Бесщеточные двигатели: Бесщеточный двигатель постоянного тока купить в москве, безщеточный двигатель

Содержание

Почему бесщеточные электродвигатели набирают популярность?

Все больше самых различных моделей электроинструментов применяют на себе бесщеточные электродвигатели. Дело доходит даже до отбойных молотков

Прогресс не стоит на месте, то и дело внедряются новые разработки, благодаря которым техника становится лучше и совершеннее. Так, на смену классических электрических двигателей постепенно приходят бесщеточные (вентильные). Стоит подробнее рассказать о том, по какому принципу они работают, чем отличаются от обычных и в чем их превосходят.

Принцип работы бесщеточного двигателя

В бесщеточном двигателе щеточно-коллекторный узел заменен полупроводниковым коммутатором. Он работает за счет электрических приводов, которые создают магнитное вращающееся поле. Это конструкция нового типа, в которой обмотки на статоре или элементах ротора нет. Разработка такого двигателя – результат использования материалов с большой коэрцитивной силой и уровнем магнитного насыщения, позволяющим получить сильное магнитное поле.


Отсутствие обмотки ротора и механических коммутационных элементов – те технические решения, которые позволяют создавать надежные двигатели по доступной цене. Эти решения существенно упрощают сам процесс их изготовления.

Бесщеточный двигатель может работать как на переменном, так и на непрерывном токе. В случае с непрерывным током он похож на коллекторный двигатель, но у последнего более сложная конструкция, так как основа непременно содержит электронный коммутатор.

Характерные особенности и преимущества бесщеточных двигателей

Бесщеточный двигатель имеет функционал щеточного, но превосходит его по ряду параметров. Единственным его недостатком можно назвать то, что по стоимости он пока превосходит аналоги с классическим мотором, но этот момент в полной мере компенсируется большим перечнем достоинств устройства. Основные преимущества механизма:

  • эффективность;
  • при намагничивании нет изменений, как и при утечке тока;
  • энергонасыщенность;
  • скорость вращения и вращающий момент полностью соответствуют;
  • большой диапазон смены частоты вращения;
  • скорость не зависит от центробежной силы;
  • нет узлов, которые нужно часто обслуживать;
  • в конструкции применяются легкие и небольшие магниты;
  • не нужны коммутатор и обмотка возбуждения.

Сферы применения бесщеточных двигателей

Вентильные двигатели постоянного тока, как правило, применяются для оборудования с мощностью не выше 5 кВт. Для оборудования мощнее использовать такие двигатели нецелесообразно. Постоянные магниты в бесщеточных моторах очень чувствительны к воздействию мощных полей и высоких температур, что нехарактерно для щеточных и индукционных аналогов.

Бесщеточные двигатели надежны и хорошо управляемы, поэтому они используются повсеместно, как для мелких механизмов, так и для крупных. Они применяются в автомобильных приводах, электрических мотоциклах, компьютерах, электроинструменте, бытовой технике. Двигатели очень востребованы в промышленности, авиационной технике. Благодаря отсутствию коллекторного узла такие двигатели можно использовать даже в опасных условиях, местах с повышенным уровнем влажности.

Metabo выходит на новый уровень, внедряя бесщеточные двигатели в свою технику

Компания Metabo летом 2019 года презентовала широкой аудитории инновационную для отечественного рынка серию отбойных молотков и сетевых перфораторов SDS-Max. Устройства этой линейки оснащены бесщеточными двигателями, что выгодно отличает их от большинства аналогов. В сетевом инструменте такие двигатели пока применяются не слишком часто, особенно если инструмент очень мощный.


Сетевые инструменты с бесщеточными двигателями обладают всеми теми же преимуществами, что и аккумуляторные инструменты. Ключевые достоинства:

  1. Бесколлекторная схема повышает КПД мотора. Если сравнить бесщеточный перфоратор Metabo с обыкновенным, то при равном потреблении сетевой мощности оборудование Metabo будет меньше греться и выполнит больше функций.
  2. Высокая надежность. Инструмент с вентильным двигателем имеет более длительный срок эксплуатации, чем обычный, и не нуждается в частом обслуживании. В нем не нужно будет менять щетки, поэтому расходы на ремонт и обслуживания будут существенно снижены. По технике с высоким уровнем вибрации, как отбойные молотки и перфораторы, преимущество отсутствия щеток в двигателе особенно заметно. Из-за колебаний, однозначно возникающих при долблении и бурении, срок службы щеток в разы сокращается. Бесщеточным перфораторам и отбойным молоткам Metabo это не грозит.
  3. Частоту вращения мотора легко регулировать и поддерживать на необходимом уровне, даже при увеличении нагрузки, перепадах напряжения, ухудшении формы напряжения. Бесщеточные перфораторы и отбойные молотки Metabo будут высокопроизводительны даже при эксплуатации в сложных условиях.

Бесщеточные двигатели обладают массой преимуществ, потому сфера их применения необычайно широка, они используются даже в космической промышленности и ракетостроении. Работающие на таких моторах механизмы с каждым днем становятся популярнее в самых разных сферах.

Бесщеточные двигатели | PureLogic R&D

  • Статьи
  • Комплектующие станков с ЧПУ - электроника, мехатроника, двигатели

Бесщеточные двигатели работают от постоянно поступающего электрического тока. Их цена значительно выше, чем цена стандартного электродвигателя либо прибора с щетковым мотором. Но это окупается тем, что бесщёточный электродвигатель имеет значительные преимущества в работе. Например, обладает более высокой производительностью, меньше, чем щеточные двигатели схожих размеров, подвержен износу.

Зачастую такой инструмент используют на предприятиях, где есть необходимость в более точном контроле скорости, например, при работе с лазерными принтерами, компьютерами и прочими устройствами.

Бесщеточные электродвигатели имеют несомненные преимущества:

  • При работе этот вид электродвигателей остается более холодным, чем схожие с ним двигатели переменного тока;

  • Благодаря этому удаётся обеспечивать более длительную работу подшипника вентилятора;

  • Все бесщеточные двигатели оснащены эффектом датчика Холла, обеспечивающим изменение направления тока. Это способствует передаче удобного сигнала тахометра;

  • Такой двигатель обеспечивает наиболее точный контроль скорости. Благодаря отсутствию искрообразования прибор может использоваться в работе с топливом и летучими химическими веществами.

  • При работе бесщеточный двигатель практически бесшумен, это позволяет использовать его в разнообразном оборудовании.

Современный бесщеточный электродвигатель обладает немалым диапазоном мощностей, он варьируется от долей ватт до киловатт. Среди его достоинств также то, что он имеет широкий диапазон изменения частоты вращения, его можно использовать в агрессивной и взрывоопасной среде. Кроме того, этот двигатель имеет высокие энергетические показатели и длительный по сравнению со щеточными электродвигателями срок службы.

Данный прибор, как и все, имеет свои недостатки. Например, его система управления слишком сложна, а электродвигатели дорого стоят.

Поэтому более рациональным для многих является использование асинхронного двигателя, оснащенного преобразователем частоты. Однако недостатки всё же компенсируются значительными преимуществами.


Превосходство бесщёточных двигателей - Greenworks Russia

Бесщёточные двигатели постоянного тока имеют множество преимуществ. Прежде всего, в них меньше изнашивающихся или ломающихся деталей, чем в двигателе с щетками. Поэтому он надёжнее, дешевле в обслуживании и требуют меньше или вовсе не требуют технического обслуживания.

Устройство практически не нагревается, что увеличивает его производительность. Бесщёточные моторы обладают КПД до 90%, щеточные — до 70%, а бензиновые — порядка 15% (остальная энергия тратится на нагрев). Нет трения — нет потери мощности, которая сопоставима с мощностью бензинового двигателя. Трение отсутствует, температурных перепадов мало — практически полное отсутствие износа продлевает жизнь мотора. Это снижает стоимость обслуживания и увеличивает срок жизни инструмента. 

Бесщеточные моторы работают очень тихо. Использовать такую технику комфортно, а соседям при этом спокойно. Высокоэффективное использование энергии позволяет устройству дольше работать от аккумулятора, чем его аналогу со щеточным двигателем. Реже требуется зарядка, что сэкономит вам время и электроэнергию.

Преимущества бесщёточного двигателя:

  • Бесщёточный двигатель может в считанные секунды развить максимальную скорость оборотов за счёт своего строения.
  • В работе не подвержен перегреву, а даже наоборот — остаётся достаточно холодным.
  • Невысокая температура гарантирует длительность работы подшипника вентилятора.
  • Главным преимуществом является, что у бесщёточных двигателей отсутствует искрообразование. Это позволяет использовать его в работе с летучими химическими составами, пылью, грязью и водой.
  • Большим и главным плюсом является бесшумная работа двигателя.
    Поэтому его стараются использовать в разных устройствах.
  • Отсутствие щеточно-коллекторного узла продлевает срок службы устройства.

