Як влаштований безщітковий двигун

Як влаштований безщітковий двигун

Робота безщіткового електродвигуна ґрунтується на електричних приводах, що створюють магнітне обертове поле. Зараз існує декілька типів пристроїв, що мають різні характеристики. З розвитком технологій і використанням нових матеріалів, що відрізняються високою коерцитивною силою і достатнім рівнем магнітного насичення, стало можливим отримання сильного магнітного поля і, як наслідок, вентильних конструкцій нового виду, в яких відсутня обмотка на роторних елементах або стартері. Широке поширення перемикачів напівпровідникового типу з високою потужністю і прийнятною вартістю прискорило створення подібних конструкцій, полегшило виконання і позбавило від безлічі складнощів з комутацією.

Принцип роботи

Збільшення надійності, зменшення ціни і більш просте виготовлення забезпечується відсутністю механічних комутаційних елементів, обмотки ротора і постійних магнітів. При цьому підвищення результативності можливе завдяки зменшенню втрат тертя в колекторній системі. Безщітковий двигун може функціонувати на змінному або безперервному струмі. Останній варіант відрізняється помітною схожістю з колекторними двигунами. Його характерною особливістю є формування магнітного обертового поля і застосування імпульсного струму. В його основі присутній електронний комутатор, через що підвищується складність конструкції.

Обчислення положення

Генерування імпульсів відбувається в керуючій системі після сигналу, що відображає положення ротора. Від стрімкості обертання мотора безпосередньо залежить ступінь напруги і подачі. Датчик у стартері визначає положення ротора і подає електричний сигнал. Разом з магнітними полюсами, що проходять поруч з датчиком, змінюється амплітуда сигналу. Також існують бездаткові методики встановлення положення, до їх числа належать точки проходження струму і перетворювачі. ШІМ на вхідних затисках забезпечують збереження змінного рівня напруги і управління потужністю.

Для ротора з незмінними магнітами підведення струму необов 'язково, завдяки чому відсутні втрати в обмотці ротора. Безщітковий двигун для шуруперта відрізняється низьким рівнем інерції, забезпечуваним відсутністю обмоток і механізованого колектора. Таким чином з 'явилася можливість використання на високих швидкостях без іскріння і електромагнітного шуму. Високі значення струму та спрощення розсіювання тепла досягаються розміщенням нагріваючих ланцюгів на статорі. Варто також відзначити наявність електронного вбудованого блоку на деяких моделях.

Магнітні елементи

Розташування магнітів може бути різним відповідно до розмірів двигуна, наприклад, на полюсах або по всьому ротору. Створення якісних магнітів з більшою потужністю можливе завдяки використанню неодима в поєднанні з бором і залізом. Незважаючи на високі показники експлуатації, безщітковий двигун для шуруперта з постійними магнітами володіє деякими недоліками, в їх числі втрата магнітних характеристик при високих температурах. Але вони відрізняються більшою ефективністю і відсутністю втрат порівняно з машинами, в конструкції яких є обмотки.

Імпульси інвертора визначають швидкість обертання механізму. При незмінній живильній частоті робота двигуна здійснюється з постійною швидкістю в розімкнутій системі. Відповідно, швидкість обертання змінюється залежно від рівня поживної частоти.

Характеристики

Вентильний електродвигун працює у встановлених режимах і має функціонал щіткового аналога, швидкість якого залежить від докладеної напруги. Механізм має безліч переваг:

  • відсутність змін при намаганні та витоку струму;
  • відповідність швидкості обертання і самого обертального моменту;
  • швидкість не обмежується відцентровою силою, що впливає на колектор і роторну електрообмотку;
  • немає необхідності в комутаторі та обмотці збудження;
  • використовувані магніти відрізняються невеликою вагою і компактними розмірами;
  • високий момент сили;
  • енергонасиченість та ефективність.

Використання

Безщітковий двигун постійного струму з постійними магнітами зустрічається в основному в пристроях з потужністю в межах 5 кВт. У більш потужній апаратурі їх застосування нераціональне. Також варто відзначити, що магніти в двигунах даного типу відрізняються особливою чутливістю до високих температур і сильних полів. Індукційні та щіткові варіанти позбавлені таких недоліків. Двигуни активно використовуються в електричних мотоциклах, автомобільних приводах завдяки відсутності тертя в колекторі. Серед особливостей потрібно виділити рівномірність обертального моменту і струму, що забезпечує зниження акустичного шуму.