกัด
สายไฟ กําลังไฟ + ตัวนําสัญญาณ 3 5 ตัวนําไฟฟ้าเท่านั้น 3
ขีดจํากัดอุณหภูมิสูงฮอลล์ไอซีโดยทั่วไป 125–150°Cไม่มีเซ็นเซอร์ที่จะล้มเหลว
โหมดล้มเหลวความผิดพลาดของเซ็นเซอร์หรือสายเคเบิลทําให้มอเตอร์หยุดทํางานการสูญเสียการซิงค์ภายใต้ขั้นตอนการโหลดกะทันหัน
เหมาะที่สุดสําหรับAGV, แอคชูเอเตอร์, อะไรก็ตามที่เริ่มต้นภายใต้ภาระพัดลม ปั๊ม คอมเพรสเซอร์ หน่วยปิดผนึก

การตัดสินใจมักจะตัดสินด้วยคําถามเดียว: มอเตอร์ต้องสร้างแรงบิดที่ความเร็วหรือใกล้เป็นศูนย์หรือไม่?ถ้าใช่ ให้ใช้เซ็นเซอร์ Hall หรือตัวเข้ารหัส สายพานลําเลียงที่เริ่มโหลด รอก หรือ AGV บนทางลาดล้วนเอาชนะทางลาดเริ่มต้นแบบไม่มีเซ็นเซอร์

ข้อมูลทางวิศวกรรม: ค่าคงที่ ประสิทธิภาพ และขีดจํากัดความร้อน

สี่สมการที่สําคัญ

การตัดสินใจปรับขนาด BLDC เกือบทุกครั้งจะลดลงเป็นความสัมพันธ์เหล่านี้

จํานวนสมการสิ่งที่มันบอกคุณ
แรงบิดT = เคที · ฉันกระแสไฟที่จําเป็นสําหรับแรงบิดที่กําหนด
กลับ-EMFE = Kจ · ωแรงดันไฟฟ้าที่มอเตอร์สร้างขึ้นด้วยเหตุนี้ความเร็วสูงสุด
การแปลง Kvเคที [N·m/A]= 9.5493 / เควี [rpm/V]แปลการจัดอันดับ Kv สไตล์งานอดิเรกเป็นหน่วยวิศวกรรม
ค่าคงที่ของมอเตอร์เคม. = เคที / √รแรงบิดต่อรากที่สองของวัตต์ที่กระจายไป — การวัดคุณภาพมอเตอร์ที่แท้จริง

ข้อเท็จจริงสองประการที่นี่ทําให้เกือบทุกคนสะดุดประการแรกในหน่วย SI Kที [N·m/A]และ Kจ [V·s/rad]คือ ตัวเลขเหมือนกัน — เป็นค่าคงที่ทางกายภาพเดียวกันที่แสดงจากด้านทางกลและทางไฟฟ้าประการที่สอง Kวี เป็นสัดส่วนผกผันกับ Kทีดังนั้นหมายเลข Kv ที่สูงขึ้นหมายถึง น้อยลง แรงบิดต่อแอมป์ไม่มากมอเตอร์ Kv 1000 Kv ผลิต 0.00955 N·m/A; มอเตอร์ Kv 100 ของเฟรมเดียวกันผลิต 0.0955 N·m/A มากกว่าสิบเท่า

สําหรับเลขคณิตแรงบิดด้านโหลดที่ป้อนเข้าไปในสมการเหล่านี้ โปรดดู วิธีการคํานวณแรงบิดของมอเตอร์.

เหตุใด Kv จึงไม่กําหนดประสิทธิภาพ

นี่เป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อยที่สุดในข้อกําหนด BLDC และควรค่าแก่การพิสูจน์มากกว่าการยืนยัน

ใช้ขนาดเฟรมหนึ่งขนาดที่มีพื้นที่สล็อตคงที่และการเติมทองแดงคงที่การกรอกลับด้วยจํานวนรอบที่แตกต่างกัน N จะเปลี่ยนสองสิ่งเข้าด้วยกัน:

  • เคที เป็นสัดส่วนกับ N (การหมุนมากขึ้นการเชื่อมโยงฟลักซ์มากขึ้นต่อแอมป์)
  • R เป็นสัดส่วนกับ N² (หมุนลวดบางกว่าตามสัดส่วนมากขึ้น)

ตอนนี้คํานวณการสูญเสียทองแดงสําหรับแรงบิดเอาต์พุตคงที่ T:

ฉัน = T / Kที  →  ฉัน ∝ 1/N
ปคิว = I²R ∝ (1/N²) · N² = ค่าคงที่

การสูญเสียทองแดงคือ ไม่ขึ้นกับขดลวดและดังนั้นจึงเป็นอิสระจาก Kv. ทํางานเป็นตัวเลขกับผู้สมัคร 24 V, 60 W สองตัวที่ส่ง 0.132 N·m เดียวกัน:

พารามิเตอร์มอเตอร์ A — 300 Kvมอเตอร์ B — 1000 Kv
เคที = 9.5493 / กิโวลต์0.0318 N·m/A0.00955 N·m/A
ความต้านทานเฟส R0.500 Ω0.045 Ω
กระแสไฟสําหรับ 0.132 N·m4.15 ก13.8 ก
การสูญเสียทองแดง I²R8.6 ว8.6 ว
ค่าคงที่มอเตอร์ Kม. = เคที/√ร0.045 N·m/√W0.045 N·m/√W
ต้องให้คะแนนต่อเนื่องของคอนโทรลเลอร์≥5 ก≥15 ก

ค่าคงที่ของมอเตอร์ที่เหมือนกัน แต่ตัวเลือก Kv สูงต้องการคอนโทรลเลอร์ที่มีพิกัดสามเท่าของกระแสไฟฟ้าเนื่องจากต้นทุนอินเวอร์เตอร์หน้าตัดของตัวนําและการสูญเสียการสลับทั้งหมดตามกระแส “การอัพเกรดเป็นมอเตอร์ Kv ที่สูงขึ้นเพื่อความเร็วที่มากขึ้น” จะเพิ่มต้นทุนไดรฟ์และภาระการเดินสายไฟเป็นสามเท่าในขณะที่ให้ประโยชน์ทางความร้อนเป็นศูนย์ที่เพลา Kv เป็นตัวเลือกเกียร์ในด้านไฟฟ้าไม่ใช่อัตราส่วนประสิทธิภาพ