БЕЗ ТЕХОБСЛУЖИВАНИЯ

БОЛЬШОЙ КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ

БОЛЬШЕ СКОРОСТИ

Бесщёточный двигатель не требует или почти не требует техобслуживания

Нет выхлопных газов, нет токсичных выбросов

Без щёток — меньше трения, двигатель вращается быстрее

МЕНЬШЕ НАГРЕВ

БЕЗ ИСКРЕНИЯ

КОМПАКТНЫЙ ДИЗАЙН

Нет щёток — значит нет трения, т.е. двигатель меньше нагревается, что увеличивает производительность

Благодаря отсутствию трения скорость и крутящий момент ещё больше

Бесщёточные двигатели более компакты


Бесколлекторный двигатель постоянного тока: особенности и принцип работы

Как работает бесколлекторный двигатель?

Бесколлекторный двигатель постоянного тока имеет на статоре трёхфазную обмотку, и постоянный магнит на роторе.

Вращающееся магнитное поле создаётся обмоткой статора, при взаимодействии с которым магнитный ротор приходит в движение. Для создания вращающегося магнитного поля на обмотку статора подаётся система трёхфазных напряжений, которая может иметь различную форму и формируется различными способами. Формирование питающих напряжений (коммутация обмоток) для бесколлекторного двигателя постоянного тока производиться специализированными блоками электроники – контроллером двигателя. 

Заказать бесколлекторный двигатель в нашем каталоге

В простейшем случае обмотки попарно подключаются к источнику постоянного напряжения и по мере того как ротор поворачивается в направлении вектора магнитного поля обмотки статора производится подключение напряжения к другой паре обмоток. Вектор магнитного поля статора при этом занимает другое положение и вращение ротора продолжается. Для определения нужного момента подключения следующих обмоток используется датчик положения ротора, чаще других используются датчики Холла. 


Возможные варианты и специальные случаи

Выпускаемые сейчас бесколлекторные двигатели могут иметь самую разную конструкцию. 

По исполнению статорной обмотки можно выделить двигатели с классической обмоткой, намотанной на стальной сердечник, и двигатели с полой цилиндрической обмоткой без стального сердечника. Классическая обмотка обладает значительно большей индуктивностью, чем полая цилиндрическая обмотка, и соответственно большей постоянной времени. Из-за этого с одной стороны, полая цилиндрическая обмотка допускает более динамичное изменение тока (а, следовательно, и момента), с другой стороны при работе от контроллера двигателя, использующего ШИМ-модуляцию невысокой частоты для сглаживания пульсаций тока, требуются фильтрующие дроссели большего  номинала (а соответственно и большего размера). Кроме того, классическая обмотка, как правило, имеет заметно больший момент магнитной фиксации, а также меньший КПД, чем полая цилиндрическая обмотка.


Ещё одно отличие, по которому разделяются различные модели двигателей – это взаимное расположение ротора и статора – существуют  двигатели с внутренним ротором и двигатели с внешним ротором. Двигатели с внутренним ротором, как правило, имеют более высокие скорости и меньший момент инерции ротора, чем модели с внешним ротором. Благодаря этому двигатели с внутренним ротором имеют более высокую динамику. Двигатели с внешним ротором часто имеют несколько больший номинальный момент при том же наружном диаметре двигателя. 

Отличия от других типов двигателей

Отличия от коллекторных ДПТ. Размещение обмотки на роторе позволило отказаться от щёток и коллектора и избавиться тем самым от подвижного электрического контакта, который значительно снижает надёжность ДПТ с постоянными магнитами. По этой же причине  скорость у бесколлекторных двигателей, как правило, значительно выше, чем у ДПТ с постоянными магнитами. С одной стороны это позволяет увеличить удельную мощность бесколлекторного двигателя, с другой стороны не для всех применений такая высокая скорость является действительно необходимой

Отличия от синхронных двигателей с постоянными магнитами. Синхронные двигатели с постоянными магнитами на роторе очень похожи на бесколлекторные ДПТ по конструкции, однако есть и ряд различий. Во-первых термин синхронный двигатель объединяет в себе много различных видов двигателей, часть из которых предназначены для непосредственной работы от стандартной сети переменного тока, другая часть (например синхронные серводвигатели) может работать только от преобразователей частоты (контроллеров двигателей). Бесколлекторные двигатели, хотя и имеют на статоре трёхфазную обмотку, не допускают непосредственную работу от сетевого напряжения, и обязательно требуют наличия соответствующего контроллера. Кроме того синхронные двигатели предполагают питание напряжением синусоидальной формы в то время как бесколлекторные двигатели допускают питание переменным напряжением ступенчатой формы (блочная коммутация) и даже предполагают его использование в номинальных режимах работы.

Когда нужен бесколлекторный двигатель?

Ответ на этот вопрос достаточно прост – в тех случаях, когда он имеет преимущество перед остальными типами двигателей. Так, например, практически невозможно обойтись без бесколлекторного двигателя в применениях, где требуются большие скорости вращения: свыше 10000 об/мин. Оправдано применение бесколлекторных двигателей также и в тех случаях, когда требуется высокий срок службы двигателя. В тех случаях, когда требуется применять сборку из двигателя с редуктором, однозначно оправдано применение низкоскоростных бесколлекторных двигателей (с большим числом полюсов). Высокоскоростные бесколлекторные двигатели в этом случае будут иметь скорость выше, чем предельно допустимая скорость редуктора, и по этой причине не будет возможности использовать их мощность полностью. Для  применений, где требуется максимально простое управление двигателем (без использования контроллера двигателя) естественным выбором будет коллекторный ДПТ. 

С другой стороны, в условиях повышенной температуры или повышенной радиации проявляется слабое место бесколлекторных двигателей – датчики Холла. Стандартные модели датчиков Холла имеют ограниченную стойкость к радиации и диапазон рабочих температур. Если в подобном применении всё же имеется необходимость использовать бесколлекторный двигатель, то неизбежными становятся заказные исполнения с заменой датчиков Холла на более стойкие к указанным факторам, что увеличивает цену двигателя и сроки поставки.

Рассказываем все о бесщёточных электродвигателях DIGIPRO

Бесщёточные двигатели DigiPro надёжнее и эффективнее, чем традиционные моторы постоянного тока. Они используются в бытовой и садовой технике, в электроинструменте.

Бесщёточные (вентильные) моторы сочетают в себе надёжность электрических машин переменного тока с хорошей управляемостью двигателей постоянного тока (ДПТ). Они лишены изъянов, связанных со щёточно-коллекторным узлом (ЩКУ), таких как плохой теплоотвод якоря, износ щёток, искрение, помехи и прочее, более просты в обслуживании.

В англоязычной литературе такие изделия рассматривают в составе электропривода под аббревиатурой BLDC (Brushless Direct Current Motor). По конструкции они напоминают ДПТ, вывернутый наизнанку: обмотки расположены на статоре, а полюса-магниты – на роторе. Вместо ЩКУ – бесконтактный вентильный переключатель – электронный ключ.


Система управления включает микроконтроллер и автономные инверторы. На ротор устанавливают один или несколько датчиков (обычно элементы Холла), которые отслеживают его положение и передают информацию на контроллер. Последний регулирует положение транзисторов (иногда тиристоров), подающих напряжение на нужные обмотки. В результате создается вращающее магнитное поле, и вал приходит в движение.

Отсутствие щёток и коллектора даёт следующие преимущества:

  • Возможность использования в агрессивных и взрывоопасных средах
  • Компактные размеры
  • Более высокая перегрузочная способность по крутящему моменту
  • Высокие технические показатели (КПД от 90 %, коэффициент мощности от 0,95)
  • Наработка на отказ составляет 10 тысяч часов и более
  • В идеале срок службы ограничен только ресурсом подшипников
  • Расширенный диапазон регулировки частоты оборотов
  • Вентильная коммутация допускает значительное напряжение между выводами (до нескольких киловольт)
  • Отсутствие скользящих контактов и узлов, требующих обслуживания
  • Меньше электрические потери

Как создавались бесщёточные двигатели

Бесколлекторные машины – это сравнительно новая страница в истории. Впервые они заявили о себе в 60-х годах XX века, благодаря прогрессу полупроводниковых технологий. Второй этап развития начался после 1980 года, когда усовершенствовались постоянные магниты.

В 2000-х такие двигатели начали приходить на рынок электроинструмента. Также они востребованы в бытовой и компьютерной аппаратуре (кулеры, floppy, CD/DVD, HDD и др. ), медицине, авиационной и космической промышленности, на производстве – везде, где необходима надёжность и точность.

Инструмент для садовода и домашнего мастера

Эффективные и надёжные бесщёточные двигатели, построенные на технологии DigiPro, нашли применение в садовой технике и электроинструменте компании Greenworks Tools. Для огорода, ухода за приусадебным участком, ремонтных или отделочных работ рекомендуется приобрести:

  • Триммеры
  • Высоторезы
  • Воздуходувки
  • Компрессоры
  • Газонокосилки
  • Культиваторы
  • Снегоочистители
  • Сучкорезы
  • Шуруповёрты
  • Дрели

Техника проста в эксплуатации, экологична, отличается низким уровнем вибрации и шума, не нуждается в дополнительном уходе. Срок службы гораздо выше, чем у оборудования с обычным электроприводом. В качестве источника питания применяются литий–ионные аккумуляторы напряжением от 24 В до 82 В, которое безопасно для человека.

