Co je to bezkartáčový motor, úplná analýza od principů po výhody

V minulosti byly kartáčované DC motory široce používány v různých malých mechanických zařízeních kvůli jejich jednoduché struktuře a pohodlné kontrole. K přepínání proudového směru se však spoléhají na uhlíkové kartáče a komutátory. Tento mechanický kontakt nejen omezuje jejich životnost, ale také způsobuje řadu problémů, jako je častá údržba, hlasitý hluk a rušení jisker.

 

Vznik bezkablácných motorů je silnou reakcí na tyto problémy. S návrhem elektronických regulátorů nahrazujících mechanické komutátory a senzory Hall pomáhají s polohováním, bezkartáčové motory provedly kvalitativní zlepšení trvanlivosti, energetické účinnosti a inteligentní kontroly. Nejen, že jsou vhodné pro špičkové průmyslové aplikace, ale také rychle vstupují do průmyslových odvětví, jako je spotřební elektronika, nová energetická zařízení a roboti, které mají extrémně vysoké požadavky na stabilitu a efektivitu.

 

Kartáčové motory nejen znamenají nižší náklady na provoz a údržbu a delší životní cyklus zařízení, ale také představují příležitost upgradovat na inteligenci a vysokou přesnost.

 

-- Mechanismus spolupráce Sensor Hall + Electronic Controller

Ačkoli má bezkartáčový DC motor (BLDC) ve svém názvu „DC", jeho kontrolní logika je mnohem složitější než logikaTradiční motory DC. Tato složitost je její výhodou, díky čemuž je efektivní, přesná a nízká údržba. Jak tedy funguje bezkartáčový motor? Klíč spočívá ve dvou základních komponentách: Hall Effect Sensors and Electronic Controllers (ovladači).

 

1. Struktura bez kartáčovství

-- Aktuální komutace bez štětců

V tradičních kartáčovaných motorech je proud dojížděn ve vinutí kontaktem mezi uhlíkovými kartáči a komutátorem. U beztastářských motorů neexistují žádné kartáče ani komutátory. Jak je tedy dokončena akce pro komutaci? Odpověď zní: Komutace je dokončena elektronickým ovladačem namísto manuální práce.

 

Díky tomu je bezkartáčový motor stručnější ve fyzické struktuře, vyhýbání se problémům, jako je tření, opotřebení a jiskry, a zároveň výrazně zlepšuje spolehlivost.

2. senzor efektu Hall

-- Poskytněte přesnou zpětnou vazbu polohy rotoru

Aby se dosáhlo efektivní komutace, musí elektronický ovladač znát aktuální polohu rotoru (permanentní magnet), aby mohl přesně přepínat pořadí napájení cívek. Tento úkol „snímání" je věnován senzoru efektu haly.

 

Senzor Hall může cítit změnu magnetického pole rotoru v reálném čase a vydat odpovídající signál. Po přijetí těchto signálů se elektronický ovladač rozhodne, která vinutí napíchne, a tak neustále přivádí rotor, aby se otáčel a vytvořil kompletní elektromagnetický systém s uzavřenou smyčkou.

 

Z této struktury je Hall Sensor jako „oči" motoru a elektronický ovladač je „mozek". Oba spolupracují na dokončení přesných komutačních operací.

3. elektronický ovladač

-- Inteligentní centrum motoru bez kartáčovství

Elektronický ovladač je zodpovědný nejen za operaci komutace, ale musí také provádět řadu funkcí, jako je aktuální regulace, kontrola rychlosti, ochrana měkkého startu atd.V závislosti na aplikaci může podporovat:

• Square Wave Drive (ekonomičtější, vhodnější pro nízkonákladové aplikace)
• Sine Wave Drive (plynulejší provoz, vhodný pro špičkové scénáře)
• Řešení bez haly (spoléhá se na back-emf pro detekci polohy rotoru, vhodné pro kompaktní nebo nákladná zařízení)

Vysoce výkonný řadič lze také integrovat do počítačového systému kodéru, PLC nebo hostitele, aby se dosáhlo řízení uzavřené smyčky a inteligentního řízení.

 

-- Breatherless Motors mají tři hlavní výhody

Po pochopení pracovního principu bezkartáčových motorů je pro nás snazší pochopit, proč mohou postupně nahradit tradiční kartáčované motory. Abych viděl rozdíl mezi nimi intuitivněji, analyzuji je ze tří aspektů: života, efektivita a provozní výkon.

1. Delší životnost

-- Třecí struktura, žádné další opotřebení kartáčového kartáče

Největší fyzickou slabostí bezkartáčových motorů je neustálé tření mezi uhlíkovými kartáči a komutátorem. V průběhu času se uhlíkové kartáče opotřebovávají, způsobují znečištění prachu a vyžadují pravidelné výměny, zvyšují náklady na údržbu a rizika prostoje.

 

Naproti tomu beztretační motory nemají žádné složky fyzické komutace a jejich „komutační" proces je dokončen elektronickým ovládáním, což zcela eliminuje zdroj opotřebení. To znamená, že bezkartáčové motory mohou běžet nepřetržitě po dobu desítek tisíc hodin nebo dokonce déle, s téměř bez údržby, a jsou zvláště vhodné pro průmyslové příležitosti s vysokými provozními frekvencemi nebo extrémně vysokou spolehlivostí.