วิธีที่ถูกต้องในการเปรียบเทียบมอเตอร์ BLDC สองตัวบนกระดาษคือ Kม.ค่าคงที่ของมอเตอร์ไม่ขึ้นกับขดลวดและจับแรงบิดที่เครื่องผลิตต่อหน่วยความร้อน ซึ่งเป็นสิ่งที่จํากัดเอาต์พุตต่อเนื่อง

ประสิทธิภาพตามขนาดเฟรม

ประสิทธิภาพขึ้นอยู่กับขนาดอย่างมากเนื่องจากการสูญเสียทองแดงจะปรับขนาดตามพื้นที่ผิวในขณะที่เอาต์พุตจะปรับขนาดตามปริมาตรมอเตอร์ขนาดเล็กไม่สามารถเข้าถึงตัวเลขประสิทธิภาพของมอเตอร์ขนาดใหญ่ได้

เฟรม / เรตติ้งประสิทธิภาพสูงสุด BLDCเทียบเท่าแปรงการสูญเสียที่โดดเด่น
22–28 mm, <20 W70–80%55–65%ทองแดง
36–42 mm, 20–100 W80–87%68–75%ทองแดง + แรงเสียดทาน
57–80 mm, 100–500 W85–91%75–80%สมดุล
86–130 mm, 0.5–3 กิโลวัตต์89–94%78–84%เหล็ก + ลม

ข้อแม้สองประการที่ตัวเลขแคตตาล็อกไม่ค่อยสะกดออกมา ประสิทธิภาพสูงสุดเกิดขึ้นที่ประมาณ 70–80% ของแรงบิดที่กําหนด ไม่ใช่ที่แรงบิดที่กําหนดและไม่ที่โหลดเบา — มอเตอร์ที่โหลด 20% สามารถนั่ง 15 จุดด้านล่างหมายเลขพาดหัวได้อย่างง่ายดาย และตัวเลขที่อ้างถึงมักจะเป็นมอเตอร์เท่านั้นเพิ่ม 3–8% การสูญเสียอินเวอร์เตอร์สําหรับตัวเลขระบบ ระดับประสิทธิภาพสําหรับเครื่องแม่เหล็กถาวรแบบปรับความเร็วได้ถูกกําหนดไว้ใน IEC TS 60034-30-2 และ คู่มือคลาสประสิทธิภาพของมอเตอร์ อธิบายวิธีการกําหนดแบนด์ IE

ขีดจํากัดความร้อน: แม่เหล็ก ไม่ใช่ฉนวน

นี่คือกับดักเฉพาะ BLDC ที่จับวิศวกรที่มาจากเครื่องแปรงหรือเครื่องเหนี่ยวนําระดับฉนวนตาม IEC 60034-1 กําหนดขีดจํากัดการคดเคี้ยว แต่แม่เหล็กโรเตอร์มักจะยอมแพ้ก่อน

วัสดุแม่เหล็ก / เกรดอุณหภูมิในการทํางานสูงสุดต้นทุนสัมพัทธ์การใช้งานทั่วไป
NdFeB — N (มาตรฐาน)80°Cพื้นฐานพัดลมสําหรับผู้บริโภค
NdFeB — ม100°C+10%อุตสาหกรรมทั่วไป
เอ็นดีเฟบี — H120°C+20%ระบบอัตโนมัติ, AGV
เอ็นดีเฟบี — SH150°C+35%ฉุดลากเครื่องมือไฟฟ้า
NdFeB — UH / EH180–200°C+50–80%EV, ห้องเครื่องยนต์, downhole
เอสเอ็มโค250–350°C3–5×การบินและอวกาศ บรรยากาศสุดขีด
เฟอร์ไรต์250°C (ร้อน) / เย็นไม่ดี0.2×ขับเคลื่อนด้วยต้นทุน สภาพแวดล้อมสูง

อ่านว่ากับตารางฉนวนและความไม่ตรงกันนั้นชัดเจน:

ชั้นฉนวน (IEC 60034-1)อุณหภูมิที่คดเคี้ยวสูงสุดอนุญาตให้เพิ่มขึ้นที่ 40°C แวดล้อม
คลาส A105°C60 เค
คลาส E120°C75 เค
คลาส B130°C80 เค
คลาส F155°C105 เค
คลาส H180°C125 เค

มอเตอร์ที่โฆษณาด้วยฉนวนคลาส F หมายถึงความสามารถในการคดเคี้ยว 155°C หากติดตั้ง NdFeB เกรด N มาตรฐาน แม่เหล็กจะเริ่มล้างอํานาจแม่เหล็กอย่างถาวรประมาณ 80°C ซึ่งประมาณครึ่งหนึ่งของจํานวนพาดหัวข่าว ขดลวดใช้ได้ดี ค่าคงที่ของแรงบิดลดลงอย่างถาวรและมอเตอร์จะไม่ฟื้นตัว

นอกจากนี้ยังมีเอฟเฟกต์ที่ย้อนกลับได้อย่างเต็มที่ที่คุณควรจัดงบประมาณไว้การตกค้างของ NdFeB ลดลงประมาณ 0.12% ต่อ °C. การเปลี่ยนจากการทดสอบแบบตั้งโต๊ะ 20°C เป็น 100°C แบบแช่ร้อนมีค่าใช้จ่ายประมาณ 9.6% ของ Kทีดังนั้นไดรฟ์จะต้องดันกระแสไฟประมาณ 10% มากขึ้นสําหรับแรงบิดเท่ากัน ซึ่งทําให้การสูญเสีย I²R เพิ่มขึ้นประมาณ 21% และทําให้มอเตอร์ร้อนขึ้นอีก ปรับขนาดเฮดรูมปัจจุบันสําหรับสภาวะร้อน ไม่ใช่การวัดแบบตั้งโต๊ะ เมื่อแรงบิดเอาต์พุตลดลงหลังจากที่เครื่องทํางานเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง อะไรทําให้มอเตอร์กระแสตรงสูญเสียแรงบิด.