что лучше для Ваших нужд?

24.04.2019

Поначалу бесщеточный мотор может показаться маркетинговой уловкой, чтобы поднять цену инструмента, не добавляя ничего лишнего. Не информированный пользователь может задаться вопросом, платят ли они за что-то, что им мало поможет во время работы, и поскольку основной принцип, который позволяет работать обоим моторам, одинаков, некоторые могут подумать, что нет никакой разницы.

Как бесщеточные, так и щеточные двигатели используют постоянные магниты и электрические катушки для создания движения в инструментах. Хотя мы не будем углубляться в технические характеристики, мы дадим Вам достаточно информации, чтобы понять, почему один двигатель в большинстве случаев намного лучше, чем другой. После прочтения данной статьи Вы узнаете, когда выбирать каждый двигатель и почему.

Бесщеточный инструмент профи
Бесщеточные инструмент являются новым типом инструмента. Они используют другую технику для превращения электроэнергии в механическое движение, которое не требует физического контакта между неподвижной и вращающейся частями. Первое большое преимущество заключается в том, что внутри двигателя гораздо меньше трения. Любой, кто работал с движущимися частями, может сказать Вам, что меньшее трение означает меньшую потерю тепла, что приводит к меньшему объему технического обслуживания.

Поскольку он не создает столько тепла, это более эффективный инструмент. Это означает, что Вы можете получить более длительное время автономной работы от батареи того же размера или такое же время автономной работы от меньшей и более легкой батареи.
В двигателе бесщеточного инструмента меньше физических частей, поэтому он будет немного легче и меньше, чем модель той же мощности, в которой используются щеточные двигатели.

Одним из больших преимуществ бесщеточных моторов является то, что они могут «ощущать», насколько усердно они работают, и снижать энергопотребление, если они способны поддерживать свою скорость на более низкой мощности. Это означает, что Вы сможете продлить срок службы батареи. И не волнуйтесь, он знает, как повысить мощность, когда это необходимо, и достаточно отзывчив, чтобы Вы не заметили изменений.

Бесщеточные инструменты минусы
Учитывая все эти положительные моменты, Вы можете подумать, что нет никаких оснований для того, чтобы не использовать бесщёточный двигатель. Мы в целом согласны с этими позициями, но это не значит, что бесщеточный мотор без изъянов.

Самая большая проблема с бесщеточными инструментами заключается в том, что они стоят больших денег. Отчасти это связано со сложностью технологии внутри, но большая часть увеличения цены связана с тем фактом, что это новейшие дрели на рынке, и производители могут брать больше за новейшие продукты.

С технической стороны, более высокая цена обусловлена необходимыми дополнительными деталями. Датчик, который знает, как включить или выключить питание в зависимости от сложности текущих задач, увеличивает цену. Вы не можете пропустить эту часть, потому что двигатель должен точно включать и выключать электрические катушки синхронно с магнитами и вращающейся частью инструментов. Они должны со временем дешеветь, хотя сейчас они все еще стоят дорого.

Хорошая новость заключается в том, что, несмотря на более высокие цены, бесщеточные инструменты, как правило, стоят дороже, из-за их превосходных характеристик.

Щеточные инструменты профи
Самое лучшее в щеточных инструментах заключается в том, что, несмотря на их повышенные потребности в обслуживании, их обычно легче обслуживать, когда они в этом нуждаются. Большинство проблем, которые у Вас возникнут с щеточным двигателем, можно исправить, заменив щетки, поскольку большинство проблем, которые у Вас возникнут, будут связаны с щётками, которые изношены после длительного использования.

Поскольку эта технология существует на рынке в течение длительного времени, Вы можете найти множество руководств, которые проведут Вас через процесс замены щетки. Если Вы не хотите делать это самостоятельно, то Ваш дружелюбный мастер по ремонту инструментов исправит данную проблему. Если сломается бесщеточный двигатель, Вам, вероятно, лучше заменить всю конструкцию, чем пытаться починить двигатель.

Другим большим плюсом является то, что они стоят дешевле, чем бесщеточные дрели. Если Вам нужна новая модель инструмента и Вы не можете заплатить максимальную цену за бесщеточную модель, то Вы не потеряете слишком много, вкладывая деньги в щеточный инструмент который стоит дешевле. Хотя у Вас не будет такой же эффективности, особенно в модели с батарейным питанием, Вы сможете получить из нее такую же максимальную мощность.

Щеточные инструменты минусы
К сожалению, щеточные инструменты не очень эффективны. Они всегда стараются работать на максимальных оборотах, пока Вы нажимаете на спусковой крючок, поэтому Вы не получите той же эффективности от инструментов, которая достигается с безщеточным двигателем.

Однако гораздо более серьезная проблема заключается в том, что щёточные двигатели широко используют свои щетки. Щетки физически соприкасаются с токонесущими проводами. Это трение является источником большого количества тепла, которое способствует быстрому износу щеток. Проблема настолько серьезна, что некоторые производители включили дополнительные щетки с новыми инструментами, чтобы Вы могли заменить их дома.

Они также изнашиваются намного быстрее, если песок или пыль попадают в моторный отсек. Если у дрели нет хороших фильтров, мелкие частицы могут осесть на щетках, что приводит к их более быстрому износу. Это проблема, если Вы собираетесь сверлить в пыльных материалах или работать в помещениях с большим количеством древесной стружки.

По мере ускорения они также теряют крутящий момент, что звучит очень плохо, но повлияет только на небольшое количество пользователей, которые постоянно используют свой инструмент вблизи его верхнего предела, что является признаком того, что им следовало инвестировать в более мощный инструмент.

Заключение
Мы надеемся, что эта статья помогла Вам понять разницу между инструментами, в которых используется бесщеточный мотор, и инструментами, в которых используется щеточный мотор. Как видите, между ними есть существенные различия. Если Вы все еще не уверены, какой вид подходит Вам, важно подумать о том объеме работ, который Вы хотите проделывать.

Если Вы собираетесь работать с инструментом с питанием от батареи, тогда стоит приобрести бесщеточную версию. Двигатель в этих инструментах легче и эффективнее, что имеет огромное значение для аккумуляторных инструментов. Разница менее заметна при использовании проводного электроинструмента.

Если Ваш бюджет является Вашим главным ограничением, то Вам может быть лучше купить инструмент со щёточным двигателем. Конечно, Вам придется тратить больше времени, чтобы заменить щётки, но они, как правило, дешевы. Однако, если Вы хотите избавить себя от боли при частом техническом обслуживании, Вам понадобится бесщеточный мотор.

Принимая все это во внимание, Вы должны быть достаточно серьезным пользователем электроинструмента, чтобы оправдать бесщеточную версию, и, возможно, профессионалом, если, конечно, стоимость не является проблемой, и Вы хотите иметь лучший инструмент для работы!

Уникальные технологии сетевых бесщеточных моторов. Только у Hikoki Power Tools!

Уникальные технологии сетевых бесщеточных моторов. Только у Hikoki Power Tools!

Потребитель больше не должен беспокоится о падениях напряжения при использовании в своей работе с электроинструментом удлинители. Наша технология бесщеточных сетевых моторов использует встроенные контроллеры, которые позволяют работать инструменту даже при значительных колебаниях напряжения в сети.

Эта технология выводит уровень надежности и долговечности инструмента на принципиально новый высокий уровень.

Новая технология позволяет иметь больше эффективной мощности при меньшем потреблении электроэнергии. Она исключает большую часть быстро изнашиваемых элементов, которые присутствуют в традиционных коллекторных двигателях. Она позволяет обойтись намного меньшим сервисным обслуживанием и значительно увеличивает ресурс и надежность инструмента в целом.

Размер имеет значение!

Бесщеточный сетевой мотор HiKOKI намного компактнее и легче, чем аналогичный коллекторный двигатель.
Например, если сравнить мотор новой модели ударного гайковерта WR16SE и предыдущей модели WR16SA с коллекторным двигателем, разница будет очень заметна: мотор WR16SE на 31 мм короче и на 340 грамм легче, что означает составляет почти 50% разницы в весе.

Принцип работы

Ротор.

Как и в обычном двигателе, он вращается под воздействием магнитных полей статора (внешней оболочки мотора с электромагнитными сердечниками и обмотками) и магнитными полями ротора.

Обмотки статора.

В отличие от коллекторного двигателя, бесщеточный мотор имеет несколько групп обмоток статора, и их коммутация осуществляется встроенным контроллером. Это дает целый ряд преимуществ.
1. Отсутствуют изнашиваемые элементы (нет угольных щеток и коллектора).
2. Возможность гибкого управления режимами работы мотора (разгон, торможение, изменение скорости вращения и поддержка оборотов, защита от перегрузок и пр.)

Мощный постоянный магнит.