 

2. vyšší účinnost

-- Elektronická komutace má rychlou odpověď a nízkou ztrátu energie

Tradiční kartáčované motory nevyhnutelně mají ztrátu energie a komutační zpoždění v důsledku mechanického tření a elektrických jisker. Kartáčové motory používají vysoce citlivý elektronický komutační systém s účinností obecně nad 85%-90%, což je mnohem lepší než kartáčované motory.

 

Kromě toho přesně ovládáním excitace navíjejícího navíjecího motor může bezkartáčový motor upravit výstupní výkon v reálném čase podle zatížení, což dále zlepšuje energetickou účinnost systému. To je obzvláště strategicky cenné pro společnosti B-End, které sledují optimalizaci spotřeby energie.

3. nižší hluk a elektromagnetické rušení

-- hladký provoz a přátelštější

Kvůli tření mezi kartáčem a komutátorem a kontaktním obloukem jsou kartáčované motory často doprovázeny hlukem, jiskry a dokonce i narušují další elektronické zařízení během provozu.

 

Během provozu jsou bezmahřední motory bez jisker a bez tření. Mají nejen extrémně nízký hluk, ale také mají lepší výkon, pokud jde o elektromagnetickou kompatibilitu. Jsou zvláště vhodné pro použití v lékařských nástrojích, experimentálních zařízeních, kancelářských robotech a dalších příležitostech, kde je vyžadována ticho a stabilita.

 

Z těchto tří aspektů můžeme jasně vědět, že bezkartáčové motory nejsou jen nedostatek „kartáčů", ale jsou plně upgradovány z hlediska kontrolní strategie, výkonnosti účinnosti a dlouhodobé stability. To je základní důvod, proč může nahradit kartáčované motory ve velkém množství ve špičkových polích, jako je průmyslová automatizace, lékařská elektronika, roboti a bezpilotní systémy.

 

 

Ačkoli jsou bezkartáčové motory v zásadě stejné, jejich struktury lze rozdělit na vnitřní rotory (vnější) a vnější rotory (outrunner) podle polohového vztahu mezi rotorem a statorem. Různé strukturální typy určují použitelnost motoru, pokud jde o výstupní charakteristiky, odezvu na točivý moment, rozložení velikosti atd. U výrobců, pochopení tohoto rozlišení pomůže provést přesnější výběr a návrh systému.

1. Vnitřní motor rotoru

Ve vnitřním motoru rotoru je rotor umístěn ve středu motoru a stator je obklopen rotorem. Tato struktura je nejběžnějším typem v průmyslovém a automatizačním zařízení a má následující vlastnosti:

• Rychlá odezva a malý okamžik setrvačnosti: vhodné pro aplikace s častými starty a zastávkami nebo vyžadující vysokou dynamickou kontrolu;
• Kompaktní velikost a flexibilní instalace: Snadno se integruje do malého prostoru;
• Silná vysokorychlostní schopnost: běžně se používá v zařízení CNC, elektrické nářadí, energetické systémy UAV atd.

Typické aplikace: průmyslové automatizační servo systémy, motory AGV Drive, laserové skenery, nástroje pro lékařskou analýzu atd.

2. vnějšího motoru vnějšího rotoru

Struktura vnějšího motoru rotoru je přesně opakem vnitřního rotoru: stator je uvnitř a rotor je venku a ovine se kolem statoru, aby se otáčel. Tato struktura může vydat vyšší točivý moment díky většímu okamžiku setrvačnosti a delšího pákového ramene a je zvláště vhodná pro scénáře s nízkou rychlostí a požadavky na točivý moment.

• Velký výstupní točivý moment: vhodnější pro řízení středně a nízkorychlostních zařízení, jako jsou ventilátory, setrvačníky, elektrické skateboardy atd.
• Hladší provoz a lepší schopnost anti-interference: Díky vyšší setrvačnosti rotoru;
• Dobrý výkon rozptylu tepla: Pouzdro rotoru je integrální rotující tělo, které vede k chlazení vzduchu.

Typické aplikace: DC ventilátory, drony, inteligentní elektrické skateboardy, nízkorychlostní manipulační roboty atd.

 

3. jak vybrat příslušný typ struktury

Typ aplikace	Doporučený typ struktury	Důvod
Vysokorychlostní přesnost kontroly	Vnitřní rotor	Malá setrvačnost, rychlá reakce, snadná kontrola
Nízká rychlost a vysoký točivý moment	Vnější rotor	ARM s dlouhou pákou, stabilní výstup, hladký provoz
Omezený instalační prostor	Vnitřní rotor	Kompaktnější a snadnější integraci
Požadavky na rozptýlení tepla	Vnější rotor	Integrální rotace bydlení usnadňuje chlazení vzduchu
High-end automatizace\/servo	Vnitřní rotor	Vysoká přesnost kontroly a citlivá reakce systému

 

Typ bezkablácného motoru, který má být vybrán, vyžaduje rovnováhu mezi požadavky na rychlost, omezením prostoru, výstupním točivým momentem, kompatibilitou řídicího systému a dalšími faktory. VSD může zákazníkům v různých průmyslových odvětvích poskytnout přizpůsobené návrhy a ověření prototypů.