กรณีหนึ่งที่สวนทางกับสัญชาตญาณที่ควรค่าแก่การจดจํา: แม่เหล็กเฟอร์ไรต์จะสูญเสียการตกค้างเมื่อได้รับ เย็นกว่า และสามารถทนทุกข์ทรมานจากการล้างอํานาจแม่เหล็กที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ที่อุณหภูมิต่ํามอเตอร์แม่เหล็กเฟอร์ไรต์ที่ระบุไว้สําหรับโรงงานที่ร้อนอาจล้มเหลวระหว่างการทดสอบการสตาร์ทเย็นในคลังสินค้าฤดูหนาว

แอปพลิเคชั่นที่ดีที่สุดสําหรับมอเตอร์ BLDC

มอเตอร์ BLDC ได้รับค่าควบคุมเพิ่มเติมในทุกที่ที่รอบการทํางานยาวนานการเข้าถึงการบํารุงรักษาไม่ดีหรือความแม่นยําในการควบคุมเป็นเรื่องที่โหลดทํางานชั่วครู่และไม่ค่อยมีมอเตอร์แปรงถ่านมักจะเป็นคําตอบเชิงพาณิชย์ที่ถูกต้อง

multi-axis drones are used in larger power BLDC

การเคลื่อนที่ของอากาศแบบต่อเนื่อง

พัดลมระบายความร้อน เครื่องเป่าลม และชุดระบายอากาศทํางานหลายพันชั่วโมงต่อปี ดังนั้นมอเตอร์ 85% เทียบกับมอเตอร์ 70% จึงจ่ายคืนอย่างรวดเร็ว และไม่มีแปรงให้เปลี่ยนในท่อที่ไม่สามารถเข้าถึงได้พัดลม Silent-PC ฐานระบายความร้อนแล็ปท็อป และเครื่องเป่าลมความเร็วสูงเกือบจะเป็น BLDC ในระดับสากลที่เกี่ยวข้อง การใช้งานมอเตอร์เครื่องใช้ไฟฟ้า.

เครื่องมือที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่

สว่านไร้สาย ประแจผลกระทบ และไขควงไฟฟ้าย้ายไปที่ BLDC เนื่องจากรันไทม์ต่อการชาร์จถูกกําหนดโดยตรงตามประสิทธิภาพ และเนื่องจากการควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ช่วยให้พฤติกรรมของคลัตช์ ซอฟต์สตาร์ท และขีดจํากัดแรงบิดที่แม่นยําในเฟิร์มแวร์มากกว่าฮาร์ดแวร์

AGV และหุ่นยนต์เคลื่อนที่

ล้อขับเคลื่อนต้องการแรงบิดเต็มที่จากการหยุดนิ่ง การเบรกแบบสร้างใหม่ และการจับคู่ความเร็วที่แม่นยําระหว่างล้อ ซึ่งทั้งหมดนี้ต้องใช้การควบคุมอิเล็กทรอนิกส์แบบวงปิด โดยปกติแล้วสิ่งเหล่านี้จะเป็นเซ็นเซอร์ Hall หรือติดตั้งตัวเข้ารหัสและเกียร์ผ่านขั้นตอนของดาวเคราะห์ การจัดการความร้อนเป็นความล้มเหลวของสนามตามปกติ มอเตอร์ AGV ร้อนเกินไป และ กระปุกเกียร์ดาวเคราะห์ทํางานอย่างไร.

รถยนต์ไฟฟ้าและ EV ขนาดเล็ก

มอเตอร์ฮับไดรฟ์กลางและแอคชูเอเตอร์เสริมใช้ประโยชน์จากความหนาแน่นของพลังงาน BLDC และการฟื้นฟูเกรดแม่เหล็กและการออกแบบระบายความร้อนครอบงําข้อกําหนดของเรา มอเตอร์ BLDC เกรด EV ใช้เกรด SH และ UH สําหรับใต้ฝากระโปรงหน้าและงานฉุดลาก

อุปกรณ์ทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการ

ปั๊มแช่ เครื่องหมุนเหวี่ยง เครื่องมือผ่าตัด และเครื่องวิเคราะห์ต้องการ EMI ต่ํา ไม่มีการสร้างอนุภาคจากฝุ่นแปรง การทํางานที่เงียบ และอายุการใช้งานที่ยาวนานการเกิดประกายไฟด้วยแปรงเพียงอย่างเดียวทําให้มอเตอร์ที่มีแปรงถ่านไม่ได้รับคุณสมบัติจากสภาพแวดล้อมเหล่านี้จํานวนมาก

ปั๊มและโรงงาน HVAC

ชั่วโมงการทํางานประจําปีที่สูงทําให้ประสิทธิภาพเป็นเกณฑ์การซื้อหลัก และการออกแบบ BLDC แบบไร้เซ็นเซอร์ที่ปิดสนิทเหมาะกับการติดตั้งแบบเปียกหรือไม่สามารถเข้าถึงได้เกี่ยวข้องกับ น้ําเย็นและปั๊มทําความเย็นอุตสาหกรรม ไดรฟ์

การเคลื่อนไหวที่แม่นยําและหุ่นยนต์

ข้อต่อหุ่นยนต์ แกน CNC และการจัดการเซมิคอนดักเตอร์ต้องการแรงบิดต่ําและตําแหน่งที่แม่นยํา ซึ่งหมายถึง FOC บวกกับตัวเข้ารหัสเมื่อฟันเฟืองมีความสําคัญมากกว่าแรงบิด ตัวเลือกกระปุกเกียร์จะครอบงํา — ดู ฮาร์มอนิก VS แพลนเน็ตัลแวร์ และ การใช้งานกระปุกเกียร์ดาวเคราะห์ที่มีความแม่นยํา.