В отличие от коллекторного двигателя, ротор бесщеточного не имеет обмоток (которые создают магнитное поле) и коллектора (по которому передается электрический ток на обмотки и осуществляется коммутация обмоток). Вместо этого – он представляем собой мощный постоянный магнит (нет расхода электроэнергии для создания магнитного поля). Вместо коллектора на нем установлены датчики, через которые контроллер получает информацию о положении ротора и соответствующим образом управляет подачей электрического тока на те или иные группы обмоток статора.

Контроллер.

Выполнен на полупроводниковых элементах нового поколения и использует уникальные патенты и технологии Hitachi/HiKOKI. Он имеет очень небольшие размеры и вес, высокую надежность и возможности работы в самых разных режимах и условиях. Ранее создание таких устройств было невозможно из-за отсутствия таких полупроводников и технологий (существующие схемы на тот момент имели слишком большие размеры и вес). До сих пор HiKOKI Power Tools является единственной компанией, у которой есть полноценная линейка ассортимента моделей с сетевыми бесщеточными моторами. ВАЖНО: аккумуляторные бесщеточные моторы давно появились в ассортименте многих компаний, так как для небольших напряжений и мощностей не требуются уникальные технологии и можно использовать обычные компоненты.

Повышенный комфорт в работе и надежность.

Большой срок службы.

Новые технологии позволяют исключить трущиеся и быстро изнашиваемые элементы (коллектор и угольные щетки), исключают такие проблемы как выгорание щеток и коллектора, перегрев обмоток и короткое замыкание ротора. Это дает большую экономию на сервисном обслуживании и обеспечивает намного больший срок службы инструмента.

Пример использования УШМ 125мм в течение 4 х лет.

G13VE(бесщёточный двигатель)

Замена или ремонт отдельных узлов

G13SB3(коллекторный двигатель)

Регулярные замены угольных щеток

ВЫСОКАЯ НАДЕЖНОСТЬ

Бесщеточный сетевой мотор меньше нагревается, более эффективный и устойчив к колебаниям напряжения и работает при использовании удлинителей и падениях напряжения в сети.

МЕНЬШЕ РАСХОДЫ НА СЕРВИС

Отсутствие быстро изнашиваемых и трущихся компонентов позволяет значительно уменьшить расходы на ремонт и техобслуживание и экономит время.

СОВМЕСТИМОСТЬ С ГЕНЕРАТОРАМИ

Наши контроллеры обладают возможностью работать с самыми различными типами генераторов, не только инверторного типа (т.е., синусоида напряжения может быть неидеальной – это не мешает работе встроенного контроллера и не требует дополнительных блоков питания и фильтров)

КОМПАКТНЫЕ РАЗМЕРЫ И ВЕС

Мы значительно снизили размеры и вес инструмента благодаря использованию компактных сетевых моторов и управляющих контроллеров

Компактный и мощный инструмент, которые делает вашу работу быстрой и комфортной.

Но и это еще не все.
Благодаря инновационным технологиям проектирования, мы добились исключительно компактных размеров инструмента. Благодаря этому, и так достаточно небольшую конструкцию контроллера мы смогли уменьшить на целых 60%!

Встроенный контроллер HiKOKI Power Tools Инструмент с обычным мотором

Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока

Понимание принципа и применения высокоэффективных двигателей: 1 из 3

Двигатель преобразует подаваемую электрическую энергию в механическую. Обычно используются различные типы двигателей. Среди них бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) отличаются высоким КПД и отличной управляемостью и широко используются во многих приложениях. Двигатель BLDC имеет преимущества в энергосбережении по сравнению с двигателями других типов.

Двигатели силовые агрегаты

Когда инженеры сталкиваются с проблемой проектирования электрического оборудования для выполнения механических задач, они могут подумать о том, как электрические сигналы преобразуются в энергию.Таким образом, исполнительные механизмы и двигатели относятся к устройствам, преобразующим электрические сигналы в движение. Двигатели обменивают электрическую энергию на механическую.

Самый простой тип двигателя - щеточный двигатель постоянного тока. В этом типе двигателя электрический ток проходит через катушки, которые расположены в фиксированном магнитном поле. Ток создает магнитные поля в катушках; это заставляет узел катушки вращаться, поскольку каждая катушка отталкивается от аналогичного полюса и тянется к противоположному полюсу фиксированного поля.Чтобы поддерживать вращение, необходимо постоянно реверсировать ток - так, чтобы полярность катушки постоянно менялась, заставляя катушки продолжать «преследовать» разные фиксированные полюса. Питание катушек подается через неподвижные токопроводящие щетки, которые контактируют с вращающимся коммутатором; именно вращение коммутатора вызывает изменение направления тока в катушках. Коммутатор и щетки являются ключевыми компонентами, отличающими щеточный двигатель постоянного тока от других типов двигателей. На рисунке 1 показан общий принцип работы щеточного двигателя.

Рисунок 1: Работа щеточного двигателя постоянного тока.

Неподвижные щетки подают электроэнергию на вращающийся коммутатор. Когда коммутатор вращается, он постоянно меняет направление тока в катушках, меняя полярность катушек, так что катушки поддерживают правое вращение. Коммутатор вращается, потому что он прикреплен к ротору, на котором установлены катушки.

Общие типы двигателей

Двигатели

различаются по типу мощности (переменного или постоянного тока) и способу создания вращения (Рисунок 2).Ниже мы кратко рассмотрим особенности и способы использования каждого типа.

Рисунок 2: Различные типы двигателей

Электродвигатели постоянного тока

с щеткой, отличающиеся простой конструкцией и легким управлением, широко используются для открывания и закрывания лотков для дисков. В автомобилях они часто используются для втягивания, выдвижения и установки боковых окон с электроприводом. Низкая стоимость этих двигателей делает их пригодными для многих применений. Однако одним из недостатков является то, что щетки и коммутаторы имеют тенденцию к относительно быстрому износу в результате их постоянного контакта, что требует частой замены и периодического обслуживания.

Шаговый двигатель приводится в действие импульсами; он поворачивается на определенный угол (шаг) с каждым импульсом. Поскольку вращение точно контролируется количеством полученных импульсов, эти двигатели широко используются для выполнения позиционных регулировок. Они часто используются, например, для управления подачей бумаги в факсимильных аппаратах и ​​принтерах, поскольку эти устройства подают бумагу с фиксированными шагами, которые легко коррелируют с количеством импульсов. Паузу также можно легко контролировать, поскольку вращение двигателя мгновенно прекращается при прерывании импульсного сигнала.

В синхронных двигателях вращение синхронно с частотой питающего тока. Эти двигатели часто используются для привода вращающихся противней в микроволновых печах; редукторы в моторном блоке можно использовать для получения подходящей скорости вращения для нагрева пищи. Скорость вращения асинхронных двигателей также зависит от частоты; но движение не синхронное. В прошлом эти двигатели часто использовались в электрических вентиляторах и стиральных машинах.

Обычно используются различные типы двигателей.На этом занятии мы рассмотрим преимущества и применение бесщеточных двигателей постоянного тока.

Почему двигатели BLDC вращаются?

Как следует из названия, в бесщеточных двигателях постоянного тока щетки не используются. В щеточных двигателях щетки подают ток через коммутатор в катушки на роторе. Так как же бесщеточный двигатель пропускает ток на катушки ротора? Это не так - потому что катушки не расположены на роторе. Вместо этого ротор представляет собой постоянный магнит; Катушки не вращаются, а вместо этого фиксируются на статоре.Поскольку катушки не двигаются, нет необходимости в щетках и коммутаторе. (См. Рисунок 3.)

В щеточном двигателе вращение достигается за счет управления магнитными полями, создаваемыми катушками на роторе, в то время как магнитное поле, создаваемое неподвижными магнитами, остается фиксированным. Чтобы изменить скорость вращения, вы меняете напряжение на катушках. В двигателе BLDC вращается постоянный магнит; вращение достигается за счет изменения направления магнитных полей, создаваемых окружающими неподвижными катушками.Чтобы контролировать вращение, вы регулируете величину и направление тока в этих катушках.

Рисунок 3: Двигатель BLDC.

Поскольку ротор представляет собой постоянный магнит, ему не нужен ток, что устраняет необходимость в щетках и коммутаторе. Ток в неподвижных катушках контролируется извне.

Преимущества двигателей BLDC

Двигатель BLDC с тремя катушками на статоре будет иметь шесть электрических проводов (по два на каждую катушку), отходящих от этих катушек.В большинстве реализаций три из этих проводов будут соединены внутри, а три оставшихся провода отходят от корпуса двигателя (в отличие от двух проводов, отходящих от щеточного двигателя, описанного ранее). Электропроводка в корпусе двигателя BLDC более сложна, чем просто соединение положительной и отрицательной клемм силового элемента; мы более подробно рассмотрим, как работают эти двигатели, во второй части этой серии. В заключение мы рассмотрим преимущества двигателей BLDC.