 

--Od průmyslové automatizace po inteligentní zařízení

Kartáčové motory rychle pronikají do více průmyslových odvětví kvůli jejich vysoké účinnosti, trvanlivosti, nízkému šumu a snadné kontrole. Od tradiční výroby po inteligentní technologii, od mikro-přesných zařízení po velké energetické systémy, vykazovaly silnou přizpůsobivost. Níže jsou uvedeny některé typické klasifikace scénářů aplikací, které pomohou výrobcům rychle porozumět široké škále využití bezhrytých motorů.

 

1. průmyslová automatizace a robotika

• Automatizovaná řízená vozidla (AGV) a manipulace s roboty: Vyžadují energetický systém, který může běžet po dlouhou dobu, začínají a zastavují často a mají vysokou stabilitu;
• CNC Machine Mails and Servo Platformy: Mají extrémně vysoké požadavky na přesnost umístění a rychlost odezvy a jsou vhodné pro použití s ​​bezkartáčovými servo systémy;
• Automatizované zařízení pro výrobní linku: Lze integrovat s PLC nebo průmyslovým ethernetem, aby bylo dosaženo přesné kontroly a řízení spotřeby energie.

 

2 lékařské a testovací zařízení

• Elektrické operační tabulky, ventilátory, vstřikovací čerpadla atd.: Vyžadují ticho, stabilitu a spolehlivost;
• Molekulární diagnostické a laboratorní nástroje: K podpoře vysokofrekvenčního provozu jsou nutné nízké elektromagnetické rušení a motory s dlouhým životem;
• Rehabilitační robot: Vyžaduje vysokou citlivost a nízkorychlostní vysoký torský výstup.

 

3. spotřební elektronika a inteligentní zařízení

• Špičkové fanoušci, vysavače, masagery a další inteligentní domácí výrobky;
• Přenosné cestovní nástroje, jako jsou drony, elektrické skateboardy a elektrická kola;
• Herní ovladače, PTZ, elektrické čočky a další vysoce přesné kontrolní aplikace.

 

4. nové systémy energie a obnovitelné zdroje energie

• Motory pro regulaci zlévání a výšky tónu v systémech výroby větrné energie;
• Umístění ovladačů v systémech solárních sledování;
• Pomocné systémy elektrických vozidel (elektrická vodní čerpadla, ventilátory, sedací jednotky).

 

S popularizací a prohlubováním bezkalátových motorických technologií je na trhu mnoho dodavatelů a kvalita produktu a úroveň služeb se liší.U výrobců bez kartáčovských motorů, kteří sledují stabilitu, udržitelnost a vysoký výkon, je rozhodující výběr spolehlivého motorového partnera.

 

Jako technologická společnost zaměřená na výzkum a vývoj a výrobu DC Motors se VSD zavázala poskytovat globálním zákazníkům vysokou výkonnost,přizpůsobitelná řešení bez kartáčovství, které se široce používají v průmyslových odvětvích, jako je průmyslová automatizace, lékařské vybavení, inteligentní roboti a nové energetické systémy.

 

Proč si vybrat motor bez kartáčovače VSD

1. Diverzifikované produktové řady, aby vyhovovaly různým potřebám

K dispozici jsou struktury vnitřního rotoru i vnějšího rotoru;

Standardní modely pokrývají různé scénáře aplikací od mikro až po médium;

Podporuje přizpůsobení parametrů, jako je napětí, točivý moment, velikost, typ hřídele, protokol rozhraní atd.

 

2. silné schopnosti výzkumu a vývoje a technická podpora

Mají více než 30 patentů na technologii základní motorické technologie;

Navázat spolupráci ve výzkumu a vývoji s mnoha univerzitami a výzkumnými institucemi;

Poskytněte jednorázovou službu z návrhu výběru → Přizpůsobení řešení → Testování prototypů → Dodávka hromadné výroby.

 

3. přísný systém řízení kvality

Prošel ISO9001, CE, ROHS a další mezinárodní certifikace;

Každý motor prochází více testům výkonu a spolehlivosti před opuštěním továrny;

Podpořte inspekci třetích stran a audit zákazníků na místě.

 

4. globální důvěra zákazníků a dlouhodobá spolupráce

Poskytli jsme přizpůsobená řešení pro zákazníky ze zemí, jako je Německo, Japonsko, Spojené státy a Spojené království;

Existují úspěšné případy v projektech, jako jsou systémy AGV, chirurgické vybavení, elektrické nářadí a fotovoltaické regulátory;

Dodávka zámořských objednávek je stabilní a technická reakce je rychlá.

 

Ať už jste v raných fázích vývoje produktů nebo hledáte partnera, který optimalizuje vaše stávající motorické řešení, VSD vám poskytne silnou podporu s profesionálním týmem a zralými systémy.