แอคชูเอเตอร์ที่มีพื้นที่จํากัด

ในกรณีที่ความยาวตามแนวแกนมีจํากัด BLDC แพนเค้กที่มีตัวลดในตัวมักจะเป็นเพียงสิ่งเดียวที่พอดีดู มอเตอร์เกียร์ BLDC แบบแบน และ กระปุกเกียร์ขนาดเล็ก.

วิธีเลือกมอเตอร์ BLDC: ทีละขั้นตอน

ทํางานจากโหลดย้อนกลับการเลือกมอเตอร์ก่อนแล้วจึงค้นพบโหลดเป็นลําดับที่แพงที่สุด

ขั้นตอนที่ 1 — หาปริมาณโหลด

กําหนดความเร็วเอาต์พุตที่ต้องการ แรงบิดต่อเนื่อง แรงบิดสูงสุด และรอบการทํางานที่เชื่อมต่อกันสําหรับงานที่ไม่ต่อเนื่อง ให้คํานวณแรงบิด RMS ตลอดรอบ ซึ่งไม่ใช่จุดสูงสุด แต่จะกําหนดขนาดความร้อน

ขั้นตอนที่ 2 — ตัดสินใจเลือก Direct Drive หรือ Geared

มอเตอร์ BLDC มีประสิทธิภาพที่ความเร็วสูงและไม่ดีที่ความเร็วต่ํา ต่ํากว่า 500 รอบต่อนาทีที่โหลด กระปุกเกียร์มักจะผลิตระบบที่เล็กกว่า ถูกกว่า และเย็นกว่า ดู ขับเคลื่อนโดยตรง VS มอเตอร์เกียร์ และถ้าเกียร์ ตัวลดความเร็วประเภทต่างๆ.

ขั้นตอนที่ 3 — เลือกอัตราทดเกียร์

แบ่งความเร็วพิกัดของมอเตอร์ด้วยความเร็วเอาต์พุตที่ต้องการและปัดเศษเป็นอัตราส่วนแคตตาล็อกที่ใกล้ที่สุดตรวจสอบความเร็วเอาต์พุตที่ได้อีกครั้งกับข้อมูลจําเพาะรายละเอียดวิธีการเปิดอยู่ การเลือกมอเตอร์ลดความเร็ว.

ขั้นตอนที่ 4 — สะท้อนแรงบิดกลับไปที่เพลามอเตอร์

ทีเครื่องยนต์ = ทีโหลด / (i × η). ใช้ประสิทธิภาพของกระปุกเกียร์ที่สมจริง: ประมาณ 0.95 ต่อเดือยหรือสเตจดาวเคราะห์ 0.90 สําหรับสองขั้นตอน และ 0.45–0.70 สําหรับตัวหนอนขึ้นอยู่กับอัตราส่วน

ขั้นตอน 5 — เลือกแรงดันไฟฟ้าและ kv ด้วยกัน

ความเร็วขณะไม่มีโหลดที่ต้องการหารด้วยแรงดันบัสที่มีอยู่จะให้ Kv เป้าหมาย แต่ลดทอน: มอเตอร์ที่โหลดทํางานประมาณ 10–20% ต่ํากว่าความเร็วขณะไม่มีโหลดที่แรงดันไฟฟ้าเท่ากันจากนั้นตรวจสอบกระแสที่เกิดขึ้นกับคอนโทรลเลอร์ที่คุณสามารถจ่ายได้จริง — ดังตัวอย่างการทํางานด้านล่างแสดงให้เห็น

ขั้นตอนที่ 6 — ตรวจสอบเคสระบายความร้อน

คํานวณการสูญเสียทองแดงที่แรงบิดต่อเนื่องเพิ่มการสูญเสียเหล็กและแรงเสียดทานและตรวจสอบกับมอเตอร์ความต้านทานความร้อนและสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายที่สุดยืนยันว่าเกรดแม่เหล็กเหมาะสมกับอุณหภูมิโรเตอร์ที่เกิดขึ้น ไม่ใช่แค่ระดับฉนวนเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 7 — ปรับขนาดคอนโทรลเลอร์ตามกระแสไฟต่อเนื่อง

จับคู่กระแสต่อเนื่องกระแสไฟสูงสุดแรงดันบัสและประเภทป้อนกลับตัวควบคุมมักถูกอ้างถึงในการจัดอันดับสูงสุดคุณต้องมีตัวเลขต่อเนื่องด้วยฮีทซิงค์ที่ต้องการ

ขั้นตอนที่ 8 — ยืนยันส่วนต่อประสานทางกล

เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา รูปแบบหน้าแปลน ความลึกในการติดตั้ง ประเภทคอนเนคเตอร์ และระดับ IPดู หน้าแปลนมอเตอร์คืออะไร. สําหรับสิ่งใดที่ไม่ได้มาตรฐาน การพัฒนามอเตอร์แบบกําหนดเอง เส้นทางมักจะเร็วกว่าการบังคับให้ชิ้นส่วนแคตตาล็อกพอดี

ตัวอย่างการทํางาน: ล้อขับเคลื่อน AGV

ข้อมูลจําเพาะ 80 kg AGV ที่โหลด, ล้อขับเคลื่อนสองล้อ, ล้อโพลียูรีเทน 150 mm บนคอนกรีตปิดผนึก, ความเร็วเป้าหมาย 0.8 m/s, ต้องปีนทางลาด 5%, อัตราเร่ง 0.5 m/s², บัสแบตเตอรี่ 24 V

1. บังคับที่ล้อเดียว (40 kg แชร์, Cอาร์อาร์ = 0.02):

กลิ้ง   F = 0.02 × 40 × 9.81 = 7.85 N
เกรด     F = 40 × 9.81 × 0.05 = 19.62 N
Accel     F = 40 × 0.5 = 20.0 N
รวม     F = 47.5 N

2. แรงบิดและความเร็วของล้อ (R = ม.): 0.075

ทีล้อ = 47.5 × 0.075 = 3.56 น·ม
nล้อ = 0.8 / (π × 0.15) × 60 = 101.9 รอบต่อนาที

3. อัตราทดเกียร์ จาก 3,000 rpm BLDC:

I = / = → เลือกแคตตาล็อก 3000 101.9 29.4 30:1 ดาวเคราะห์
เอาต์พุตจริง = 3000 / 30 = 100 rpm → 0.785 m/s (1.8% ต่ํากว่าเป้าหมาย ยอมรับได้)

4. แรงบิดของมอเตอร์ (ดาวเคราะห์สองขั้นตอน η = 0.90):

ทีเครื่องยนต์ = 3.56 / (30 × 0.90) = 0.132 น·ม
ปเครื่องยนต์ = 0.132 × (3000 × 2π / 60) = 41.5 ว

เฟรม 60 W ให้ระยะขอบประมาณ 1.45× ในกรณีเร่งความเร็ว ซึ่งเหมาะสมเนื่องจากการเร่งความเร็วเป็นระยะในขณะที่การกลิ้งและโหลดเกรดต่อเนื่อง

5. การตัดสินใจของ Kv ผู้สมัคร 24 V, 60 W สองตัวจะส่งมอบ 0.132 N·m และตามที่พิสูจน์แล้วข้างต้น ทั้งคู่จะกระจาย 8.6 W โดยทําเช่นนั้น ตัวเลือก 300 Kv ดึง 4.15 A และต้องการคอนโทรลเลอร์ 5 A ตัวเลือก 1000 Kv ดึง 13.8 A และต้องการ 15 คอนโทรลเลอร์ที่มีหน้าตัดของตัวนําสามเท่าและฮีทซิงค์จริง

ผลลัพธ์ที่ควรค่าแก่การติดธง: มอเตอร์ 60 W บนบัส 24 V เป็นโหลด 2.5 A-class หากคุณไขลานอย่างถูกต้อง และโหลด 14 A-class หากคุณไม่ทํา — ด้วย เหมือนกัน เอาต์พุตเพลาและ เหมือนกัน การทําความร้อนของมอเตอร์ ใน AGV นี้ งบประมาณของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขับเคลื่อนทั้งหมดจะถูกกําหนดโดยพารามิเตอร์ที่ไม่มีผลใดๆ ต่อประสิทธิภาพของมอเตอร์ระบุ Kv จากแรงดันไฟฟ้าและความเร็วที่คุณมี จากนั้นเปรียบเทียบผู้สมัครบน Kม..

ข้อผิดพลาดทางวิศวกรรมทั่วไป

1 การปรับขนาดตามแรงบิดสูงสุดแทนแรงบิด RMS

มอเตอร์ที่มีขนาดสําหรับจุดเร่งสูงสุดมักจะมีขนาดเฟรมสองขนาดที่ใหญ่เกินไปและทํางานด้วยประสิทธิภาพต่ําตลอดอายุการใช้งานส่วนใหญ่คํานวณแรงบิด RMS ตลอดรอบการทํางานสําหรับขนาดความร้อนและตรวจสอบจุดสูงสุดกับขีดจํากัดกระแสไฟของตัวควบคุมเท่านั้น

2 สมมติว่าชั้นฉนวนกําหนดเพดานความร้อน

คลาส F กล่าวว่า 155°C NdFeB เกรด N มาตรฐานระบุว่า 80°C แม่เหล็กจะกําหนดขีดจํากัด และเกินขีดจํากัดจะทําลายแรงบิดอย่างถาวรแทนที่จะค่อยๆ ขอเกรดแม่เหล็กเสมอ ไม่ใช่แค่ชั้นฉนวน

3 การถือว่าหมายเลข Kv สูงเป็นการอัปเกรดประสิทธิภาพ

Kv เป็นตัวเลือกที่คดเคี้ยว ไม่ใช่เมตริกคุณภาพ Kv ที่สูงขึ้นจะซื้อความเร็วต่อโวลต์และใช้แรงบิดต่อแอมป์ในสัดส่วนที่แน่นอนเปรียบเทียบมอเตอร์บน Kม. = เคที/√R แทน

4 การเลือกแบบไร้เซ็นเซอร์สําหรับโหลดที่เริ่มต้นภายใต้แรงบิด

ไดรฟ์แบบไม่มีเซ็นเซอร์จะลาดวนเปิดจนกว่าจะตรวจพบ EMF ด้านหลัง โดยทั่วไป 5–10% ของความเร็วที่กําหนด สายพานลําเลียง รอก หรือ AGV บนทางลาดจะหยุดชะงักหรือสูญเสียการซิงค์ในระหว่างหน้าต่างนั้น

5 การจัดอันดับคอนโทรลเลอร์ที่กระแสไฟสูงสุด

เอกสารข้อมูลคอนโทรลเลอร์นําไปสู่กระแสไฟสูงสุด ซึ่งอาจยั่งยืนได้เพียงไม่กี่วินาทีกระแสไฟต่อเนื่องที่ฮีทซิงค์จริงและสภาพแวดล้อมคือตัวเลขที่สําคัญการลดขนาดที่นี่เป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของระบบที่ทํางานบนม้านั่งและการเดินทางในตู้

6. การละเว้นความยาวของสายมอเตอร์และเอฟเฟกต์ PWM

สายมอเตอร์ที่ไม่มีฉนวนหุ้มยาวแผ่รังสีที่พื้นฐาน PWM และฮาร์โมนิก และขอบ dV/dt ที่รวดเร็วสามารถกดดันฉนวนที่คดเคี้ยวผ่านเอฟเฟกต์คลื่นสะท้อนกลับใช้สายเคเบิลหุ้มฉนวนที่ผูกมัดที่ปลายทั้งสองข้าง ให้วิ่งสั้น และอย่าเพิ่มความถี่ PWM เกินกว่าที่แอปพลิเคชันต้องการ

7. ละเลยการเลือกและการจัดตําแหน่งตลับลูกปืน

เมื่อแปรงหายไป ตลับลูกปืนจึงเป็นส่วนประกอบที่จํากัดชีวิตการเยื้องศูนย์ ความตึงของสายพานมากเกินไป หรือพรีโหลดที่ไม่ถูกต้องจะทําให้เกิดความล้มเหลวภายในไม่กี่พันชั่วโมงในมอเตอร์ที่ได้รับการจัดอันดับสําหรับ 20,000 SKFแค็ตตาล็อกโหมดความล้มเหลวเป็นข้อมูลอ้างอิงการวินิจฉัยมาตรฐาน

การแก้ไขปัญหา BLDC: ปัญหา สาเหตุ วิธีแก้ไข

ปัญหาสาเหตุที่เป็นไปได้วิธีการแก้
มอเตอร์กระตุกหรือสั่นแต่ไม่หมุนการแมปแบบ Hall-to-phase ไม่ถูกต้องมี 6 เฟส/การเรียงสับเปลี่ยน Hall ที่ถูกต้อง ทํางานผ่านมันอย่างเป็นระบบหรือเรียกใช้ไดรฟ์รูทีนตรวจจับอัตโนมัติ
วิ่งผิดทิศทางลําดับเฟสหรือลําดับฮอลล์กลับด้านสลับมอเตอร์สองเฟสใดก็ได้ และ สองบรรทัดฮอลล์ที่สอดคล้องกัน
แรงบิดจะลดลงหลังจาก 30–60 นาทีของการวิ่งการสูญเสียแม่เหล็กแบบย้อนกลับได้ที่อุณหภูมิ (−0.12%/°C) หรือการล้างอํานาจแม่เหล็กแบบย้อนกลับไม่ได้วัดอุณหภูมิเคสหากแรงบิดไม่กลับมาหลังจากระบายความร้อนแม่เหล็กจะเสียหายอย่างถาวร — ย้ายไปที่เกรดที่สูงขึ้น
ได้ยินเสียงหอนหรือคํารามภายใต้ภาระระลอกคลื่นการสับเปลี่ยนหกขั้นตอนหรือ PWM ในแถบเสียงเพิ่ม PWM เป็น 16–20 kHz; ย้ายไปที่ไซน์หรือFOC เพื่อตัดระลอกคลื่นด้านล่าง 3%
คอนโทรลเลอร์ร้อนเกินไปในขณะที่มอเตอร์เย็นอยู่Kv สูงเกินไปสําหรับการใช้งานดังนั้นกระแสไฟจึงสูงสําหรับแรงบิดที่ต้องการเลือกขดลวด Kv ล่างที่ K เดียวกันม.หรือเพิ่มการลดเกียร์และลดแรงบิดของมอเตอร์
การเดินทางกระแสเกินทุกครั้งที่สตาร์ทไม่มีทางลาดปัจจุบัน หน้าที่เต็มรูปแบบนําไปใช้กับโรเตอร์ที่อยู่กับที่เปิดใช้งานซอฟต์สตาร์ทด้วยทางลาดที่จํากัดกระแส ตรวจสอบว่าความเฉื่อยอยู่ภายในไดรฟ์การตั้งค่าการเร่งความเร็ว s
การเคลื่อนที่หยาบและฟันเฟืองต่ํากว่าความเร็ว 10%EMF ด้านหลังแบบไม่มีเซ็นเซอร์อ่อนเกินไปที่จะแก้ไขตําแหน่งเพิ่มเซ็นเซอร์ Hall หรือตัวเข้ารหัสหรือใช้ FOC กับการฉีดความถี่สูง
ประสิทธิภาพที่วัดได้ต่ํากว่าแผ่นข้อมูลการทํางานอยู่ห่างไกลจากจุดประสิทธิภาพสูงสุด หรือเปรียบเทียบตัวเลขเฉพาะมอเตอร์กับการวัดของระบบเกียร์ใหม่เพื่อให้โหลดต่อเนื่องอยู่ที่ 70–80% ของแรงบิดที่กําหนด เพิ่ม 3–8% สําหรับการสูญเสียอินเวอร์เตอร์เมื่อเปรียบเทียบ
เสียงแบริ่งปรากฏขึ้นหลังจากผ่านไปสองสามพันชั่วโมงการเยื้องศูนย์, โหลดรัศมีส่วนเกิน, การปนเปื้อนหรือพรีโหลดไม่ถูกต้องตรวจสอบการจัดตําแหน่งคัปปลิ้งและความตึงของสายพานเทียบกับขีดจํากัดการรับน้ําหนักที่ห้อยไว้อ้างถึงโหมดความล้มเหลวของตลับลูกปืนของ SKF
การทํางานที่ผิดปกติด้วยสายมอเตอร์ยาวการมีเพศสัมพันธ์ EMI เข้ากับเส้น Hall;ความเครียดของแรงดันไฟฟ้าคลื่นสะท้อนสายเคเบิลหุ้มฉนวนผูกปลายทั้งสองข้างแยกสัญญาณและเส้นทางพลังงานเพิ่มโช้คโหมดทั่วไป

คําถามที่พบบ่อย

อะไรคือความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ BLDC และมอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน?

มอเตอร์แบบแปรงถ่านมีขดลวดบนโรเตอร์และแม่เหล็กบนตัวเรือน โดยมีแปรงถ่านสลับกระแสด้วยกลไก มอเตอร์ BLDC จะย้อนกลับสิ่งนี้ — แม่เหล็กบนโรเตอร์ ขดลวดบนสเตเตอร์ — และสลับกระแสไฟฟ้าด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ โดยทั่วไปแล้ว มอเตอร์ BLDC จะ 85–93% มีประสิทธิภาพเมื่อเทียบกับ 75–80% อยู่ได้นาน 20,000+ ชั่วโมงแทน 1,000–5,000 สร้าง EMI น้อยกว่ามาก และปฏิเสธความร้อนได้ดีกว่าเนื่องจากการสูญเสียเกิดขึ้นในตัวเรือนที่อยู่กับที่ ข้อเสียของมันคือไม่สามารถทํางานได้หากไม่มีคอนโทรลเลอร์

มอเตอร์ BLDC เหมือนกับ PMSM หรือไม่?

พวกเขาเป็นเครื่องจักรซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดความแตกต่างอย่างเป็นทางการคือรูปคลื่น EMF ด้านหลัง: สี่เหลี่ยมคางหมูสําหรับ BLDC, ไซน์สําหรับ PMSM ในทางปฏิบัติขอบเขตเบลอเนื่องจากเครื่องสี่เหลี่ยมคางหมูที่ขับเคลื่อนโดยการควบคุมเชิงสนามมีพฤติกรรมคล้ายกับ PMSM เลือกตามกลยุทธ์การควบคุมและความเรียบของแรงบิดที่ต้องการมากกว่าฉลาก

มอเตอร์ BLDC จําเป็นต้องมีคอนโทรลเลอร์หรือไม่?

ใช่เสมอ การเชื่อมต่อมอเตอร์ BLDC โดยตรงกับแหล่งจ่ายไฟ DC จะให้พลังงานแก่คู่ที่คดเคี้ยวหนึ่งคู่และล็อคโรเตอร์ที่ตําแหน่งนั้น มันจะไม่หมุน คอนโทรลเลอร์ต้องทราบตําแหน่งโรเตอร์ — ผ่านเซ็นเซอร์ Hall, EMF ด้านหลัง หรือตัวเข้ารหัส — และจัดลําดับเฟสตามนั้น นี่คือเหตุผลที่ต้นทุนของระบบ BLDC สูงกว่าราคามอเตอร์เพียงอย่างเดียวที่แนะนํา

Kv หมายถึงอะไรบนมอเตอร์ BLDC?

Kv คือความเร็วขณะไม่มีโหลดเป็นรอบต่อนาทีต่อโวลต์ที่ใช้มันแปรผกผันกับค่าคงที่ของแรงบิด: Kที [N·m/A]= 9.5493 / เควี [rpm/V]มอเตอร์ Kv สูงหมุนเร็วขึ้นต่อโวลต์ แต่ให้แรงบิดน้อยกว่าตามสัดส่วนต่อแอมป์ ที่สําคัญ Kv ไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพ — สําหรับเฟรมที่กําหนด การสูญเสียทองแดงที่แรงบิดที่กําหนดจะเท่ากันโดยไม่คํานึงถึงขดลวดเปรียบเทียบมอเตอร์โดยใช้ค่าคงที่ของมอเตอร์ Kม. = เคที/√R แทน

มอเตอร์ BLDC มีอายุการใช้งานนานแค่ไหน?

เมื่อไม่มีแปรงให้สวมใส่ อายุการใช้งานจะถูกกําหนดโดยตลับลูกปืนและแม่เหล็ก มอเตอร์ BLDC อุตสาหกรรมที่ระบุไว้อย่างดีถึง 20,000–50,000 ชั่วโมง อายุการใช้งานของแบริ่ง L10 ภายใต้โหลดและการจัดตําแหน่งที่ถูกต้องโดยปกติจะเป็นตัวเลขที่ควบคุม วิธีหลักในการทําให้สั้นลงอย่างมากคือความร้อน: แม่เหล็กที่วิ่งเกินขีดจํากัดเกรดจะลดทอร์กอย่างถาวร และทุก 10°C ของอุณหภูมิขดลวดพิเศษจะทําให้อายุการใช้งานของฉนวนลดลงประมาณครึ่งหนึ่ง

มอเตอร์ BLDC สามารถทํางานโดยไม่มีเซ็นเซอร์ Hall ได้หรือไม่?

ใช่ ไดรฟ์แบบไม่มีเซ็นเซอร์จะตรวจจับ EMF ย้อนกลับในเฟสที่ไม่มีพลังงานเพื่ออนุมานตําแหน่งโรเตอร์ ช่วยประหยัดตัวนําห้าตัวและลบจุดล้มเหลว ข้อจํากัดคือที่ความเร็วต่ํา: EMF ด้านหลังเป็นสัดส่วนกับความเร็ว ดังนั้นต่ํากว่า 5–10% ของความเร็วที่กําหนดโดยประมาณ มันอ่อนเกินไปที่จะแก้ไข เซนเซอร์เลส เหมาะกับพัดลม ปั๊ม และคอมเพรสเซอร์ที่เริ่มไม่โหลด เป็นทางเลือกที่ไม่ดีเมื่อต้องการแรงบิดเต็มที่จากการหยุดนิ่ง

มอเตอร์ BLDC สามารถทนต่ออุณหภูมิเท่าไร?

ใช้ขีดจํากัดสองข้อแยกกันและขีดจํากัดที่ต่ํากว่าจะควบคุม ฉนวนที่คดเคี้ยวเป็นไปตามคลาส IEC 60034-1 — B ที่ 130°C, F ที่ 155°C, H ที่ 180°C แม่เหล็กโรเตอร์มักจะเข้มงวดกว่า: NdFeB มาตรฐานจะอยู่ด้านบนใกล้ 80°C โดยมีเกรด H, SH, UH และ EH ถึง 120, 150, 180 และ ทําไมต้องเลือก Greensky สําหรับมอเตอร์ BLDC

Greensky Power ผลิตมอเตอร์กระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านมอเตอร์เกียร์และตัวควบคุมที่ตรงกันสําหรับลูกค้า OEM ทั่วโลกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมที่กล่าวถึงข้างต้น:

  • ระบุเกรดแม่เหล็กไม่ถือว่า เราระบุเกรด NdFeB และอุณหภูมิในการทํางานในทุกใบเสนอราคา เนื่องจากดังที่แสดงด้านบนแม่เหล็ก ไม่ใช่ชั้นฉนวน มักจะกําหนดเพดานความร้อนจริง
  • คดเคี้ยวตรงกับบัสของคุณtage. แทนที่จะผลักดันสต็อก Kv เราจะหมุนไปที่การจ่ายและความเร็วเป้าหมายของคุณเพื่อให้กระแสของคอนโทรลเลอร์ลงจอดในที่ที่งบประมาณไดรฟ์ของคุณอนุญาตเฟรมจาก 22 mm ถึง 120 mm, 12 V ถึง 72 V
  • มอเตอร์ กระปุกเกียร์ และไดรฟ์จากแหล่งเดียว มอเตอร์ BLDC, กระปุกเกียร์ และ ตัวควบคุม ออกแบบมาร่วมกัน ซึ่งจะขจัดความไม่ตรงกันของอินเทอร์เฟซที่ปรากฏขึ้นเมื่อซัพพลายเออร์สามรายตรงตามข้อกําหนดของตนเอง
  • ตัวแปรที่มีเซ็นเซอร์และไม่มีเซ็นเซอร์ของเฟรมเดียวกันดังนั้นการตัดสินใจข้อเสนอแนะสามารถติดตามแอปพลิเคชันแทนรายการสต็อก
  • ครอบคลุมแบบเต็มรูปแบบที่ด้านเกียร์ — ดาวเคราะห์, เกลียว, หนอน (เอ็นเอ็มอาร์วี), ไซโคลลอยด์ และ มอเตอร์เกียร์ BLDC แบบแบน — ดังนั้นคําแนะนําจึงเป็นไปตามการคํานวณ
  • เพลา ครีบ ตัวเชื่อมต่อ และอัตราส่วนที่กําหนดเอง ผ่าน การพัฒนามอเตอร์แบบกําหนดเอง และ โออีเอ็ม/โอเอ็มเอ็ม โปรแกรม ซึ่งโดยทั่วไปจะเร็วกว่าการดัดแปลงส่วนแคตตาล็อก

ส่งโหลด ความเร็ว รอบการทํางาน แรงดันบัส และอุณหภูมิแวดล้อม แล้ววิศวกรของเราจะส่งคืนคําแนะนําที่คํานวณได้พร้อมแรงบิด กระแส และความร้อนที่แสดง ไม่ใช่แค่หมายเลขชิ้นส่วน

แหล่งข้อมูลทางเทคนิคที่เกี่ยวข้อง

ข้อมูลอ้างอิงและมาตรฐาน

ตัวเลขประสิทธิภาพ ระดับฉนวน คําจํากัดความของหน้าที่ และโหมดความล้มเหลวที่อ้างถึงข้างต้นมาจากมาตรฐานสากลที่ตีพิมพ์และเอกสารทางเทคนิคของผู้ผลิต ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแม่เหล็กและขีดจํากัดเกรดสะท้อนถึงข้อมูลซัพพลายเออร์ NdFeB เผา การได้มาของค่าคงที่ของมอเตอร์เป็นทฤษฎีเครื่องจักรมาตรฐานและสามารถทําซ้ําได้จากสมการที่กําหนดหน้านี้ดูแลโดยทีมวิศวกรของ Greensky Power และตรวจสอบกับฉบับมาตรฐานปัจจุบัน

  1. คณะกรรมาธิการไฟฟ้าระหว่างประเทศ. IEC 60034-1:2022 — เครื่องจักรไฟฟ้าแบบหมุน ส่วนที่ 1: การให้คะแนนและประสิทธิภาพ. https://webstore.iec.ch/en/publication/65446
  2. คณะกรรมาธิการไฟฟ้าระหว่างประเทศ. IEC TS 60034-30-2 — ระดับประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับความเร็วตัวแปร (รหัส IE). https://webstore.iec.ch/publication/30830
  3. คณะกรรมาธิการไฟฟ้าระหว่างประเทศ. IEC 60034-30-1 — ระดับประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับที่ทํางานด้วยสายการผลิต. https://webstore.iec.ch/publication/91195
  4. สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน / NEMA. ANSI/NEMA MG 1 — มอเตอร์และเครื่องกําเนิดไฟฟ้า. https://webstore.ansi.org/standards/nema/ansinemamg2021
  5. สมาคมผู้ผลิตไฟฟ้าแห่งชาติ. ส่วนผลิตภัณฑ์มอเตอร์และเครื่องกําเนิดไฟฟ้า. https://www.nema.org/products/pages/motor-and-generator.aspx
  6. กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ. การกําหนดภาระและประสิทธิภาพของมอเตอร์ไฟฟ้า. https://www.energy.gov/sites/prod/files/2014/04/f15/10097517.pdf
  7. สํานักงานพลังงานระหว่างประเทศ. มอเตอร์ไฟฟ้า — ระบบพลังงาน, อุตสาหกรรม. https://www.iea.org/energy-system/industry/electric-motors
  8. เอสเคเอฟ. ความล้มเหลวของแบริ่งและสาเหตุ. https://www.skf.com/group/support/bearing-failures-and-their-causes
  9. ซีเมนส์ เอจี. มอเตอร์ไฟฟ้า SIMOTICS — เอกสารทางเทคนิค. https://www.siemens.com/global/en/products/drives/electric-motors.html
  10. IEEE เอ็กซ์พลอร์. ไดรฟ์มอเตอร์กระแสตรงแบบซิงโครนัสและไร้แปรงถ่านแม่เหล็กถาวร — เอกสารทางเทคนิค. https://ieeexplore.ieee.org/document/6342334
  11. แม็กสันมอเตอร์ AG. เทคโนโลยีมอเตอร์ EC — พื้นฐานไดรฟ์ DC ไร้แปรงถ่าน. https://www.maxongroup.com/maxon/view/content/ec-technology
  12. แม็กสันมอเตอร์ AG. เอกสารทางเทคนิคเทคโนโลยีเกียร์. https://www.maxongroup.com/assets/public/caas/v1/media/112608/data/32bb5bfabd9ce7d852292f275410c997/knowledge-support-support-antriebswissen-kurz-erklaert-gear-download.pdf
  13. ฟอลฮาเบอร์. มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน — เอกสารประกอบผลิตภัณฑ์และเทคโนโลยี. https://www.faulhaber.com/en/products/brushless-dc-motors/
  14. ฟอลฮาเบอร์. ห้องสมุดความรู้ด้านเทคโนโลยีขับเคลื่อน. https://www.faulhaber.com/en/know-how/
  15. ยาสกาวะ. ดาวน์โหลดทางเทคนิคและหมายเหตุการใช้งาน. https://www.yaskawa.com/downloads/search-index
  16. อุปกรณ์อนาล็อก (Trinamic). TMC4671 — เซอร์โวคอนโทรลเลอร์ในตัวสําหรับ FOC. https://www.analog.com/en/products/tmc4671.html

Please leave your work email.

Tell Us About Your needs

Greensky power WeChat