Одним из больших преимуществ является эффективность, так как эти двигатели могут непрерывно управлять с максимальной силой вращения (крутящим моментом).Щеточные двигатели, напротив, достигают максимального крутящего момента только в определенных точках вращения. Для того, чтобы щеточный двигатель обеспечивал такой же крутящий момент, как и бесщеточная модель, необходимо использовать более крупные магниты. Вот почему даже небольшие двигатели BLDC могут обеспечивать значительную мощность.

Второе большое преимущество - связанное с первым - это управляемость. Двигателями BLDC можно управлять с помощью механизмов обратной связи, чтобы обеспечить точный требуемый крутящий момент и скорость вращения. Прецизионное управление, в свою очередь, снижает потребление энергии и тепловыделение, а в случаях, когда двигатели питаются от батареи, увеличивает срок ее службы.

Двигатели

BLDC также отличаются высокой прочностью и низким уровнем электрического шума благодаря отсутствию щеток. В щеточных двигателях щетки и коллектор изнашиваются в результате постоянного движущегося контакта, а также образуют искры в местах контакта. Электрический шум, в частности, является результатом сильных искр, которые, как правило, возникают в областях, где щетки проходят через зазоры в коммутаторе. Вот почему двигатели BLDC часто считаются предпочтительными в приложениях, где важно избегать электрических шумов.

Идеальное применение для двигателей BLDC

Мы убедились, что двигатели BLDC обладают высокой эффективностью и управляемостью, а также имеют длительный срок службы. Так для чего они нужны? Благодаря своей эффективности и долговечности они широко используются в устройствах, которые работают непрерывно. Они давно используются в стиральных машинах, кондиционерах и другой бытовой электронике; а в последнее время они появляются в вентиляторах, где их высокая эффективность способствовала значительному снижению энергопотребления.

Они также используются для привода вакуумных машин. В одном случае изменение программы управления привело к значительному скачку скорости вращения - пример превосходной управляемости, обеспечиваемой этими двигателями.

Двигатели

BLDC также используются для вращения жестких дисков, где их надежность обеспечивает надежную работу приводов в течение длительного времени, а их энергоэффективность способствует снижению потребления энергии в той области, где это становится все более важным.

На пути к более широкому использованию в будущем

Мы можем ожидать, что в будущем двигатели BLDC будут использоваться в более широком диапазоне приложений.Например, они, вероятно, будут широко использоваться для управления сервисными роботами - небольшими роботами, которые предоставляют услуги в других областях, кроме производства. Можно подумать, что шаговые двигатели больше подходят для этого типа приложений, где для точного управления позиционированием можно использовать импульсы. Но двигатели BLDC лучше подходят для управления силой. А с шаговым двигателем, чтобы удерживать такую ​​конструкцию, как рука робота, потребуется относительно большой и непрерывный ток. Для двигателя BLDC все, что потребуется, - это ток, пропорциональный внешней силе, что обеспечивает более энергоэффективное управление.Двигатели BLDC могут также заменить простые щеточные двигатели постоянного тока в тележках для гольфа и мобильных тележках. Помимо большей эффективности, двигатели BLDC также могут обеспечивать более точное управление, что, в свою очередь, может еще больше продлить срок службы батарей.

Двигатели

BLDC также идеально подходят для дронов. Их способность обеспечивать точное управление делает их особенно подходящими для многороторных беспилотных летательных аппаратов, где положение беспилотника регулируется путем точного управления скоростью вращения каждого ротора.

На этом занятии мы увидели, как двигатели BLDC обеспечивают превосходную эффективность, управляемость и долговечность. Но тщательный и надлежащий контроль важен для полного использования потенциала этих двигателей. На следующем занятии мы рассмотрим, как работают эти двигатели.

Список модулей

  1. Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока
  2. Управление двигателями BLDC
  3. Решения Renesas для управления двигателями BLDC

Бесщеточные двигатели | Корпорация Nidec

Технические возможности Nidec

Бесщеточные двигатели постоянного тока

отличаются низким энергопотреблением, длительным сроком службы, низким уровнем шума, компактными размерами и малым весом.
Nidec - мировой лидер в разработке и производстве этих высокопроизводительных двигателей.

Электродвигатели постоянного тока

имеют различные преимущества, такие как высокий КПД, возможность уменьшения габаритов, способность работать на электроэнергии и низкие производственные затраты. Однако эти двигатели имеют ряд недостатков, таких как шум из-за трения щетки, образование искр и электрических шумов, а также ограниченный срок службы из-за износа щетки. Разработка бесщеточного двигателя постоянного тока решила все эти проблемы.

В бесщеточном двигателе постоянного тока ротор, сделанный из постоянного магнита, приводится в движение магнитной силой цепи обмотки статора. В то время как щеточный двигатель постоянного тока использует щетку и коммутатор для переключения тока, бесщеточный двигатель постоянного тока использует датчик и электронную схему для переключения тока. Разработка этого двигателя стала возможной благодаря развитию технологий полупроводников и периферийных устройств. Этот двигатель имеет выгодные характеристики двигателей постоянного тока (ток и напряжение соответственно пропорциональны крутящему моменту и скорости вращения) и двигателей переменного тока (бесщеточная конструкция). Бесщеточный двигатель постоянного тока отличается компактными размерами, высокой мощностью, длительным сроком службы и отсутствием искр и шума. Он используется в широком спектре приложений, от ПК до бытовой техники.

Характеристики и классификация бесщеточных двигателей постоянного тока

Бесщеточный двигатель постоянного тока «вращает свой магнит».

Ротор, сделанный из магнита, вращается магнитными полями, которые генерируются током, протекающим через обмотки статора. Ток переключается датчиком и электронной схемой.

Тип внешнего ротора (ротор находится вне статора)

Преимущества
  • Легко получить большой крутящий момент.
  • Скорость стабильна при постоянном вращении.
Недостатки
  • Ротор большой (движение медленное).
  • Внешний ротор требует соответствующих мер безопасности.

Тип внутреннего ротора (ротор находится внутри статора)

Преимущества
  • Ротор маленький и быстро реагирует.
  • Змеевик расположен снаружи, и уровень теплоотдачи высокий.
Недостатки
  • Трудно получить большой крутящий момент.
  • Магниты могут быть повреждены центробежной силой.

Таблица сравнения типов двигателей

Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют много преимуществ (в частности, в области эффективности).

По сравнению с другими типами двигателей бесщеточный двигатель постоянного тока имеет множество преимуществ, таких как компактный размер, высокая мощность, низкий уровень вибрации, низкий уровень шума и длительный срок службы.

Двигатель переменного тока Универсальный двигатель Щеточные электродвигатели постоянного тока Бесщеточный двигатель постоянного тока Шаговый двигатель Серводвигатель
Однофазный Трехфазный
(Индукционный)
Трехфазный
(Sync)
серв переменного тока Сервопривод постоянного тока
Тип питания AC AC / DC DC DC (включая драйвер) / Driver Драйверы Драйверы Драйверы
КПД 40-60 60–70 % 70-80 % 50-60 % 60–80 % 80 % - 60–70 % 50–80 % 60–80 %
Размер
(тот же выход)
Большой Средний или большой Большой Малый Малый Средний Малый или средний Малый
Шум Малый Большой Большой Малый Средний Малый Большой
Диапазон скоростей узкий широкий Средний широкий широкий широкий Средний узкий
Ответ Медленная Медленная Средний Средний Средний Быстро
Срок службы длинный Короткое Короткое длинный длинный Короткое
Цена Низкий Средний Низкая Низкая Средний или высокий Средний Высокая
Приложения Стиральные машины
Воздуходувки
Пылесосы
Насосы
Краны
Конвейеры
Кондиционеры
Промышленное оборудование
Компрессоры
Посудомоечные машины
Стиральные машины
Пылесосы
Электроинструменты
Соковыжималки
Электрические игрушки
Электроинструменты
Автомобильные электрические компоненты
Мелкая бытовая техника
Кондиционеры
Посудомоечные машины
Стиральные машины
Мелкая бытовая техника
Роботы
Мелкая бытовая техника
Кондиционирование воздуха
Конвейеры
Роботы
Станки
Принтеры
Плоттеры
Рабочие машины
Решение Ориентация на затраты Ориентация на универсальность Ориентация на затраты Ориентация на затраты Ориентация на эффективность
Ориентация на универсальность
Ориентация на универсальность Ориентация на производительность

Nidec имеет значительный опыт в области небольших бесщеточных двигателей постоянного тока.Компания занимает 80% мирового рынка шпиндельных двигателей для жестких дисков, 60% мирового рынка двигателей для DVD и других оптических приводов и 40% мирового рынка двигателей для вентиляторов. Nidec работает в области малых прецизионных двигателей, которая наиболее быстро перешла на бесщеточные двигатели. Нам удалось наладить массовое производство бесщеточных двигателей постоянного тока раньше, чем у наших конкурентов, и мы заняли лидирующие позиции на рынке. Кроме того, мы удерживаем позицию № 1 в мире, постоянно внедряя новые технологии, такие как первые в отрасли подшипники FDB (Fluid Dynamic Bearings), которые удовлетворяют потребности во все более точных жестких дисках, а также наши собственные разработки. средств проектирования и моделирования.

Рынок, который становится наиболее плодородным с точки зрения применения бесщеточных двигателей постоянного тока, - это рынок автомобильных двигателей. Как свидетельствует система рулевого управления с гидроусилителем, уровень расхода топлива которой можно улучшить на 3-5%, если гидравлическую систему заменить электрической системой, эффект энергосбережения очень высок за счет использования систем электроснабжения. В разных местах все больше и больше гидравлических систем заменяется двигателями. В частности, бесщеточный двигатель постоянного тока играет ведущую роль в замене функций там, где требуется управляемость и где детали часто используются и, следовательно, требуются детали с длительным сроком службы.Основная область применения после гидроусилителя руля - компрессорные моторы кондиционеров. Кроме того, тяговые двигатели для электромобилей (электромобилей) являются многообещающей областью для бесщеточных двигателей постоянного тока. Поскольку система работает от батареи с ограниченной мощностью, двигатель должен быть высокоэффективным и компактным, чтобы его можно было устанавливать в ограниченном пространстве. Благодаря накопленному нами к настоящему времени опыту в области малых прецизионных двигателей, мы стремимся стать компанией № 1 в мире, работающей в области автомобильных двигателей.

Рынок автомобильных компонентов значительно расширяется как область применения бесщеточных двигателей постоянного тока. Бесщеточные двигатели постоянного тока

- Бесщеточный серводвигатель постоянного тока RapidPower ™ Xtreme

Бесщеточные двигатели постоянного тока ElectroCraft (BLDC) разработаны для обеспечения высокой производительности. Двигатели BLDC идеально подходят для приложений, где быстрое ускорение и высокие требуется точность.ElectroCraft Rapid Power и Rapid Power Plus Двигатели BLDC имеют эффективную, компактную конструкцию с высокой плотностью крутящего момента. определяется высоким крутящим моментом относительно размера рамы. Благодаря эффективному дизайну, скорость, точность и надежность, электродвигатели ElectroCraft BLDC используются в различные критически важные медицинские, военные, автоматические и другие прецизионные приложения.Узнать больше & rtrif;

Просмотрите наши базовые семейства продуктов и не стесняйтесь свяжитесь с нашим приложением BLDC инженеры по вопросам, касающимся ваших потребностей двигателя BLDC. ЭлектроКрафт специализируется на разработке индивидуальных решений для самых требовательных движений контролировать проекты.В дополнение к нашей линейке продуктов BLDC посетите наш Справочник и руководство по применению высокопроизводительных бесщеточных двигателей.

Преимущества бесщеточных двигателей постоянного тока

  • Высокая производительность и эффективность - BLDC в целом более эффективны, чем их чистые аналоги.В них используются электронные возможности, позволяющие быстро и точно контролировать скорость и положение двигателя.
  • Долговечность - количество движущихся частей, управляющих бесщеточными двигателями, меньше, чем у PMDC, что делает их более устойчивыми к износу и ударам. Они не склонны к выгоранию из-за искр, с которыми часто сталкиваются щеточные двигатели, что значительно увеличивает срок их службы.
  • Низкий уровень шума - двигатели BLDC работают тише, потому что у них нет щеток, которые постоянно контактируют с другими компонентами.

Бесщеточные двигатели | FAULHABER

Высокая производительность в минимальном пространстве - портфолио FAULHABER сегодня охватывает от 4-полюсных серводвигателей для высоких крутящих моментов до высокоэффективных плоских двигателей и чрезвычайно маленьких бесщеточных микромоторов постоянного тока.

Благодаря особой конструкции бесщеточные двигатели FAULHABER идеально подходят для использования в высокопроизводительных приложениях в условиях перегрузки или непрерывной работы с очень высокими требованиями к сроку службы.

Высококачественные бесщеточные двигатели с длительным сроком службы

Будь то 4-полюсные серводвигатели постоянного тока с высоким крутящим моментом, высокоэффективные плоские микродвигатели постоянного тока или компактные бесшумные двигатели, FAULHABER специализируется на получении максимальной производительности из самого компактного корпуса.

Благодаря своей конструкции бесщеточные двигатели FAULHABER предназначены для тяжелых сервоприводов с частыми перегрузками, а также для продолжительных режимов работы, где требуется максимальный срок службы.

Бесщеточные серводвигатели постоянного тока: 2-полюсные или 4-полюсные?

Высокоточные двухполюсные бесколлекторные серводвигатели постоянного тока FAULHABER представляют собой трехфазные электродвигатели без железа с широким диапазоном скорости и крутящего момента. Они идеально подходят для средне- и высокоскоростных приложений, требующих плавного регулирования скорости, высокой эффективности и длительного срока службы.

Для высокодинамичных сервоприводов, требующих очень высокого крутящего момента при самых компактных размерах, идеально подходят 4-полюсные серводвигатели постоянного тока FAULHABER BX4 и BP4. Их прочная конструкция с очень небольшим количеством деталей и отсутствием склеенных компонентов означает, что они чрезвычайно долговечны и хорошо подходят для суровых условий окружающей среды, таких как экстремальные температуры, высокие вибрации и ударные нагрузки.

Высокая эффективность благодаря бесщеточным двигателям FAULHABER

Плоские бесщеточные микродвигатели постоянного тока FAULHABER представляют собой трехфазные бесшумные двигатели с осевым магнитным зазором и вращающейся задней частью.Они имеют гораздо более высокий КПД, чем другие плоские бесщеточные двигатели, а их вращающаяся задняя часть обеспечивает высокую инерцию ротора, которая идеально подходит для приложений, требующих низкой пульсации крутящего момента и очень точного непрерывного управления скоростью.

FAULHABER также предлагает линейку 2-полюсных бесщеточных двигателей с цилиндрической вращающейся задней частью, которые иногда называют безжелезными двигателями с внешним выносом. Что отличает двигатель FAULHABER, так это его бесшумная конструкция, исключающая зубчатый момент. Высокая инерция ротора делает эти двигатели идеальными для работы в непрерывном режиме, когда требуется очень точное регулирование скорости.Эти двигатели также имеют встроенный регулятор скорости, который можно настроить для различных профилей скорости.

Введение в бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока широко используются в промышленности по всему миру. На самом базовом уровне существуют щеточные и бесщеточные двигатели, а также двигатели постоянного и переменного тока. Бесщеточные двигатели постоянного тока, как вы понимаете, не содержат щеток и используют постоянный ток.

Эти двигатели обладают многими конкретными преимуществами по сравнению с другими типами электродвигателей, но, выходя за рамки основ, что именно представляет собой бесщеточный двигатель постоянного тока? Как это работает и для чего используется?

Как работает бесщеточный двигатель постоянного тока

Часто помогает сначала объяснить, как работает щеточный двигатель постоянного тока, поскольку он использовался некоторое время до того, как стали доступны бесщеточные двигатели постоянного тока.Щеточный двигатель постоянного тока имеет постоянные магниты на внешней стороне своей конструкции с вращающимся якорем внутри. Постоянные магниты, которые неподвижны снаружи, называются статором. Якорь, который вращается и содержит электромагнит, называется ротором.

В щеточном двигателе постоянного тока ротор вращается на 180 градусов, когда электрический ток проходит через якорь. Чтобы продолжить, полюса электромагнита должны перевернуться. Щетки, когда ротор вращается, контактируют со статором, меняя магнитное поле и позволяя ротору вращаться на полные 360 градусов.

Бесщеточный двигатель постоянного тока по существу перевернут наизнанку, что устраняет необходимость в щетках для изменения электромагнитного поля. В бесщеточных двигателях постоянного тока постоянные магниты находятся на роторе, а электромагниты - на статоре. Затем компьютер заряжает электромагниты в статоре, чтобы вращать ротор на полные 360 градусов.

Для чего используются бесщеточные двигатели постоянного тока?

Бесщеточные двигатели постоянного тока обычно имеют КПД 85-90%, в то время как щеточные двигатели обычно имеют КПД только 75-80%.Щетки со временем изнашиваются, иногда вызывая опасное искрение, ограничивая срок службы двигателя с щеткой. Бесщеточные двигатели постоянного тока тихие, легкие и имеют гораздо более длительный срок службы. Поскольку компьютеры управляют электрическим током, бесщеточные двигатели постоянного тока могут обеспечить гораздо более точное управление движением.

Благодаря всем этим преимуществам, бесщеточные двигатели постоянного тока часто используются в современных устройствах, где требуется низкий уровень шума и мало тепла, особенно в устройствах, которые работают в непрерывном режиме. Это могут быть стиральные машины, кондиционеры и другая бытовая электроника.Они могут даже быть основным источником энергии для сервисных роботов, что потребует очень тщательного контроля силы из соображений безопасности.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

обладают рядом явных преимуществ перед другими типами электродвигателей, поэтому они нашли применение во многих предметах домашнего обихода и могут стать основным фактором роста сервисных роботов внутри и за пределами промышленного сектора.

Если вы считаете, что ваше приложение может извлечь выгоду из этой технологии, просмотрите список поставщиков и интеграторов бесщеточных двигателей постоянного тока.

Бесщеточные двигатели

: в чем большая разница?

Вы рассматриваете бесщеточный двигатель для вашей области применения? Вас смущают предложения «бесщеточный двигатель постоянного тока», «бесщеточный серводвигатель» и «бесщеточный моментный двигатель»? Если да, то читайте объяснение того, что мы подразумеваем под этими терминами, и помогите выбрать правильный тип.

Давайте нырнем.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Бесщеточная технология постоянного тока (BLDC) в той или иной форме используется уже несколько десятилетий.Разница между щеточным двигателем постоянного тока и бесщеточным постоянным током (удивительно!) Заключается в том, что в бесщеточных двигателях щетки не используются.

Щетки используются в двигателях постоянного тока в процессе коммутации для переключения тока с катушки на катушку с целью развития крутящего момента для вращения ротора и присоединенной нагрузки. Процесс является механическим, поскольку щетки физически скользят по коммутатору для переключения катушек двигателя.

С другой стороны, бесщеточные двигатели

полагаются на электронику для выполнения задачи коммутации.Электронное переключение токов на катушки двигателя BLDC более эффективно, чем механическое переключение двигателя постоянного тока. Более того, нет износа с течением времени, замены щеток или коммутаторов, а также искрообразования на интерфейсе щеток-коммутатор. В результате бесщеточные двигатели практически не требуют обслуживания, генерируют низкий EMI (электрический шум), могут работать при более высоких напряжениях, более эффективны и могут быть сделаны более компактными, чем щеточные двигатели, рассчитанные на аналогичную выходную мощность.

Как правило, двигатели, которые вы найдете на веб-сайтах и ​​в рекламе и именуемые как Бесщеточные двигатели постоянного тока , предназначены в первую очередь для коммерческих и промышленных приложений общего назначения, особенно для тех приложений, где вы не хотите или не должны точно контролировать скорость. двигателя или его положения. Все бесщеточные двигатели постоянного тока требуют сопутствующего электронного блока привода, если только привод не встроен в двигатель, как в случае с семейством бесщеточных двигателей постоянного тока EnduraMax от Allied Motion.

Примеры применения: Бесщеточные двигатели постоянного тока - отличный выбор для питания насосов, вентиляторов и воздуходувок, компрессоров и других аналогичных коммерческих или промышленных приложений, в которых важны длительный срок службы, отсутствие технического обслуживания, компактные размеры и электрическая эффективность. Эти двигатели идеально подходят для устройств с батарейным питанием, где их повышенная эффективность может значительно продлить срок службы батарей.

Бесщеточные серводвигатели

Бесщеточные серводвигатели

- это особая разновидность двигателей с BLDC, предназначенная для приложений, в которых целями являются точное позиционирование и / или высокие скорости.Эти двигатели разработаны для быстрого и точного отклика в высокодинамичных приложениях, где быстрое и точное отслеживание траекторий и позиционирование являются ключевыми критериями.

Бесщеточные серводвигатели

Allied Motion доступны в метрической или NEMA-размерной версии и обычно предлагаются с дополнительными надстройками, включая оптические энкодеры, тормоза и / или редукторы.

Allied Motion также предлагает безрамные версии, состоящие из комплектов, соответствующих ротору и статору, из нашего семейства серводвигателей Quantum.

Бесщеточные серводвигатели без рамы идеально подходят для ситуаций, когда вы хотите встроить двигатель в свою механику, чтобы добиться плотного соединения с ведомым компонентом и исключить избыточные компоненты для максимально компактной конструкции, снижения веса и снижения затрат.

Если у вас есть индивидуальные требования к характеристикам двигателя, выходящие за пределы номинальных характеристик двигателя, герметичной конструкции с классом защиты IP, нестандартных монтажных интерфейсов, экстремальных сред с высокими температурами или сильной влажностью или чего-либо еще, выходящего за рамки нормы, Allied Motion может помочь.Бесщеточные серводвигатели, разработанные по индивидуальному заказу, являются нашей специализацией с тех пор, как мы начали предлагать этот тип двигателей.

Примеры применения: Серводвигатели BLDC наиболее эффективно используются в роботах, подъемно-транспортном оборудовании, производстве полупроводников, испытательном и упаковочном оборудовании, осях станков и аналогичных приложениях, где преимущества сервоуправления движением необходимы для достижения требуемого представление.

Бесщеточные двигатели крутящего момента

Наконец, в нашем обзоре трех наиболее распространенных типов бесколлекторных двигателей сегодня, мы приходим, пожалуй, к самому неправильно понимаемому: моментному двигателю.Все роторные двигатели создают крутящий момент, поэтому справедливо спросить, почему у моментных двигателей такое специальное обозначение. Причина кроется в том, что моментные двигатели разработаны, прежде всего, для создания большого крутящего момента при сравнительно низкой скорости.

Если вам требуется точное позиционирование на низких скоростях, можно использовать мотор-редукторы, но есть недостатки, такие как неэффективность компонентов при передаче мощности, дополнительная механическая сложность и люфт (потерянный ход). Лучшим вариантом может быть бесщеточный крутящий момент.Моментные двигатели обычно встраиваются непосредственно в механизм, которым они должны приводить, вместо того, чтобы соединяться через промежуточные механизмы, такие как шарико-винтовая передача или коробка передач.

Характерно, что моментные двигатели имеют больше полюсов и больший диаметр, чем другие типы двигателей. Эта комбинация позволяет им создавать больший крутящий момент на единицу объема и веса, чем традиционные двигатели BLDC аналогичного объема и веса.

Эти двигатели были спроектированы на основе электромагнита для обеспечения максимально возможного крутящего момента при относительно низких скоростях, с механическими особенностями для крепления непосредственно к полезной нагрузке для простоты и эффективности прямого привода.Кроме того, характер их конструкции обеспечивает относительно большой чистый внутренний диаметр апертуры, что может быть преимуществом, если вам нужно пропустить свет (например, лазерный луч), проводку или водопровод через центр приводимой оси.

Кроме того, их можно комбинировать с энкодерами большого диаметра с большим числом счетчиков, чтобы достичь второго уровня точности углового позиционирования.

Allied Motion предлагает семейства безрамных и бесколлекторных моментных двигателей. В наших безрамных семьях HT и Megaflux представлены модели диаметром от 5 мм до 792 мм.Самый большой стандартный моментный двигатель Allied - Megaflux 760 (внешний диаметр 792 мм), он предлагает размер сквозного отверстия ротора 582 мм (22,9 дюйма) и ошеломляющие 16000 Нм прерывистого пикового крутящего момента при остановке. Большое количество полюсов этих устройств делает их хорошо подходящими для обеспечения высокого крутящего момента на низких скоростях и достижения высокоточного позиционирования.

Примеры приложений: Они варьируются от роботизированных суставов до симуляторов, многокоординатных шарниров слежения и позиционирования, автоматизированного управления транспортным средством на основе GPS и управления кинокамерой.Вы можете максимизировать производительность с помощью заказных версий моментных двигателей, которые имеют различные диаметры, осевую высоту, специальные интерфейсы монтажного оборудования, а также специальные электромагнитные комбинации и функции, позволяющие при необходимости работать на более высоких скоростях.

Мы надеемся, что этот краткий обзор типов бесщеточных двигателей поможет вам лучше понять различия между бесщеточными двигателями постоянного тока, бесщеточными серводвигателями и бесщеточными моментными двигателями.

Какими бы ни были требования к вашему приложению, мы поможем вам принять правильное решение, которое обеспечит максимальную производительность в вашем приложении при минимизации размера и стоимости необходимого двигателя и приводной системы.Позвоните нашим разработчикам приложений в Центр решений, который обслуживает ваш регион, или воспользуйтесь страницей контактов на нашем веб-сайте. Мы можем помочь!

Как работают бесщеточные двигатели и как их тестировать - RCbenchmark

Автор Emrik Joner, последнее обновление: 23-10-2020

1. Введение:

При создании дрона одним из первых шагов является выбор правильного двигателя. Очень важно протестировать несколько двигателей и выбрать наиболее эффективный для вашей конструкции.На рынке представлено множество двигателей, в том числе множество разновидностей электродвигателей, обычно используемых в конструкции дронов. В этой статье мы сосредоточимся исключительно на электродвигателях, начав с рассмотрения различных доступных опций.

Существует четыре категории электродвигателей: универсальные, электродвигатели переменного тока, щеточные электродвигатели постоянного тока и бесщеточные электродвигатели постоянного тока. Мотор Universal, вероятно, наименее удобен для использования в дроне. У него низкая эффективность, плохая регулировка скорости, и он лучше всего работает на очень высоких оборотах, что не идеально, поскольку большинству дронов требуется точное регулирование скорости для стабильного полета.Они чаще встречаются в промышленных инструментах и ​​бытовой технике, таких как дрели и пылесосы. Двигатель переменного тока (AC) использует переменный ток, чтобы заставить свой ротор вращаться. По этой причине его обычно используют при подключении к розетке. Двигателю переменного тока потребуется трансформатор для работы от батарей. С другой стороны, двигатель постоянного тока (DC) очень похож на двигатель переменного тока, но он устроен так, что использует постоянный ток вместо переменного тока. Двигатель постоянного тока может приводить в действие дрон, но не так хорошо, как другой кандидат, двигатель BLDC.BLDC или бесщеточный двигатель постоянного тока назван так, потому что он не использует щеток, в отличие от щеточных двигателей постоянного тока. Двигатели BLDC не требуют щеток, поскольку медные катушки, несущие заряд, напрямую подключены к статору, в отличие от двигателей с щетками, которые используют щетки для подключения источника питания к ротору. Сами щетки также являются основным недостатком щеточных двигателей, поскольку щетки изнашиваются и их необходимо обслуживать или заменять. Бесщеточные двигатели обладают всеми характеристиками, необходимыми для отличной конструкции дрона: высокой эффективностью, широким диапазоном скоростей и общими характеристиками высокого крутящего момента.Они также относительно доступны и требуют сравнительно меньшего обслуживания.

2. Как работает бесщеточный двигатель?

Прежде чем углубляться в принцип работы бесщеточного механизма, давайте сначала рассмотрим его составные части.

Компоненты бесщеточного двигателя:

Электромагниты и постоянные магниты:

Проводящий провод, намотанный на металлическое основание, не будет действовать как магнит, но когда через провод протекает ток, он заставляет его вести себя как магнит.Это обычно называют электромагнитом. Если по тому же проводу протекает отрицательный ток, магнит будет иметь противоположный эффект: он будет притягивать другой магнит, а не отталкивать его.

Ротор и статор:

Части, показанные на внутреннем круге рисунка 3, являются электромагнитами, а на внешнем круге - постоянные магниты. Чтобы запустить двигатель, включите один из электромагнитов, подав электрический ток на его катушки. Это заставит ротор начать вращаться, поскольку он испытывает отталкивание от подобного электромагнита и пытается выровняться с противоположным постоянным магнитом на статоре.Это заставит его вращаться только в течение короткого периода времени, когда электромагнит и противоположный постоянный магнит будут совмещены. Следующим шагом является включение другого электромагнита, чтобы предотвратить остановку вращения, затем следующего электромагнита, следующего и так далее.

При подаче трехфазного тока с заданной частотой двигатель будет вращаться со скоростью, равной частоте этого сигнала. Дроссельная заслонка на контроллере дрона используется для изменения скорости двигателя, при этом более высокий вход дроссельной заслонки посылает дрону более высокочастотный сигнал.Электронный регулятор скорости (ESC) управляет подачей сигнала для регулировки скорости двигателя в соответствии с входным сигналом дроссельной заслонки.

Какова роль ESC?

ESC или электронный регулятор скорости управляет электродвигателем, подавая электрические сигналы, которые преобразуются в изменения скорости или даже в реверсирование вращения. Он использует постоянный ток в сочетании с системой переключения для получения переменного трехфазного тока.Затем этот выходной ток можно изменить, изменив скорость, с которой переключатели размыкают и замыкают цепь. Бесщеточным ESC требуется информация о текущем положении ротора, чтобы иметь возможность запускать двигатель и выбирать направление вращения. Чтобы определить свое положение, ESC использует информацию от последнего обесточенного электромагнита для измерения его индукции. Эта индукция изменяется в зависимости от того, где находится ближайший постоянный магнит, и чем ближе он к электромагниту, тем сильнее индуцируемое магнитное поле.

Дроссельная заслонка используется для изменения скорости двигателя. Для этого ESC должен отрегулировать частоту переключения на основе сигнала дроссельной заслонки. Существует несколько протоколов доставки сигналов с разными характеристиками, наиболее распространенными из которых являются Oneshot, Multishot и Dshot. Разница между ними заключается в частоте доставляемых сигналов. Например, более короткие частоты обеспечивают более быстрое время реакции. Кроме того, протокол Dshot отличается от двух других, поскольку он отправляет цифровой сигнал вместо аналогового.Это делает сигнал более надежным, поскольку он менее чувствителен к электрическому шуму и более точен благодаря более высокому разрешению.


3. Входящий или выходящий

Принцип:

Каждый бесщеточный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор неподвижен, он не движется и удерживает электромагниты. Ротор - это вращающийся компонент, удерживающий постоянные магниты. Существует два типа бесщеточных двигателей постоянного тока: модели Inrunner и Outrunner.Для двигателей с внутренним ходом ротор вращается «внутри» статора или дальше внутрь относительно корпуса двигателя. Двигатели Outrunner имеют противоположную настройку, так как ротор вращается «снаружи» статора или дальше наружу, см. Рисунок 6. Обе модели имеют свои плюсы и минусы для разных применений. Сравнивая входную и выходную направляющие одного и того же размера, легко увидеть, что диаметр, на который действуют силы, различается. Это происходит потому, что электромагниты занимают намного больше места, чем ротор, несущий постоянные магниты.Если электромагниты расположены внутри, их диаметр больше, чем если бы они были расположены снаружи (рисунок 6). Помимо размера, также важно учитывать последствия для характеристик двигателя. Больший диаметр означает больший крутящий момент, потому что сила прилагается дальше от центра вращения, в то время как меньший диаметр будет лучше для высоких оборотов. Таким образом, бегуны лучше всего работают на высокой скорости, но генерируют меньший крутящий момент, в то время как опорные бегуны лучше всего работают с более крупными винтами, потому что они могут выдавать больший крутящий момент, но вращаются с меньшей скоростью.

Применения в индустрии дронов:

По причинам, описанным выше, eVTOL часто используют бегунки для вертикальной тяги из-за их высокого крутящего момента. Бегуны чаще используются для воздуховодов или самолетов с неподвижным крылом, а также для горизонтальных перемещений, требующих высоких оборотов. Это легко понять по значению Kv двигателя, также известному как значение числа оборотов / вольт. Это значение определяет, с какой скоростью будет вращаться двигатель, если через него будет подаваться напряжение 1 В. Следовательно, входной канал обычно имеет более высокое значение Kv, чем выходной канал того же размера, потому что, как указано выше, он имеет меньший ротор, который вращается быстрее при том же напряжении.При просмотре бесщеточных двигателей вы часто будете видеть значение Kv, отображаемое первым.


4. Эффективность и производительность

Говоря о характеристиках дрона, мы часто думаем о времени полета. К сожалению, самые современные аккумуляторные технологии не могут конкурировать с газовыми двигателями с точки зрения соотношения веса и энергии. Единственное решение - тщательно выбрать электрические компоненты, которые будут использовать заряд аккумулятора наиболее эффективно. Многие факторы могут оптимизировать энергопотребление аккумулятора.Один из этих факторов - КПД двигателя. Более высокая эффективность помогает увеличить соотношение веса и энергии, тем самым повышая производительность двигателя и самого дрона. Тестирование двигателя имеет решающее значение для понимания различий между спецификациями производителя и качеством двигателя. Чтобы продемонстрировать эту идею, мы представляем сравнение двух аналогичных двигателей BLDC с разными ценовыми диапазонами. Для сравнения характеристик двигателей мы использовали упорную стойку серии 1585. Он способен измерять тягу, крутящий момент, напряжение, ток, частоту вращения и эффективность.Сбор данных осуществляется с помощью программного обеспечения RCbenchmark. Два протестированных двигателя - это T2407 на 1500 и 2300 кВ соответственно. Оба мотора вращают один и тот же 7-дюймовый винт с шагом 4,

.


Первый график на рисунке 7 показывает эффективность обоих двигателей по сравнению с дроссельной заслонкой. Второй график показывает эффективность на определенных скоростях. Очевидно, что меньшему двигателю на 1500 кВт для эффективной работы требуется больше дроссельной заслонки. Он не достигнет такой же эффективности, как двигатель 2300 кВт в этой установке с тем же гребным винтом.Диапазон КПД также лучше у двигателя 2300 кВт, что означает, что двигатель сохраняет высокий КПД как на низкой, так и на максимальной скорости.

С другой стороны, меньший двигатель может работать на низкой скорости и, вероятно, будет более эффективным с меньшим гребным винтом. Дрон, используемый для транспорта, будет использовать двигатель меньшего размера, чтобы он мог работать в режиме холостого хода и стабильно на низкой скорости, в то время как для гоночного дрона более крупный двигатель, который будет изо всех сил зависать на более низкой скорости, будет работать нормально.


5.Выбираем мотор

Наконец, давайте поговорим о том, на что обращать внимание при выборе двигателя. Самая главная характеристика - мотор Кв. Двигатель с 2000 кВ будет вращаться со скоростью 2000 оборотов в минуту на каждый вольт, подаваемый на двигатель. Размер тесно связан с Kv. Широкий и большой двигатель часто будет иметь более высокий крутящий момент, но более низкое Kv и использовать больший гребной винт, в то время как тонкий, но более длинный двигатель будет иметь высокий Kv, низкий крутящий момент и лучше всего подходит для небольшого гребного винта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *