Содержание

Как работает бесколлекторный двигатель постоянного тока

Добавлено 16 июля 2019 в 22:15

Сохранить или поделиться

Узнайте обо всех достоинствах бесколлекторных двигателей, а также о преимуществах и недостатках выбора этого типа двигателей для вашего проекта.

Если вы работаете над проектом, в котором есть движущаяся часть, вы, вероятно, будете искать двигатель, чтобы сделать это движение возможным. В этой серии статей мы рассмотрим наиболее популярные типы двигателей, которые используют разработчики. Сначала мы рассмотрели коллекторные двигатели постоянного тока. Теперь давайте посмотрим на их ближайший аналог: бесколлекторный двигатель постоянного тока.

Чтобы узнать, для каких проектов лучше всего подходят бесколлекторные двигатели постоянного тока, ознакомьтесь с обзором:

Обзор бесколлекторных двигателей постоянного тока

Бесколлекторные двигатели – это новая технология двигателей, быстро внедряемая в высокотехнологичных приборах и электромобилях (например, Tesla Model S) в качестве замены коллекторных двигателей постоянного тока. Они также чрезвычайно распространены в любительских летательных аппаратах, включая многомоторные. Поскольку бесколлекторные двигатели постоянного тока не имеют коллектора и щеток (что очевидно), они работают без многих ограничений коллекторных двигателей постоянного тока.

Бесколлекторные двигатели постоянного тока обычно используются в многомоторных летательных аппаратах из-за их высокой скорости и эффективности

Как они работают?

Бесколлекторные двигатели постоянного тока обычно используются в многомоторных летательных аппаратах из-за их высокой скорости и эффективности.

Оценка характеристик бесколлекторных двигателей

Как и коллекторные двигатели постоянного тока, бесколлекторные двигатели работают путем изменения полярности обмоток внутри двигателя. Магнитные поля, создаваемые при возбуждении обмоток, оказывают толкающее воздействие на постоянные магниты, расположенные вокруг внешнего корпуса.

На бесколлекторном двигателе постоянного тока вращается не вал двигателя, а внешний корпус. Поскольку центральный вал, к которому прикреплены обмотки, является неподвижным, питание может подаваться непосредственно на обмотки, что устраняет необходимость в щетках и коллекторе.

Без щеток бесколлекторные двигатели изнашиваются намного менее быстро, чем коллекторные двигатели постоянного тока. Они работают с гораздо меньшим звуковым и электрическим шумом и способны работать на гораздо более высоких скоростях.

Из чего состоит бесколлекторный двигатель постоянного тока

Бесколлекторные двигатели постоянного тока только недавно начали использоваться в потребительских товарах и любительских проектах, потому что их сложно контролировать.

В то время как коллекторные двигатели постоянного тока для изменения полярности обмоток используют просто вращение самого двигателя, бесколлекторные двигатели постоянного тока управляются активно и требуют сложной схемы управления обмоткой, которая также должна масштабироваться при увеличении скорости.

Только благодаря тому, что микроконтроллеры стали дешевле и доступнее, стало возможным, чтобы недорогие системы могли удерживать правильную частоту вращения, необходимую для работы двигателя.

Достоинства бесколлекторных двигателей постоянного тока

Низкий износ

Единственным физическим интерфейсом между вращающейся внешней стороной корпуса двигателя и стационарными обмотками внутри являются шарикоподшипники, что означает, что бесколлекторные двигатели постоянного тока изнашиваются очень медленно.

Высокая скорость

Бесколлекторные двигатели имеют намного меньшее трение, чем коллекторные двигатели постоянного тока, поэтому они могут работать на более высоких скоростях.

Высокая эффективность

По сравнению с другими типами двигателей бесколлекторные двигатели обладают очень высокой эффективностью работы, что означает более низкое энергопотребление при той же выходной мощности по сравнению с коллекторными двигателями постоянного тока.

Недостатки бесколлекторных двигателей постоянного тока

Очень высокая сложность управления

Бесколлекторные двигатели постоянного тока для правильной работы требуют специализированных контроллеров и сложных алгоритмов управления.

Высокая цена

Стоимость самих двигателей не слишком высока, но когда добавляется стоимость контроллера, общая стоимость использования бесколлекторного двигателя постоянного тока в проекте становится относительно высокой.

Необходимость специализированных передач

В таких приложениях, как вакуумные пылесосы Dyson, бесколлекторные двигатели постоянного тока должны быть снабжены передачей для преобразования высоких скоростей до нужной скорости.

Оригинал статьи:

Теги

Бесколлекторный двигательДвигательЭлектродвигатель

Сохранить или поделиться

Принцип действия электродвигателей постоянного тока


 

 

        Работа электрических машин основана на физических законах электромагнитной индукции и действия электромагнитных сил. Согласно этим законам на проводник с током, помещенный в магнитное поле, будет действовать сила, стремящаяся вытолкнуть его из магнитного поля.

       Для работы любого электродвигателя является необходимым наличие взаимодействия магнитного поля и проводников, по которым проходит ток. Момент электромагнитных сил, приводящий в движение якорь электродвигателя, пропорционален магнитной индукции, длине проводника и проходящему по нему току; направление момента легко определить по правилу левой руки.

     На рисунке выше приведена схема, показывающая принцип действия электродвигателя постоянного тока. Два неподвижных полюса магнита 1 создают магнитный поток, направленный от северного полюса N к южному S. В пространстве между полюсами расположена вращающаяся часть двигателя, называемая якорем, с обмоткой из одного витка 2. Концы витка присоединены к переключающему устройству — коллектору 3, выполненному в виде двух полуколец, на которые через щетки 5 подается напряжение от источника постоянного тока 4. При подключении щеток двигателя к источнику тока в витке обмотки, помещенном в магнитное поле, начинает идти ток

I. С возникновением тока в витке возникают электромагнитные силы F, стремящиеся повернуть виток относительно оси ОIО. При повороте витка с полукольцами па 90° ток в витке изменит направление на противоположное. Следовательно, при вращении витка ток в проводнике через каждые пол-оборота изменяет свое направление, что позволяет сохранить постоянное направление вращения якоря. Вращающий момент (н • см) можно определить по формуле:

              где Р — мощность на валу электродвигателя,

вт

              n — скорость        вращения якоря, об/мин.

        Потребляемый электрическим двигателем ток зависит от режима работы. Так, при неподвижном якоре ток, потребляемый электродвигателем, определяется по закону Ома и зависит от напряжения источника тока и суммы сопротивлений обмоток и щеточно-коллекторного перехода:

            где  U — напряжение источника тока, в;

           R — сопротивление двигателя, ом

           I — потребляемый электрическим двигателем ток, а.

         Этот режим называют режимом короткого замыкания электродвигателя.

Режим короткого замыкания возникает в первый момент включения двигателя, затем ток начинает уменьшаться до некоторой величины, достигая своего наименьшего значения при отсутствии на валу нагрузки. Режим работы электродвигателя, при котором вал не нагружен, называют режимом  холостого хода.

         Уменьшение потребляемого электродвигателем тока при переходе от режима короткого замыкания к режиму холостого хода объясняется тем, что при вращении якоря в магнитном поле в витках его обмотки наводится э.д.с, направленная против напряжения источника тока, питающего двигатель. Потребляемый электродвигателем ток определяется по формуле:

                    где Е э. д. с, наводимая в витках обмотки якоря при его вращении, в.

        Электродвигатель постоянного тока легко заставить вращаться в противоположную сторону, для чего обычно достаточно изменить полярность подключения источника тока к обмотке якоря.

 

 

       На рисунке выше показана схема, обеспечивающая при помощи трехпозиционного тумблера остановку и включение вращения якоря в двух направлениях, то есть реверсирование электродвигателя.

 

       Развитие полупроводниковой техники создало предпосылки для создания двигателей постоянного тока без коллектора и щеток. Функции механического переключателя — коллектора со щетками — выполняют в этом случае транзисторные переключатели. Такой электрический двигатель получил название бесколлекторного двигателя постоянного тока. Бесколлекторные двигатели постоянного тока имеют ряд преимуществ перед обычными электродвигателями постоянного тока. Эти преимущества выражаются увеличением времени работы двигателей, повышением их надежности, отсутствием износа щеток, искрения и радиопомех. И хотя бесколлекторные двигатели постоянного тока имеют несколько большие габариты и массу за счет полупроводникового переключателя, они находят широкое применение в системах автоматики и в качестве основного двигателя — на авто- и судомоделях.

Материал взят из книги “Модельные двигатели” Зуев. В.П

Похожие материалы:

       

 

Бесщеточные двигатели с планетарным редуктором (28 мм), 28 мм

Передаточноечисло3.75.21419275171100139264
Кол-во зубчатыхпередач1122233334
Длина мм31.531.540404048.548.548.548.557.5
Краткосрочная макс. допустимая нагрузка, кг·см551010103030303030

FL28BL38-2430-28JX20K
Скорость без нагрузки, об/мин8105772141581115942302111
Номинальнаяскорость, об/мин54038414210574392820147
Номинальный вращающий момент, Н·м16. 723.456.777109186259365507866

FL28BL38-2440-28JX20K
Скорость без нагрузки, об/мин10817692852101487856402815
Номинальнаяскорость, об/мин7295191921921005238271910
Номинальный вращающий момент, Н·м23.332.779.41071532603625107091347

какие они бывают / Хабр

В прошлых статьях был рассмотрен принцип работы синхронного и асинхронного электродвигателей, а также рассказано, как ими управлять. Но видов электродвигателей существует гораздо больше! И у каждого из них свои свойства, область применения и особенности.

В этой статье будет небольшой обзор по разным типам электродвигателей с фотографиями и примерами применений. Почему в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие? Какие двигатели стоят в сегвее? А какие двигают поезд метро?

Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, которые обуславливают его область применения, в которой он наиболее выгоден. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Почему бы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести пару типов, довести их до совершенства и ставить их и только их во все применения? Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, зачем же их столько и какой двигатель «самый лучший».


С этим двигателем все должны быть знакомы с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве старых игрушек. Батарейка, два проводка на контакты и звук знакомого жужжания, вдохновляющего на дальнейшие конструкторские подвиги.

Все ведь так делали? Надеюсь. Иначе эта статья, скорее всего, не будет вам интересна. Внутри такого двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по другим частям обмотки, создавая вращающий момент. Кстати, не уходя далеко, всех ведь, наверное, интересовало – что за желтые штучки стояли на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может также меняться скачками, из-за чего двигатель создает много помех. Они особенно мешают, если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке. Конденсаторы как раз гасят такие высокочастотные пульсации и, соответственно, убирают помехи.

Двигатели постоянного тока бывают как очень маленького размера («вибра» в телефоне), так и довольно большого – обычно до мегаватта. Например, на фото ниже показан тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810кВт и напряжением 1500В.

Почему ДПТ не делают мощнее? Главная проблема всех ДПТ, а в особенности ДПТ большой мощности – это коллекторный узел. Скользящий контакт сам по себе является не очень хорошей затеей, а скользящий контакт на киловольты и килоамперы – и подавно. Поэтому конструирование коллекторного узла для мощных ДПТ – целое искусство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор становится слишком сложно (рекорд — 12,5МВт).
В потребительском качестве ДПТ хорош своей простотой с точки зрения управляемости. Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой ход) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Поэтому до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока именно ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения или момент.

Также нужно упомянуть, как именно в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого возникает вращающий момент. Этот поток может делаться двумя способами: постоянными магнитами и обмоткой возбуждения. В небольших двигателях чаще всего ставят постоянные магниты, в больших – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования. При увеличении тока обмотки возбуждения увеличивается её магнитный поток. Этот магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря. Но тем выше и ЭДС машины, а значит при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Зато если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это очень важное свойство ДПТ. Вообще, я очень советую изучить уравнения ДПТ – они простые, линейные, но их можно распространить на все электродвигатели – процессы везде схожие.


Как ни странно, это самый распространенный в быту электродвигатель, название которого наименее известно. Почему так получилось? Его конструкция и характеристики такие же, как у двигателя постоянного тока, поэтому упоминание о нем в учебниках по приводу обычно помещается в самый конец главы про ДПТ. При этом ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в названии которого присутствует «постоянный ток», теоретически можно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.

Как изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, надо сменить полярность питания якоря. А ещё? А еще можно сменить полярность питания обмотки возбуждения, если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами. А если полярность сменить и у якоря, и у обмотки возбуждения? Правильно, направление вращения не изменится. Так что же мы ждем? Соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и там и там, после чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться. Есть один только маленький штрих, который надо сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от истинного ДПТ, надо изготовить шихтованным, чтобы снизить потери от вихревых токов. И вот мы и получили так называемый «универсальный коллекторный двигатель», который по конструкции является подвидом ДПТ, но… прекрасно работает как от переменного, так и от постоянного тока.

Этот тип двигателей наиболее широко распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п. Почему именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его можно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором). Схема регулирования может быть так проста, что помещается, например, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.


Еще более распространенным, чем коллекторные двигатели, является асинхронный двигатель. Только распространен он в основном в промышленности – где присутствует трехфазная сеть. Про принцип его работы написана

отдельная статья

. Если кратко, то его статор – это распределенная двухфазная или трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и создает вращающееся магнитное поле. Ротор можно представлять себе в виде медного или алюминиевого цилиндра, внутри которого находится железо магнитопровода. К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется там за счет переменного поля статора (поэтому двигатель на английском языке называют индукционным). Возникающие вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в результате чего образуется вращающий момент.

Почему асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а поэтому он более надежен и требует меньше обслуживания. Кроме того, такой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его можно включить коммутатором «на сеть», в результате чего двигатель запустится (с большим пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ относительно большой мощности так включать нельзя, от пускового тока погорит коллектор. Также асинхронные привода, в отличие от ДПТ, можно делать гораздо большей мощности – десятки мегаватт, тоже благодаря отсутствию коллектора. При этом асинхронный двигатель относительно прост и дешев.

Асинхронный двигатель применяется и в быту: в тех устройствах, где не нужно регулировать частоту вращения. Чаще всего это так называемые «конденсаторные» двигатели, или, что тоже самое, «однофазные» асинхронники. Хотя на самом деле с точки зрения электродвигателя правильнее говорить «двухфазные», просто одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор. Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что позволяет создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. Обычно такие двигатели применяются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, небольших насосах и т.п.

Минус асинхронного двигателя по сравнению с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. Если асинхронному двигателю просто понизить напряжение, не понизив частоту, то он несколько снизит скорость, да. Но у него увеличится так называемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся потери в роторе, из-за чего он может перегреться и сгореть. Можно представлять это себе как регулирование скорости движения легкового автомобиля исключительно сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Чтобы правильно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя нужно пропорционально регулировать и частоту, и напряжение. А лучше и вовсе организовать векторное управление, как более подробно было описано в прошлой статье. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать. Но сегодня регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.


Про принцип работы синхронного двигателя также

была отдельная статья

. Синхронных приводов бывает несколько подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с обмоткой возбуждения и контактными кольцами), с синусоидальной ЭДС или с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Сюда же можно отнести некоторые шаговые двигатели. До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных машин было применение в качестве генераторов (почти все генераторы всех электростанций – синхронные машины), а также в качестве мощных приводов для какой-либо серьезной нагрузки в промышленности.


Все эти машины выполнялись с контактными кольцами (можно увидеть на фото), о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. При этом у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, большие проблемы с пуском. Если включить мощную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет плохо. Так как машина синхронная, она должна вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а поэтому он будет просто дергаться туда-сюда, так как момент получится знакопеременный. Это называется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Поэтому в реальных синхронных машинах применяют асинхронный пуск – делают внутри синхронной машины небольшую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, чтобы разогнать машину до частоты, примерно равной частоте вращения поля, а уже после этого включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм.

И если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без изменения частоты поля хоть как-то можно, то у синхронного двигателя нельзя никак. Он или крутится с частой поля, или выпадает из синхронизма и с отвратительными переходными процессами останавливается. Кроме того, у синхронного двигателя без магнитов есть контактные кольца – скользящий контакт, чтобы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе. С точки зрения сложности, это, конечно, не коллектор ДПТ, но всё равно лучше бы было без скользящего контакта. Именно поэтому в промышленности для нерегулируемой нагрузки применяют в основном менее капризные асинхронные привода.

Но все изменилось с появлением силовой полупроводниковой электроники и микроконтроллеров. Они позволили сформировать для синхронной машины любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) или векторное управление. При этом характеристики привода целиком (синхронная машина + инвертор) получились такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем другими красками. Поэтому начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сначала они робко вылезали в вентиляторах кулеров как маленькие BLDC двигатели, потом добрались до авиамоделей, потом забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, Тойота приус и т. п.), всё больше вытесняя классический в таких задачах коллекторный двигатель. Сегодня синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, если сравнивать комплект преобразователь+двигатель? И чем хуже? Этот вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а сейчас давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей.


У него много названий. Обычно его коротко называют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) или вентильно-индукторная машина (ВИМ) или привод (ВИП). В английской терминологии это switched reluctance drive (SRD) или motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением. Но чуть ниже будет рассматриваться другой подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Чтобы не путать их друг с другом, «обычный» ВИД, который рассмотрен в этом разделе, мы на кафедре электропривода в МЭИ, а также на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» называем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» или коротко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от машины, рассмотренной далее. Но другие исследователи его также называют ВИД с самоподмагничиванием, иногда реактивный ВИД (что отражает суть образования вращающего момента).


Конструктивно это самый простой двигатель и по принципу действия похож на некоторые шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – тоже зубчатый, но с другим числом зубцов. Проще всего принцип работы поясняет вот эта анимация:


Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора можно заставить двигатель вращаться. Фаз может быть разное количество. Форма тока реального привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А):


Однако за простоту двигателя приходится платить. Так как двигатель питается однополярными импульсами тока, напрямую «на сеть» его включать нельзя. Обязательно требуется преобразователь и датчик положения ротора. Причем преобразователь не классический (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела. Проблема в том, что для удешевления комплектующих и улучшения компоновки преобразователей силовые ключи и диоды часто не изготавливаются отдельно: обычно применяются готовые модули, содержащие одновременно два ключа и два диода – так называемые стойки. И именно их чаще всего и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей просто оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь. Хотя в последние годы некоторые производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные именно для SRD.

Следующая проблема – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой структуры и импульсного тока момент редко получается стабильным – чаще всего он пульсирует. Это несколько ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах? Кроме того, от таких импульсов тянущего усилия не очень хорошо себя чувствуют подшипники двигателя. Проблема несколько решается специальным профилированием формы тока фазы, а также увеличением количества фаз.

Однако даже при этих недостатках двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле классического асинхронного двигателя. Кроме того, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, разделив управление одним двигателем на несколько независимых преобразователей, которые работают параллельно. Это позволяет повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время работать с небольшой перегрузкой. Для асинхронного двигателя такой фокус выполнить так просто не получается, так как невозможно сделать несвязанные друг с другом фазы статора, которые бы управлялись отдельным преобразователем полностью независимо от других. Кроме того, ВИД очень хорошо регулируются «вверх» от основной частоты. Железку ротора можно раскручивать без проблем до очень высоких частот.
Мы на фирме ООО «НПФ ВЕКТОР» выполнили несколько проектов на базе этого двигателя. Например, делали небольшой привод для насосов горячего водоснабжения, а также недавно закончили разработку и отладку системы управления для мощных (1,6 МВт) многофазных резервируемых приводов для обогатительных фабрик АК «АЛРОСА». Вот машинка на 1,25 МВт:

Вся система управления, контроллеры и алгоритмы были сделаны у нас в ООО «НПФ ВЕКТОР», силовые преобразователи спроектировала и изготовила фирма ООО «НПП «ЦИКЛ+». Заказчиком работы и проектировщиком самих двигателей являлась фирма ООО «МИП «Мехатроника» ЮРГТУ (НПИ)».

Это совсем другой тип двигателя, отличающийся по принципу действия от обычного ВИД. Исторически известны и широко используются вентильно-индукторные генераторы такого типа, применяемые на самолетах, кораблях, железнодорожном транспорте, а вот именно двигателями такого типа почему-то занимаются мало.


На рисунке схематично показана геометрия ротора и магнитный поток обмотки возбуждения, а также изображено взаимодействие магнитных потоков статора и ротора, при этом ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).

Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке показана как четыре витка медного провода). Несмотря на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. Ротор и статор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у обычного асинхронного или синхронного двигателя. Хотя существуют варианты такого типа машин с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD или BLDC двигателя. Витки обмотки статора охватывают сразу оба пакета ротора.

Упрощенно принцип работы можно описать следующим образом: ротор стремится повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. При этом половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а половина – в другом. Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент активный (полярность зависит от знака тока) и образован за счет взаимодействия поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина отлична от классических шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (когда металлическая болванка притягивается к электромагниту и знак усилия не зависит от знака тока электромагнита).

С точки зрения управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами. То есть, если вы не знаете конструкцию этой машины и используете её как «черный ящик», то она ведет себя практически неотличимо от синхронной машины с обмоткой возбуждения. Можно сделать векторное управление или автокоммутацию, можно ослаблять поток возбуждения для повышения частоты вращения, можно усиливать его для создания большего момента – всё так, как будто это классическая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Только ВИД НВ не имеет скользящего контакта. И не имеет магнитов. И ротор в виде дешевой железной болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD. Вот, например, синусоидальные токи ВИД НВ при работе векторного управления:

Кроме того, ВИД НВ можно создавать многофазным и многосекционным, аналогично тому, как это делается в ВИД СВ. При этом фазы оказываются несвязанными друг с другом магнитными потоками и могут работать независимо. Т.е. получается как будто бы несколько трехфазных машин в одной, к каждой из которых присоединяется свой независимый инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность просто суммируется. Координации между преобразователями при этом не требуется никакой – только общее задание частоты вращения.

Минусы этого двигателя тоже есть: напрямую от сети он крутиться не может, так как, в отличие от классических синхронных машин, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе. Кроме того, он сложнее по конструкции, чем обычный ВИД СВ (SRD).

На основе данного двигателя мы также сделали несколько успешных проектов. Например, один из них – это серия приводов насосов и вентиляторов для районных теплостанций г. Москвы мощностью 315-1200кВт (ссылка на проект). Это низковольтные (380В) ВИД НВ с резервированием, где одна машина «разбита» на 2, 4 или 6 независимых трехфазных секций. На каждую секцию ставится свой однотипный преобразователь с векторным бездатчиковым управлением. Таким образом можно легко наращивать мощность на базе однотипной конструкции преобразователя и двигателя. При этом часть преобразователей подключено к одному вводу питания районной теплостанции, а часть к другому. Поэтому если происходит «моргушка питания» по одному из вводов питания, то привод не встает: половина секций кратковременно работают в перегрузке, пока питание не восстановится. Как только оно восстанавливается, на ходу в работу автоматически вводятся отдыхавшие секции. Вообще, наверное, этот проект заслуживал бы отдельной статьи, поэтому пока про него закончу, вставив фото двигателя и преобразователей:

К сожалению, двумя словами здесь не обойтись. И общими выводами про то, что у каждого двигателя свои достоинства и недостатки – тоже. Потому что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов машин, цена, а также их механические характеристики и перегрузочная способность. Оставим нерегулируемый асинхронный привод крутить свои насосы напрямую от сети, тут ему конкурентов нет. Оставим коллекторные машины крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования тоже потягаться сложно.

Давайте рассмотрим регулируемый электропривод, режим работы которого – длительный. Коллекторные машины здесь сразу исключаются из конкуренции по причине ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. Если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что используется в промышленности и где масса и габариты особо не важны, то здесь из конкуренции выпадают синхронные машины. Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что является капризным элементом, а постоянные магниты очень дороги. Конкурирующими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.

Как показывает опыт, все три типа машин успешно применяются. Но – асинхронный привод невозможно (или очень сложно) секционировать, т. е. разбить мощную машину на несколько маломощных. Поэтому для обеспечения большой мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: ведь мощность – это, если грубо, произведение напряжения на ток. Если для секционируемого привода мы можем взять низковольтный преобразователь и наставить их несколько, каждый на небольшой ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера? Это провода нужны с руку толщиной. Поэтому для увеличения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем другой класс задачи. Нельзя просто так взять силовые ключи на 10кВ и сделать из них классический инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а если есть, они очень дороги. Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Такой инвертор иногда тянет за собой специализированный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную систему управления, работающую как одно целое… В общем, сложно всё у мощного асинхронного привода. При этом вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, позволяя сделать привода до единиц мегаватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом плане ВИПы становятся интереснее асинхронного привода, да еще и обеспечивают резервирование. С другой стороны, асинхронные привода работают уже сотни лет, двигатели доказали свою надежность. ВИПы же только пробивают себе дорогу. Так что здесь надо взвесить много факторов, чтобы выбрать для конкретной задачи наиболее оптимальный привод.

Но всё становится еще интереснее, когда речь заходит о транспорте или о малогабаритных устройствах. Там уже нельзя беспечно относиться к массе и габаритам электропривода. И вот там уже нужно смотреть на синхронные машины с постоянными магнитами. Если посмотреть только на параметр мощности деленной на массу (или размер), то синхронные машины с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры могут быть в разы меньше и легче, чем любой другой «безмагнитный» привод переменного тока. Но здесь есть одно опасное заблуждение, которое я сейчас постараюсь развеять.

Если синхронная машина в три раза меньше и легче – это не значит, что для электротяги она подходит лучше. Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС машины. На определенной частоте вращения ЭДС машины достигает напряжения питания инвертора и дальнейшее повышение частоты вращения становится затруднительно. Тоже самое касается и повышения момента. Если нужно реализовать больший момент, в синхронной машине нужно повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более эффективно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а потери были бы ниже. Но опять же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных машин и ток статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты могут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но только лишь в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной частотой вращения и номинальным моментом. Выше и ниже – всё плохо. Если это нарисовать, то получится вот такая характеристика частоты от момента (красным):

На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, например, пусть это будет 60кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где возможно регулирование синхронной машины без проблем – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала. Красной линией отмечено, что можно выжать из синхронной машины сверх номинала – небольшое повышение частоты вращения за счет так называемого ослабления поля (на самом деле это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), а также показана некоторая возможная форсировка по моменту, чтобы было безопасно для магнитов. Всё. А теперь давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея рассчитана на отдачу 60кВт. Желаемая тяговая характеристика изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10км/ч привод должен развивать свои 60кВт и продолжать их развивать вплоть до максимальной скорости, скажем 150км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит даже чтобы заехать на бордюр у подъезда (или на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет лишь до 50-60км/ч.

Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач? Подходит, конечно же, просто надо по-другому её выбрать. Вот так:


Надо выбрать такую синхронную машину, чтобы требуемый тяговый диапазон регулирования был весь внутри её механической характеристики. Т.е. чтобы машина одновременно могла развить и большой момент, и работать на большой частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность такой машины будет уже не 60кВт, а 540кВт (можно посчитать по делениям). Т.е. в электромобиль с батареей на 60кВт придется установить синхронную машину и инвертор на 540кВт, просто чтобы «пройти» по требуемому моменту и частоте вращения.

Конечно же, так как описано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540кВт вместо 60кВт. Синхронную машину модернизируют, пытаясь «размазать» её механическую характеристику из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту. Например, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это позволяет не бояться размагнитить магниты и ослаблять поле смелее, а также перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и становится уже не такой легкой и красивой, какой она была раньше. Появляются новые проблемы, такие как «что делать, если в режиме ослабления поля инвертор отключился». ЭДС машины может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Или что делать, если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами короткого замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — нужны схемы защиты и т.п.

Поэтому синхронная машина хороша там, где большого диапазона регулирования не требуется. Например, в сегвее, где скорость с точки зрения безопасности может быть ограничена на 30км/ч (или сколько там у него?). А еще синхронная машина идеальна для вентиляторов: у вентилятора сравнительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше особо нет смысла, так как воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (примерно). Поэтому для небольших пропеллеров и вентиляторов синхронная машина – это то, что нужно. И как раз она туда, собственно, успешно ставится.

Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон веков реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от тока статора и частоты вращения. При увеличении частоты вращения уменьшается и ток возбуждения, позволяя машине разгоняться выше и выше. Поэтому ДПТ с независимым (или смешанным) управлением возбуждением классически стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т.п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?

К такой характеристике (постоянства мощности) могут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов. Но у асинхронного двигателя есть две проблемы: во-первых, его естественная механическая характеристика – это не кривая постоянства мощности. Потому что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А поэтому в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты в два раза приводит к падению тока возбуждения в два раза и моментоообразующего тока тоже в два раза. А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая проблема – это потери в роторе при перегрузке с большим моментом. В асинхронном двигателе половина потерь выделяется в роторе, половина в статоре. Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте часто применяется жидкостное охлаждение. Но водяная рубашка эффективно охладит лишь статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести значительно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение путем перемешивая воздуха внутри пространства двигателя или излучение тепла ротором. Поэтому ротор асинхронного двигателя получается своеобразным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется долгое время ждать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится только предсказывать по модели.

Здесь нужно отметить, как мастерски обе проблемы асинхронного двигателя обошли в Тесла в своей Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во вращающийся ротор жидкость (у них есть соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается внутри жидкостью, но достоверно я не знаю, применяют ли они это). А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой характеристикой, почти как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, только у них не 540кВт, а 300кВт. Зона ослабления поля в тесле очень маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для легкового автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью. Недостаток асинхронного двигателя обратили в достоинство. Но если бы они попытались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100кВт или меньше, то асинхронный двигатель, скорее всего, был бы точно таким же (на 300кВт), просто его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.

А теперь ВИПы. Что могут они? Какая тяговая характеристика у них? Про ВИД СВ я точно сказать не могу – это по своему принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая характеристика может сильно меняться. Но в целом он скорее всего лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой характеристике с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сказать подробнее, так как мы на фирме им очень плотно занимаемся. Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы хотим стремиться? Это на самом деле не просто желаемая характеристика. Это реальная тяговая характеристика, которую мы по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ. Так как ВИД НВ имеет независимое внешнее возбуждение, то его качества наиболее приближены к ДПТ НВ, который тоже может сформировать такую тяговую характеристику за счет регулирования возбуждения.

Так что же? ВИД НВ – идеальная машина для тяги без единой проблемы? На самом деле нет. Проблем у него тоже куча. Например, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё тоже сложно отводить тепло – получается ситуация почти как ротором асинхронника, лишь немного получше. Можно, в случае надобности, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая проблема – это завышенные массогабаритные показатели. Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, можно видеть, что пространство внутри двигателя используется не очень эффективно – «работают» только начало и конец ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, например, вся длина ротора, всё железо «работает». Сложность сборки – засунуть обмотку возбуждения внутрь пакетов ротора надо еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, есть проблемы с балансировкой). Ну и просто массогабаритные характеристики пока получаются не очень-то выдающимися по сравнению с теми же асинхронными двигателями Тесла, если накладывать тяговые характеристики друг на друга.
А также есть еще общая проблема обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные машины при той же мощности меньше тихоходных) потери от перемешивания воздуха внутри становятся очень значительными. Если до 5000-7000 об/мин ВИД еще можно сделать, то на 20000 об/мин это получится большой миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и гораздо выше сделать вполне можно за счет гладкого статора.

Так что же лучше всего в итоге для электротяги? Какой двигатель самый лучший?
Понятия не имею. Все плохие. Надо изобретать дальше. Но мораль статьи такова – если вы хотите сравнить между собой разные типы регулируемого электропривода, то нужно сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической характеристикой по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Также в этой статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. Например, такой параметр как длительность работы в каждой из точек механической характеристики. На максимальном моменте обычно ни одна машина не может работать долго – это режим перегрузки, а на максимальной скорости очень плохо себя чувствуют синхронные машины с магнитами – там у них огромные потери в стали. А еще интересный параметр для электротяги – потери при движении выбегом, когда водитель отпустил газ. Если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной машины с постоянными магнитами останутся почти номинальные потери в стали из-за магнитов. И так далее, и так далее…
Поэтому нельзя вот так просто взять и выбрать лучший электропривод.

UPD:
Обобщая замечания в комментариях, необходимо дополнить некоторые важные, как оказалось, вещи, которые я изначально опустил как маловажные.
1. Асинхронные двигатели до эры преобразователей частоты регулировали за счет применения так называемого фазного ротора — когда ротор делался в виде обмотки, а не беличьей клетки, а через контактные кольца (как у синхронной машины) фазы ротора выводились наружу. Включая в цепь ротора резисторы можно было мягко пускать АД и безопасно регулировать частоту вращения, изменяя сопротивление. Проблема в том, что очень много энергии при этом терялось в резисторах — иногда до половины от подводимой к приводу мощности.

2. В статье не упомянуты синхронные реактивные машины и их совмещение с синхронными машинами с постоянными магнитами. Если сделать ротор синхронной машины с магнитами явнополюсным — например таким, как нарисован ротор SRD двигателя на gif анимации, то развиваемый момент может быть не только активным, но и реактивным — как у SRD. Подбирая оптимальное сочетание активного и реактивного момента можно частично исключить проблемы классической синхронной машины с магнитами, значительно расширив диапазон работы с постоянством мощности. Получается некий гибрид реактивной машины и синхронной с магнитами.

3. Шаговые двигатели не рассмотрены, потому что по принципу действия они в первом приближении схожи либо с синхронными машинами с постоянными магнитами, либо с SRD двигателями — зависит от конкретного типа шаговика. Только шаговые двигатели, в отличие от «силовых» приводов, имеют гораздо большее количество пар полюсов (зубцов) для увеличения коэффициента электрической редукции: чтобы одному периоду тока соответствовало меньшее угловое перемещение вала. Управление шаговиками обычно тривиальное — последовательный перебор фаз друг за другом (шаги). Более продвинутые системы дробят шаг, подавая в двигатель «микрошаги» — по сути приближая управление к синусоидальному. Еще более продвинутые используют датчик положения ротора и применяют полноценное векторное управление. Но в таком случае и машину нужно делать более качественную, а называться в сумме это будет уже настоящим сервоприводом.

Конструкция и особенности работы коллекторных двигателей постоянного тока

Для успешного применения коллекторных двигателей постоянного тока необходимо понимать некоторые тонкости их работы, такие как например: графики соотношение момента и скорости, обратная ЭДС, пульсации, конструктивные особенности обмотки. Для более полного понимания данной статьи и теории работы двигателя постоянного тока и коллекторного двигателя мы рекомендуем ознакомиться с базовой статьей “Принцип работы коллекторного двигателя постоянного тока”. В этой статье рассматриваются конструкция и особенности работы этого типа двигателей – базовые знания, которые необходимы инженеру для выбора оптимального двигателя, соответствующего требованиям проектируемого устройства.

Простые и экономичные, коллекторные двигатели постоянного тока обеспечивают выходную мощность от милливатт до киловатт и являются наиболее востребованными техническими устройствами в самых разнообразных областях – от инфузионных насосов до сталепрокатных установок. Хорошая линейность этих синхронных устройств облегчает расчет рабочих характеристик заданного двигателя для ряда возможных условий эксплуатации. К примеру, при постоянном напряжении питания скорость двигателя постоянного тока линейно падает с увеличением нагрузки; величина тока будет увеличиваться как функция от нагрузки на валу двигателя. Мы можем использовать эти известные соотношения для определения тока, потребляемого конкретным двигателем при работе с заданной нагрузкой.

Рис.2. График зависимости тока I от момента T и скорости N от момента T.
По двум точкам можно определить значения тока I1 и скорости N1, соответствующие заданной нагрузке T1.

Поскольку используемые зависимости являются линейными, нам необходимы всего две точки для построения каждого графика (Рис.1). Мы можем получить график скорости как функцию момента, зная значение скорости ненагруженного двигателя (скорость холостого хода, Nn) и значение момента нагрузки, которая приведет к остановке двигателя (максимальный момент, который может выдать двигатель – Ts). Таким же образом мы можем получить график зависимости тока от момента, который может развить двигатель, зная ток ненагруженного двигателя (ток холостого хода I0) и ток при нагрузке, которая приведет к остановке двигателя (Is). Имея графики зависимости тока и скорости от момента нагрузки, мы всегда можем определить значения тока и скорость вращения для известного заданного значения момента нагрузки.

Рис.2. Масштабирование графика зависимости тока от момента для разных значений напряжения питания
Так как зависимости тока/скорости от момента являются линейными и не зависят от напряжения, новые значения для напряжений, отличающихся от базового (сплошная линия на графике), могут быть получены путем масштабирования: значения при большем напряжении питания лежат выше на графике (штриховая линия), при меньшем напряжении питания – ниже на графике (точечный пунктир).

Поскольку зависимости скорости и тока от момента линейные и не зависят от напряжения, модифицирование графиков для разных значений напряжений настолько же просты, как масштабирование графика (см. рис.2). Очевидно, что это упрощенная модель, которая не учитывает изменение напряжения и потери мощности, но она дает представление о преимуществах двигателей постоянного тока.

Обратная ЭДС двигателей постоянного тока

Учитывая, что ротор состоит из множества спиралей проводника, мы можем представить модель двигателя постоянного тока как электрическую цепь, состоящую из источника питания (батареи) и сопротивления (рис. 3).

Рис.3. Упрощенная схема двигателя постоянного тока
Модель двигателя постоянного тока рассматривается как проводник с сопротивлением RM (сопротивление обмотки двигателя) и источник питания с напряжением VS. Ток в цепи равен I. Данная модель упрощенная и не полная.

По закону Ома:

VS= IRM [1]

где VS – напряжение питания, I – ток, RM – сопротивление обмотки.

В случае постоянного значения напряжения питания, потребляемый ток двигателя обратно пропорционален его сопротивлению, которое мы можем приблизительно определить как сопротивление обмотки (достаточно низкое значение). Это означает, что на низких скоростях вращения или при заблокированном роторе двигателя значение тока достаточно для перегорания обмоток двигателя. Существуют и другие факторы в работе двигателя. Якорь состоит из витков, перемещающихся внутри магнитного поля. Как было рассмотрено в предыдущей статье, магнитное поле якоря оказывает воздействие на обмотку и генерирует крутящий момент. В то же время верно и обратное – проводник, перемещающийся в магнитном поле, генерирует электродвижущую силу (ЭДС).

 [2]

Другими словами, каждый двигатель постоянного тока одновременно работает и как генератор. По закону Ленца направление действия обратной ЭДС противоположно Vs. Это отражено знаком “минус” в выражении выше. Магнитный поток, проходящий через виток, может быть выражен формулой:

 [3]

Это означает, что для вращающейгося в постоянном магнитном поле B якоря с плотной обмоткой, состоящей из N витков, это выражение может быть представлено следующий образом:

 [4]

ЭДС двигателя постоянного тока противоположна приложенному напряжению питания и увеличивается при увеличении скорости вращения катушки. Теперь наша эквивалентная электрическая цепь содержит еще один компонент (см. рис.4), и уравнение 1 видоизменяется следующим образом:

 [5]

Рис.4. Работа двигателя как генератора
Электродвигатель (зеленый прямоугольник) работает как генератор, поэтому эквивалентная цепь должна содержать обратную ЭДС, которая действует в направлении, противоположном напряжению питания, и уменьшает ток.

Решив уравнение 5 относительно силы тока, получим:

  [6]

Другими словами, чем выше обратная ЭДС двигателя, тем меньше потребляемый ток и ниже уровень рассеиваемого тепла. Также, выражение 4 говорит нам о том, что чем выше скорость двигателя постоянного тока, тем больше значение обратной ЭДС, которая снижает значение тока. Рассмотрим вариант работы на холостом ходу. Сразу после старта двигателя ток резко возрастает, но обратная ЭДС немедленно начинает увеличиваться и действует в направлении, обратном напряжению питания, заставляя снижаться потребляемый ток. К тому времени, когда двигатель постоянного тока достигает максимальной скорости, обратная ЭДС практически уравновешивает напряжение питания, в результате чего двигатель без нагрузки, работающий на холостом ходу, потребляет совсем небольшой ток. Как только мы добавляем нагрузку, скорость и обратная ЭДС двигателя падают, позволяя току увеличиваться, и двигатель производит полезную мощность.

Это соотношение позволяет использовать обратную ЭДС как инструмент для контроля скорости или проверки работы двигателя.

Пульсация крутящего момента двигателя постоянного тока

Наиболее распространенной конструкцией коллекторных двигателей постоянного тока является вариант с железным сердечником, когда ротор двигателя состоит из шихтованного стального стержня с намотанным проводником, образующим катушки. Коллекторные двигатели постоянного тока со стальным сердечником являются надежными и способны генерировать значительный крутящий момент. Но эти двигатели подвержены такому феномену как колебание крутящего момента. Колебание момента вызывается притяжением между стальными зубчиками ротора и магнитами статора и присутствует даже в то время, когда питание двигателя выключено. Когда зубчики якоря проходят мимо кромок магнитов статора, притяжение между ними создает возмущающее воздействие на вращение и колебание момента. В случае высокомоментной или высокоинерционной нагрузки, это воздействие не создает особых проблем. Но в случае устройств с задачей позиционирования эти колебания могут приводить к возникновению значительных ошибок положения и мешают решению поставленной задачи.

Один из путей решения этой проблемы – смещение зубцов путем скручивания якоря таким образом, чтобы зубчики располагались под углом по отношению к кромкам магнитов. Это смягчает колебания момента, но одновременно имеет и негативный побочный эффект. Скручивание якоря снижает крутящий момент. По некоторым данным, необходимо пожертвовать по крайней мере 3% полезного крутящего момента для того, чтобы иметь возможность получить плавное движение, пригодное для задач позиционирования. Во многих случаях это хороший компромиссный вариант, но он увеличивает конечную стоимость двигателя, так как теперь необходимо осуществлять намотку на отклоненный скрученный стек, а стоимость оборудования для создания такой обмотки несколько выше.

Другой способ избежать колебаний момента – перейти к бесстержневой конструкциии. Ротор таких двигателей состоит из скрученной обмотки без сердечика. Эти двигатели обладают меньшей инерционностью и индуктивностью, колебание момента в них отсутствует. Но минусом такой конструкции без серечника является менее эффективный перенос тепла и возможность перегрева двигателя. Подобные конструкции без сердечника больше подходят для высокоточных прецизионных устройств, предъявляющих высокие требования к эксплуатационным характеристикам двигателя постоянного тока, таких как медицинское оборудование, системы промышленной автоматизации, военные и аэрокосмические системы.

Ротора двигателя постоянного тока

Ротор двигателя постоянного тока – ключевой момент при проектировании двигателя. Напомним, что сопротивление катушки напрямую влияет на потребляемый ток и скорость. Двигатели могут иметь одинаковые размеры и вес, но при изменении диаметра проводника и количества витков обмотки ротора, инженер может добиться совершенно разных выходных характеристик (см. рис.5). С одной стороны, для маленького сопротивления обмотки ротора необходимы большая толщина проводника и небольшое количество витков. Маленькое сопротивление обмотки приведет к большему пусковому току и более высокой рабочей скорости. С другой стороны, большое сопротивление (при более тонком проводнике и большем количестве витков) приведет к меньшему значению пускового тока двигателя и более низкой рабочей скорости.

Рис.5. Изменение характеристик двигателя постоянного тока при изменении сопротивления обмотки ротора
При уменьшении (слева, точечный пунктир) или увеличении диаметра проводника (слева, штриховая линия) меняется график зависимости скорости/тока от момента (центральная непрерывная линия). Аналогичным образом на график влияет уменьшение (справа, точечный пунктир) или увеличение (справа, штриховая линия) количества витков обмотки двигателя

Оптимальный выбор параметров ротора зависит от конкретного применения двигателя. К примеру, медицинское оборудование, питающееся от аккумуляторов, будет иметь жесткие требования к потребляемому току, лучшим выбором будет двигатель с обмоткой ротора с большим сопротивлением. Для устройств, запитанных от постоянного источника питания, потребляемый ток уже не является настолько значимой характеристикой двигателя. В этом случае важнее могут оказаться, к примеру, размеры двигателя или бесшумность его работы. В таком случае, целесообразнее использовать коллекторный двигатель постоянного тока с более низким значением сопротивления обмотки ротора.

Выбор щеток коллекторного двигателя

Щетки, коммутируя напряжение и поддерживая вращение, играют важную роль в работе коллекторного двигателя постоянного тока. Использование разных материалов щеток приводит к различиям выходных характеристик двигателя. Как и в случае с обмотками, область применения и требования конечного устройства определяют наилучший выбор материала щеток двигателя. Несмотря на то, что наиболее распространенным материалом является графит, щетки могут быть изготовлены и из драгоценных металлов (из золота, серебра, платины, а также из медно-графитового сплава или сплава графита и серебра). Даже при безупречной конструкции двигателя в случае неверного выбора материала щеток проблемы возникнут сразу – щетки сразу износятся. При нормальном токе двигателя и неправильном материале щеток они могут быть механически стерты в течение часа.

Графит является надежным решением, особенно для двигателей диаметром 15мм и более. Но графитовые щетки со временем производят пыль, которая может попасть на коммутирующее устройство, вызывая периодические отказы. Обычно коллекторные двигатели с графитовыми щетками используются на достаточно высоких скоростях (1000 оборотов в минуту и более), при которых графитовая пыль и мусор самостоятельно вылетают. При условии, что графитовая пыль и мусор будут удаляться из коллекторного узла и не будут попадать в коллектор, графитовые щетки являются наиболее удачным и надежным решением.

Щетки из драгоценных металлов являются менее менее прочными по сравнению с графитовыми. Они производят меньше электрических помех и низкочастотного шума, а значит, более пригодны для деликатного и чувствительного оборудования. Щетки из драгоценных металлов занимают меньше места по сравнению с графитовыми щетками, поэтому их часто используются для маленьких (диаметром менее 15 мм) и маломощных двигателей и устройств.

Падение напряжения между коллектором и щетками обычно невелико в случае использования щеток из драгоценных металлов, поэтому такие двигатели могут использоваться в низковольтных системах. В отличие от графитовыхщеток, щетки из драгоценных металлов не самосмазывающиеся, и со временем могут сильнее изнашиваться. Поэтому для таких щеток обычно добавляется смазка.

Существуют и другие аспекты, которые влияют на правильный выбор и конструкцию щеток двигателя для конкретной области применения. Щетки коллекторного двигателя могут работать с определенной ограниченной плотностью тока; если не учитывать этот аспект, щетки могут перегореть. Скорость двигателя может вызывать проблемы механического характера – щетки могут слететь с коллектора. Коллекторным двигателям, разработанным для работы на большой высоте над уровнем моря, требуются специальные щетки, которые допускают или компенсируют работу при низкой влажности и разреженном воздухе окружающей среды, например, легированные дисульфидом молибдена (уменьшающим отвод тепла) или карбонатом лития.

Несовершенство коллекторного узла также может вызывать проблемы. Когда щетки проходят над зазором между двумя половинами коллектора, энергия аккумулированная в обмотке двигателя, вызывает электрическую дугу между щеткой и сегментом коллектора. Чем выше скорость вращения двигателя, тем быстрее в результате будет износ щеток.

Как избежать ошибок

Выбор двигателя с правильными параметрами начинается с определения целей, для которых он будет использован. Для систем позиционирования существуют очень специфичные требования к зависимостям между скоростью и моментом. Характер нагрузки является ключевым параметром. Также важными являются условия окружающей среды. Инженеры должены быть в курсе тонкостей влияния температуры на выходные характеристики и поведения смазочного материала при низких температурах или при длительном нахождении в условиях повышенной температуры. Вооруженные этой информацией, они могут взвесить все преимущества и недостатки или модифицировать конструкцию двигателя для точного соответствия требованиям устройства.

Обычно все возвращается к вопросу о нагрузке, так как если значение нагрузки известно, можно рассчитать, подходит ли двигатель при наихудших условиях эксплуатации. Если значение нагрузки неизвестно заранее, регулирование параметров двигателя возможно за счет модификации обмотки – изменения количества витков или размера обмоточного провода. Также можно корректировать многие физические параметры двигателя (размер или тип магнитов, длина якоря). Все эти способы позволяют производителю изготавливать двигатели постоянного тока для обеспечения соответствия требованиям заказчика.

Пользователям необходимо иметь реалистичные взгляды в плане своих ожиданий. Это может казаться очевидным, но даже в случае идеальной конструкции двигатель может генерировать лишь ограниченные скорость и момент при заданных значениях напряжения и тока. И хотя использование двигателя часто происходит на повышенной скорости для достижения желаемых характеристик конечного оборудования, это является компромиссом, снижающим срок службы и потенциально ухудшающим точность.

Также важно помнить, что в случае, если двигатель используется с установленным редуктором, его заявленная максимальная скорость будет ниже. В случае установки на двигатель редуктора пользователь обычно хочет использовать его на пониженной скорости. И если впоследствии необхоимо повысить скорость, пользователь решает использовать напряжение выше номинального значения, тем самым достигая нужного уровня выходной скорости на редукторе. Однако, даже если такой вариант окажется приемлемым для самого двигателя, входная скорость на редукторе может оказаться слишком высокой.

Инерция и точность позиционирования тоже представляют собой два конкурирующих фактора. Двигатель с большим ротором может обеспечить больший крутящий момент. Однако, инерция ротора имеющая биквадратичную зависимость от его размеров, может существенно снизить точность позиционирования.

Подбор подходящих параметров двигателя является многофакторным процессом. Упомянутые выше нюансы являются лишь стартовыми моментами и базируются на некоторых упрощениях и допущениях. Заказчик должен тесно работать с производителем двигателя постоянного тока, чтобы получить правильное и наилучшее решение. Используя преимущества разных вариантов конструкции (изменение обмотки, материала щеток и пр.), можно получить точное соответствие выходных параметров заявленным требованиям.

Двигатель постоянного тока – коллектроный и бесколлекторный вариант

Электрические машины можно поделить на два вида по их назначению: это генератор и двигатель постоянного тока. Что примечательно, они устроены почти одинаково. Отличие лишь в том, что генератор преобразовывает механическую энергию вращения ротора в магнитном поле, создаваемом обмоткой статора, в электрическую, а двигатель – наоборот (преобразовывает электрическую энергию в энергию вращения, то есть механическую).

Двигатель постоянного тока имеет в своей конструкции якорь с уложенными в его пазы проводниками. Второй основной частью этой машины является статор и его обмотки возбуждения с несколькими полюсами. Принцип работы такого устройства достаточно прост. Пропуская по проводу верхней части якоря постоянный ток в различных направлениях (с одной стороны «от нас», а с другой «на нас»). Согласно знаменитому правилу левой руки, те проводники, что находятся вверху, начнут выталкиваться из создаваемого статором магнитного поля влево, а проводники, расположеные внизу якоря, будут отталкиваться вправо.

Так как медные проводники уложены в специальные пазы, то силы воздействия будут передаваться якорю и поворачивать его.

Когда одна часть проводника провернется и встанет напротив южного полюса статора, начнется процесс торможения (проводник начнет вдавливаться в левую сторону). Для предупреждения этого процесса необходимо изменить направление тока в проводе. Для этого используют так называемый коллектор, а двигатель с таким принципом действия получил название коллекторного двигателя постоянного тока.

В нем обмотка якоря будет передавать вращающий момент на вал мотора, а тот – приводить в движение нужные механизмы оборудования. Нужно отметить, что весь принцип действия такого оборудования основан на инвертировании постоянного тока в якорной цепи.

Однако существует и бесколлекторный двигатель постоянного тока. В отличие от коллекторного, он не имеет в своем устройстве щеток, которые создают дополнительную опасность в процессе эксплуатации двигателя (щетки трутся о вращающийся ротор и могут создавать искры, что может привести к возгоранию плохо изолированных частей электрической машины).

Двигатель постоянного тока без коллектора имеет в своей конструкции подшипники и специальные контроллеры, запрограммированные на обеспечение всех процессов коммутации внутри двигателя. Кроме того, в нем есть микроприводы с высокоточным позиционированием.

Именно поэтому такое устройство будет стоить значительно дороже, чем обычный коллекторный двигатель постоянного тока. Однако использование такого двигателя вполне себя оправдывает: увеличена его износостойкость, надежность, безопасность. Значительно выше и коэффициент полезного действия (КПД), и устойчивость к перегрузкам.

В отличии от коллекторного двигателя постоянного тока, модернизация которого фактически прекращена, бесколлекторная модель постоянно обновляется. Например, совсем недавно был разработан безконтактный трехфазный двигатель постоянного тока без коллектора.

Бесколлекторные двигатели | Компания Fulling

1. Информация о продукции
Конструкция
Корпус: статор, ротор
Опорная часть: передняя и задняя заглушки, подшипники
Датчики: датчик Холла

Особенности
Быстрый отклик, высокий стартовый вращающий момент, меньший объем электромагнитного излучения, высокая эффективность и надежность, широкий диапазон регулирования скорости, высокая применимость, высокое сопротивление радиопомехам, низкий уровень шума, хорошие изоляционные свойства, низкая стоимость обслуживания, малый размер, длительный срок службы

Преимущества удаления щеток
Бесколлекторный двигатель постоянного тока имеет отличные характеристики регулирования скорости. Так как щетка удалена, отсутствуют искры при коммутации и не требуется регулярного обслуживания. По сравнению с коллекторным типом, бесколлекторный двигатель характеризуется низким уровнем шума, длительным сроком службы и меньшими электромагнитными помехами.

Как достичь низкого уровня помех и шума
Наши двигатели характеризуются низким уровнем помех. Применение оптимизированной конструкции и точных шариковых подшипников существенно снижает вибрацию и шум во время работы.

Как достичь большего энергосбережения
Применение высокопроизводительных редкоземельных магнитов не только позволяет производить бесколлекторные двигатели с размером меньше, чем у коллекторных двигателей постоянного тока и двигателей переменного тока, но и сделать их более эффективными. Кроме того, применение технологии VVVF и др. помогает значительно уменьшить потребление энергии.

Применение
Промышленная автоматизация (текстильные машины, оборудование для открытия дверей), бытовая техника, автомобили, автоматизации делопроизводства (принтеры), медицинское оборудование

2. Сертификация
Наш продукция получила сертификаты CE и RoHS. По запросу клиентов мы также можем подать заявку на сертификацию UL.

3. Детали по выбору
Форма, длина вала, диаметр вала, длина и цвет кабеля могут быть разработаны в соответствии с требованиями заказчика. Выходной вал может быть оснащен шкивом или шестернями. Для выводных кабелей могут быть установлены разъемы. Двигатель может быть оснащен коробкой передач, энкодером, тормозами, внешним или встроенным приводом.

4. Примечания
A. Выбирайте привод в соответствии с рабочим напряжением электродвигателя. Напряжение должно быть в пределах диапазона напряжений привода.
Б. Максимальный ток = номинальная мощность × 4/номинальное напряжения. Пиковый ток выбранного привода должен приближаться или превышать значение, рассчитанное в соответствии с приведенной выше формулой.
В. Поскольку привод имеет установку скорости и ПИ-регулятор, он должен соответствовать количеству полюсов двигателя и его максимальной скорости. Используйте только те приводы, которые были рекомендованы нашими сотрудниками.
Г. Выводные провода обмотки электродвигателя могут влиять на линию сигнала Холла, поэтому они должны быть подключены отдельно. При выводных проводах обмотки длиннее 500 мм, рекомендуется использовать экранированный провод для отделения от сигнальной линии Холла.

Похожая продукция
Бесколлекторное электрическое устройство | Двигатели без щеток | Машина с бесколлекторным мотором | Электронное устройство без щетки

Бесщеточные двигатели | FAULHABER

Высокая производительность в условиях ограниченного пространства – сегодня ассортимент FAULHABER включает в себя 4-полюсные серводвигатели с высоким крутящим моментом, высокоэффективные плоские двигатели и чрезвычайно компактные бесщеточные микродвигатели постоянного тока.

Благодаря особой конструкции бесщеточные двигатели FAULHABER идеально подходят для использования в высокопроизводительных устройствах с перегрузкой или в непрерывном режиме 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 двигатели без пазов, FAULHABER специализируется на получении максимальной производительности из самого маленького устройства.

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

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

Высокоточные 2-полюсные бесщеточные серводвигатели постоянного тока FAULHABER представляют собой трехфазные безметалловые двигатели с широким диапазоном скорости и крутящего момента. Они идеально подходят для средне- и высокоскоростных приложений, требующих плавного управления скоростью, 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 серий 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, высокая вибрация и ударные нагрузки.

Высокая эффективность благодаря бесщеточным двигателям FAULHABER

Плоские бесщеточные микродвигатели постоянного тока FAULHABER представляют собой трехфазные бесщелевые двигатели с осевым зазором и вращающимся сердечником.У них намного более высокий КПД, чем у других плоских бесщеточных двигателей, а их вращающееся обратное железо обеспечивает высокую инерцию ротора, что идеально подходит для приложений, требующих низкой пульсации крутящего момента и очень точного непрерывного управления скоростью.

FAULHABER также предлагает ряд 2-полюсных бесщеточных двигателей с цилиндрическим вращающимся сердечником, которые иногда называют безжелезными внешними двигателями с внешним бегунком. Что отличает двигатель FAULHABER, так это его конструкция без пазов, которая устраняет зубчатый крутящий момент. Высокая инерция ротора делает эти двигатели идеальными для непрерывного режима работы, требующего очень точного регулирования скорости.Эти двигатели также имеют встроенное управление скоростью, которое можно настроить для различных профилей скорости.

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC Motor) Системы управления скоростью

Серия продуктов

 

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BLE2 (вход переменного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BMU (вход переменного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BX II (вход переменного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BLE (вход переменного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BLH (вход постоянного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока BLV серии R (вход постоянного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BLV (вход постоянного тока)

Характеристики

Повышенная производительность

Контроль крутящего момента

Цифровой дисплей

4 метода установки скорости

Простой в использовании

Простая установка и подключение

Цифровой дисплей

Высокая производительность

Управление скоростью, позиционированием и ограничением крутящего момента

Методы настройки нескольких скоростей

Драйверы стандартного или RS-485 типа связи

Функция ограничения крутящего момента

Драйвер Compact Board
(аналоговый, RS-485 или цифровой)

Ограничение крутящего момента

Работает от батареи

Компактный драйвер (Modbus RTU, CANopen) Драйвер

Сетевые коммуникации (ввод/вывод или RS-485)

Ограничение крутящего момента

Выходная мощность

30 Вт (1/25 л. с.)
60 Вт (1/12 л.с.)
120 Вт (1/6 л.с.)
200 Вт (1/4 л.с.)
300 Вт (2/5 л.с.)
400 Вт ( 1/2 л.с.)

30 Вт (1/25 л.с.)
60 Вт (1/12 л.с.)
120 Вт (1/6 л.с.)
200 Вт (1/4 л.с.)
300 Вт (2/5 л.с.)
400 Вт ( 1/2 л.с.)

30 Вт (1/25 л.с.)
60 Вт (1/12 л.с.)
120 Вт (1/6 л.с.)
200 Вт (1/4 л.с.)
400 Вт (1/2 л.с.)

30 Вт (1/25 л.с.)
60 Вт (1/12 л.с.)
120 Вт (1/6 л.с.)

15 Вт (1/50 л.с.)
30 Вт (1/25 л.с.)
50 Вт (1/15 л.с.)
100 Вт (1/8 л.с.)

100 Вт (1/8 л.с.)
200 Вт (1/4 л.с.)

100 Вт (1/8 л.с.)
200 Вт (1/4 л.с.)
400 Вт (1/2 л.с.)

Блок питания

Однофазный 100–120 В переменного тока
Однофазный/трехфазный 200–240 В переменного тока

Однофазный 100–120 В переменного тока
Однофазный/трехфазный 200–240 В переменного тока

Однофазный 100–120 В переменного тока
Однофазный/трехфазный 200–240 В переменного тока

Однофазный 100-120 В~
Однофазный 200-240 В~
Трехфазный 200-240 В~

24 В постоянного тока

24 В пост. тока
48 В пост. тока

24 В пост. тока
48 В пост. тока

Типы шестерен

Параллельный вал

h2 Пищевой
Параллельный вал

Параллельный вал (на лапах)

Параллельный вал (вал из нержавеющей стали IP66)

Прямоугольный полый вал (вал из нержавеющей стали IP66)

Плоская шестерня с полым валом

Круглый вал (без шестерни)

Параллельный вал

h2 Пищевой
Параллельный вал

Параллельный вал (на лапах)

Параллельный вал (вал из нержавеющей стали IP66)

Прямоугольный полый вал (вал из нержавеющей стали IP66)

Плоская шестерня с полым валом

Круглый вал (без шестерни)

Параллельный вал

Плоский полый вал

Круглый вал (без шестерни)

Параллельный вал

Плоский полый вал

Круглый вал (без шестерни)

Параллельный вал

Плоский полый вал

Круглый вал (без шестерни)

Параллельный вал

Плоский полый вал

Круглый вал (без шестерни)

Параллельный вал

Плоский полый вал

Круглый вал (без шестерни)

Доступные опции

Электромагнитный тормоз

Типы IP66 и IP67

Типы IP66 и IP67

Электромагнитный тормоз

Электромагнитный тормоз

Тип IP65

Электромагнитный тормоз

Электромагнитный тормоз

Электромагнитный тормоз

Настройка крутящего момента

Да

Да

Да
(с модулем управления или программным обеспечением поддержки)

Да†
(RS-485 или цифровой драйвер с ПО поддержки)

Да

Да
(с модулем управления или программным обеспечением поддержки)

Мониторинг

Да

Да

Да
(с модулем управления или программным обеспечением поддержки)

Да†
(RS-485 или цифровой драйвер с ПО поддержки)

Да

Да
(с модулем управления или программным обеспечением поддержки)

Количество настроек скорости

16 настроек

4 настройки

16 настроек

16 настроек
(с модулем управления или программным обеспечением поддержки)

2 настройки

8 настроек
(с RS-485 или цифровым приводом‡)

8 (с прямым/дискретным)

256 (с удаленными входами)

2 настройки

8 настроек* (с модулем управления или вспомогательным программным обеспечением)

Диапазон регулирования скорости

80 ~ 4000 об/мин

80 ~ 4000 об/мин

2 ~ 4000 об/мин

100 ~ 4000 об/мин

80 ~ 4000 об/мин
(с модулем управления или вспомогательным программным обеспечением)

100 ~ 3000 об/мин
(80 ~ 3000 об/мин‡)

1 ~ 4000 об/мин

100 ~ 4000 об/мин
(80 ~ 4000 об/мин*)
(80 ~ 3000 об/мин* только 100 Вт)

Номинальный крутящий момент

0. от 85 до 5159 фунтов на дюйм

от 0,85 до 5159 фунтов на дюйм

от 0,89 до 970 фунтов на дюйм

от 0,85 до 600 фунтов на дюйм

от 0,44 до 600 фунтов на дюйм

0 ~ 470 фунтов на дюйм

от 5,75 до 970 фунтов на дюйм

Подробнее

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BLE2 (вход переменного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BMU (вход переменного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BX II (вход переменного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BLE (вход переменного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BLH (вход постоянного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока BLV серии R (вход постоянного тока)

Бесщеточные двигатели постоянного тока серии BLV (вход постоянного тока)

Что такое бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC)?

Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) представляет собой небольшой, но мощный тип электродвигателя, который использует постоянный ток в качестве источника питания. Из-за своего размера и эффективности BLDC становятся все более популярными и число приложений, для которых они используются.

Что такое мощность постоянного тока?

Электрический ток — это движение электронов через проводник, например провод. Существует два типа тока:

  • Переменный ток (AC)
  • Постоянный ток (DC)

Переменный ток означает, что электроны периодически меняют направление. Это вызвано генератором переменного тока или вращающимся магнитом, который изменяет направление движения электронов 60 раз в секунду.Переменный ток вырабатывается генератором и подходит для массового производства и распространения. Переменный ток может непосредственно питать определенные типы двигателей, например, асинхронные двигатели переменного тока.

Постоянный ток означает, что электроны движутся только в одном направлении. Питание постоянного тока происходит от батареи или источника питания, подключенного к сети переменного тока.

Как постоянный ток питает мой двигатель?

В щеточном двигателе постоянного тока угольные «щетки» вращаются на медном коллекторе, который представляет собой ряд аксиально ориентированных медных стержней, соединенных с рядом обмоток во вращающемся якоре.В любой момент времени находящиеся под напряжением обмотки будут вызывать силу притяжения к постоянным магнитам, прикрепленным к внутренней части корпуса двигателя. Это вызывает вращение двигателя без необходимости какого-либо электронного управления.

BLDC двигатель имеет другую конструкцию. Щетки отсутствуют, обмотки неподвижны. Вращающаяся часть (ротор) не имеет обмоток. Здесь установлены постоянные магниты. Чтобы заставить вал вращаться, электронная схема управления должна переключать ток на соответствующие обмотки в правильной последовательности, чтобы вызвать вращение.Большинство используют трехфазную схему обмотки и управляются трехфазным инвертором. Эта электронная схема регулирует скорость и крутящий момент двигателя, изменяя частоту и величину трехфазной мощности, приводящей двигатель в движение.

Почему BLDC лучше?

Без угольных щеток и медного коллектора единственными изнашиваемыми элементами двигателя BLDC являются подшипники. Это делает двигатель BLDC намного лучше, когда требуется длительный срок службы.

Поскольку обмотки являются стационарными и находятся в тепловом контакте с внешним корпусом, тепло рассеивается легче, что позволяет работать с более высокой мощностью при том же размере корпуса.Кроме того, без щеток и коллектора общая длина меньше.

Без механического контакта щеток практичны более высокие скорости и пиковые нагрузки.

Угольные щетки — конструктивная особенность первых электродвигателей. Они до сих пор используются как недорогая альтернатива бесколлекторным двигателям.

В щеточных двигателях угольная щетка служит проводником электричества к ротору. Недостатком является то, что трение между неподвижными щетками и движущимся ротором может привести к износу и потере мощности.

Бесщеточные двигатели заменяют менее прочную конструкцию щеток электронным контроллером. Контроллер контролирует, какие катушки в статоре активны, что обеспечивает постоянно меняющееся магнитное притяжение.

Двигатели BLDC отличаются более широким диапазоном скоростей и лучшим отношением крутящего момента к скорости. Они также обеспечивают более высокий уровень крутящего момента по сравнению с их размером, что делает их идеальными для таких применений, как электроинструменты.

A Растущее разнообразие применений

Двигатели BLDC зарекомендовали себя как надежный выбор во многих приложениях, особенно в ситуациях с большими объемами.

Поскольку они эффективны, бесшумны и способны работать непрерывно в течение длительного времени, они являются хорошим выбором для автоматизации, сельскохозяйственных и бытовых функций. Некоторые из более распространенных применений включают в себя:

  • Электрические инструменты
  • Сканеры
  • Robots
  • Robots
  • Компьютеры
  • Материал Обработка / Конвейеры
  • Насосы
  • Rooms
  • Robotics
  • Медицинское оборудование

Мы знаем BLDC Motors

Хотите знать, подходит ли для вашего приложения двигатель BLDC? Мы можем помочь. Используйте наш более чем 30-летний опыт для работы над вашим проектом. Позвоните по телефону 763-383-6936 или свяжитесь с нами, чтобы связаться с дружелюбным экспертом BLDC сегодня.

Бескаркасные бесщеточные двигатели постоянного тока

из SDP-SI

Двигатели серии D

Бескаркасные бесщеточные двигатели постоянного тока



Обзор:

Легкие бескорпусные двигатели с малой инерцией, высокой эффективностью и высокой плотностью крутящего момента в компактных размерах для применения в области робототехники, автоматизации, медицины, промышленности, полупроводников и т. д.

Бескорпусные бесщеточные двигатели постоянного тока уникальны и универсальны для широкого спектра применений. Бескаркасные двигатели BLDC легче вписываются в небольшие компактные машины, требующие точности и более высокой плотности крутящего момента. Кроме того, они могут заменить более тяжелые и менее эффективные гидравлические компоненты за счет снижения эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание. Эти двигатели также более экологичны, чем другие.


Характеристики продукта:
  • Высокое отношение крутящего момента к моменту инерции для быстрой реакции и точного управления.
  • Высокая плотность крутящего момента в компактном корпусе.
  • Большой внутренний диаметр ротора для легкой прокладки кабеля.
  • Стандартные провода длиной 200 мм.
  • Низкий крутящий момент для плавной работы.
  • Надежность машинной намотки со склеиваемым магнитным проводом для компактной и надежной катушки.
  • Изготовлен из коррозионностойких материалов.
  • Проверено на производительность и надежность.
  • Изоляция класса F
  • Признание агентства UL
  • Соответствует RoHS

Применение:
  • Хирургические роботы
  • Коллаборативные роботы
  • Упаковочное оборудование
  • Медицинское оборудование
  • Индексация и позиционирование
  • Автоматизация производства
  • АГВ
  • АМР

** Данные основаны на стандартной высоте штабеля при 48 В

Номер детали

Кh2-D35

Кh2-D52

Кh2-D64

Кh2-D77

Кh2-D100
Стандартное напряжение шины (В пост. тока) 48 48 48 48 48
Стандартная высота стопки (мм) 20.5 18,5 25,5 28 32
Номинальная скорость (об/мин) 4800 2400 2400 2400 1600
Скорость холостого хода (об/мин) 9500 4100 3200 3000 2700
Номинальный крутящий момент (Н•м) 0. 15 0,43 1 2,12 4
Максимальный крутящий момент (Н•м) 0,38 1,08 2,5 5,3 10
Номинальная мощность (Вт) 75 108 251 533 670
Кэ (Vms/об/мин) 3. 21 7,42 9,55 10,15 11,44
кт (Нм/Ам) 0,042 0,113 0,145 0,154 0,174
Номинальный ток (среднеквадратичное) 3,07 3,81 6,88 13.73 22,98
Пиковый ток (среднеквадратичное) 7,68 9,52 17. 20 34,32 57,45
Стандартная инерция (кгсм2) 0,013 0,047 0,158 0,45 1,6
Класс изоляции статора (градусы C) 155 155 155 155 155
Вес статора (кг) 0.077 0,172 0,417 0,635 1,193
Вес ротора (кг) 0,027 0,045 0,099 0,158 0,326
Количество полюсов 6 6 8 10 10
R (ф-ф) (Ом) 2. 41 1,6 0,752 0,244 0,1
л (ф-ф) (мГн) 1,4 2,5 1,51 0,74 0,33
Воздушный зазор (мм) 0,50 0,50 0,50 0,50 0.76

Есть вопросы о наших двигателях?

У нас есть инженеры, которые помогут вам!
Просто заполните информацию по ссылке ниже.


Связаться с инженером

Бесщеточные двигатели постоянного тока | Моторы

Pittman предлагает широкий диапазон размеров и конфигураций, диаметром от 10 до 120 мм, с номинальной мощностью от 6 до 2000 Вт и скоростью вращения до 100 000 об/мин.

Особенности:

  • Цилиндрические и планетарные шестерни
  • Оптические энкодеры от 50 до более 8000 отсчетов с разрешением
  • Отказоустойчивые тормоза в вариантах заднего и переднего монтажа
  • Полностью настраиваемый в соответствии с вашими требованиями
НОВИНКА!  Калькулятор двигателя Pittman Express Посмотреть видео

Нажмите здесь, чтобы просмотреть контрольный список двигателей постоянного тока .Простая анкета, которая поможет правильно выбрать двигатель постоянного тока для вашего приложения.

Нужна дополнительная помощь? Нажмите здесь. Мы здесь, чтобы помочь.

Атрибуты производительности


Диаметр Непрерывный крутящий момент Номинальная мощность
Максимальная скорость
Напряжение
Серия мм дюймов Н·м унций в Вт
об/мин В постоянного тока
ES030A
35 1. 38 0,029 – 0,041
4,1–5,8 11 – 22
8000 0 – 60
EC033A
33
1,30 0,025 – 0,06
3,5 – 8,5 9 – 34
12 000 0 – 60
ES040A
42 1.65 0,084 – 0,13
12 – 19 41 – 72
8000 0 – 120
EC042B
42 1,66 0,060 – 0,17
9 – 24 30 – 98
9000 0 – 96
EC044A
44 1. 72 0,043 – 0,081
6 – 11 18 – 32
15000 0 – 48
ES050A
58 2,28 0,18 – 0,30
25 – 43 72 – 110
5000 0 – 120
EC057C
57 2.25 0,078 – 0,28
11 – 40 46 -170
12 000 0 – 90
EC057B
57 2,25 0,15 – 0,59
21 – 83 83 – 320
6000 0 – 170
EC057A
57 2. 25 0,38 – 0,93
54 – 130 210 – 340
6000 0 – 170
EC083A
83 3,25 0,91 – 2,1
130 – 300 500 – 900
6000 0 – 325
EA090A
90 3.54 1,8–4,6
260 – 650 900 – 1800
6000 0 – 325
EC121A
121 4,75 3–6,5
430 – 930 900 – 2000
4000 0 – 325

Бесщеточные двигатели постоянного тока | Низкие цены, высокое качество

Огромный выбор, в наличии в Анахайме, Калифорния, готов к отправке!


Совершайте покупки и просматривайте скидки онлайн – гарантированно получите высококачественное решение по непревзойденной цене!

Нужен специальный двигатель BLDC? Мы можем настроить требования к напряжению, току, скорости, модификации вала и многое другое! Свяжитесь с нами, чтобы обсудить вашу заявку.

Идеален для систем с частыми остановками и непрерывной работы , таких как насосы, конвейеры, инструменты, вентиляторы и многое другое.

Бесщеточные конструкции обеспечивают высокую скорость, длительный срок службы и высокую удельную мощность по доступной цене.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше о бесколлекторных двигателях.

Бесщеточные двигатели постоянного тока используются в самых разных отраслях , включая, помимо прочего:

  • ЧПУ
  • Аэрокосмическая промышленность
  • Полупроводник
  • Упаковочное оборудование
  • Товары народного потребления
  • Автомобильная промышленность
  • Приборы
  • Бытовая техника
  • Медицинский
  • и более

Рекомендуемые бесщеточные двигатели постоянного тока серии

Часто задаваемые вопросы

► Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока?

Бесщеточные двигатели постоянного тока, или «двигатели постоянного тока BLDC», представляют собой синхронные электродвигатели, работающие от напряжения постоянного тока (постоянного тока). Они коммутируются электронным способом без щеток, отсюда и название «бесщеточные двигатели». Бесщеточные двигатели постоянного тока состоят из неподвижного якоря вместе с вращающимися постоянными магнитами, датчиками Холла, обмотками статора, северным и южным магнитами ротора, магнитами датчика Холла, вспомогательным валом и приводным концом вала.

► Как работают бесщеточные двигатели постоянного тока? Бесщеточные двигатели постоянного тока

имеют электронную систему коммутации, без щеток и без механических коммутаторов. Это позволяет бесщеточным электродвигателям работать на более высоких скоростях, чем их щеточные аналоги.Также может быть разное количество полюсов на статоре для каждого двигателя.

► Как управляются бесщеточные двигатели постоянного тока?

Для работы большинства двигателей BLDC требуется контроллер или драйвер. Существует множество различных типов органов управления и приводов, предназначенных для различных применений. Многие поставляются с настраиваемыми параметрами, и Anaheim Automation может предложить индивидуальный дизайн, специфичный для приложения клиента. Эти устройства обычно называют «электронными регуляторами скорости» или ESC.В бесщеточном контроллере постоянного тока или драйвере BLDC для запуска двигателя будет использоваться либо датчик Холла, либо обратная ЭДС (электродвижущая сила). Эффект Холла использует три датчика Холла внутри двигателя для определения положения ротора. Этот метод в основном используется в приложениях, требующих определения скорости, позиционирования, определения тока и бесконтактного переключения. Магнитное поле будет изменяться в зависимости от преобразователя, который изменяет свое выходное напряжение. Поскольку датчик работает как аналоговый преобразователь, петля обратной связи создается путем прямого возврата напряжения.

Расстояние между пластиной Холла и известным магнитом, а также относительное положение магнита можно определить с помощью внутренних датчиков Холла. Датчик Холла также может действовать как выключатель в цифровом режиме и в сочетании с соответствующей схемой.

Обратная ЭДС, также известная как противоэлектродвижущая сила, вызвана изменяющимся электромагнитным полем. В бесщеточных электродвигателях обратная ЭДС представляет собой напряжение, возникающее при движении между внешним магнитным полем и якорем двигателя.Другими словами, напряжение в катушке индуктивности создается переменным или пульсирующим током. В каждый момент полярность напряжения обратна входному напряжению. Этот метод обычно используется для косвенного измерения положения и скорости двигателя.

► В чем основная разница между щеточным двигателем постоянного тока и бесщеточным двигателем постоянного тока?

Щеточные или «щеточные» двигатели постоянного тока используют коммутационные щетки, которые периодически изменяют направление тока для поддержания крутящего момента.Из-за возможного износа этих щеток щеточный двигатель постоянного тока потребует большего обслуживания и будет иметь более короткий срок службы, чем бесщеточные двигатели постоянного тока. Вместо щеток в двигателях BLDC используются датчики Холла на задней части двигателя. Эти датчики Холла выдают высокие-низкие импульсы, когда обнаруживают изменение магнитного поля. По этой причине для бесщеточных двигателей постоянного тока требуются более сложные контроллеры, такие как преобразователи частоты (преобразователи частоты). Кроме того, поскольку в двигателях BLDC не используются щетки для целей коммутации, они гораздо более эффективны, требуют минимального обслуживания и имеют более длительный срок службы, чем двигатели постоянного тока с щетками.

► Где используются двигатели BLDC? Бесколлекторные двигатели постоянного тока

широко используются во многих отраслях и областях применения. Например:

Бытовая электроника
Бесколлекторные двигатели постоянного тока монополизировали многие области производства бытовой электроники и используются во многих различных областях, например, в жестких дисках компьютеров и проигрывателях CD/DVD/Blu-ray. Бесщеточные двигатели постоянного тока также используются для работы небольших охлаждающих вентиляторов, расположенных в электронном оборудовании.В беспроводных электроинструментах также используются двигатели BLDC, поскольку потребность в повышении эффективности двигателя BLDC позволяет использовать его в течение длительного времени без необходимости перезарядки аккумулятора. Кроме того, в проигрывателях с прямым приводом для аналоговых аудиодисков используются низкоскоростные маломощные бесщеточные электродвигатели.

Двигатели BLDC

также стали более популярными среди радиоуправляемых (RC) автомобилей, багги и грузовиков, где двигатели BLDC сенсорного типа позволяют определять положение магнита ротора. Многие двигатели BLDC имеют модернизацию и сменные детали, такие как спеченный неодим-железо-бор (редкоземельные магниты), сменные узлы синхронизации двигателя и керамические подшипники.В результате эти двигатели BLDC быстро поднимаются на вершину списка как предпочтительный выбор двигателей для электрических гонок на радиоуправлении и бездорожья. Двигатели BLDC не требуют технического обслуживания и обеспечивают высокую надежность и энергоэффективность ~ большинство двигателей BLDC имеют рейтинг эффективности 80% или более.

Транспорт
В электрических и гибридных транспортных средствах используются высокомощные бесщеточные двигатели постоянного тока, которые по существу являются синхронными по переменному току с роторами с постоянными магнитами. Бесщеточные двигатели постоянного тока также используются в скутерах Segway и Vectrix-Maxi.Электрические велосипеды иногда встраивают бесщеточные двигатели постоянного тока в ступицы колес, при этом статор прочно прикреплен к оси, а магниты прикреплены к колесу и вращаются вместе с ним. Эти электрические велосипеды имеют стандартную велосипедную трансмиссию с педалями, звездочками и цепью, которые при необходимости можно крутить педалями вместе с бесщеточными двигателями постоянного тока или без них.

HVAC
Стало популярной тенденцией переход от двигателей переменного тока к двигателям BLDC (EC) из-за значительного снижения мощности, необходимой для их работы, по сравнению с типичным двигателем переменного тока. Хотя двигатели с расщепленными полюсами и конденсаторы с постоянными конденсаторами были выбраны в качестве основных двигателей вентиляторов, сегодня многие вентиляторы работают от двигателей BLDC. Некоторые используют двигатели BLDC просто для повышения эффективности системы в целом. В некоторых системах HVAC используются двигатели ECM (двигатели постоянного тока с электронной коммутацией). В частности, это системы HVAC с модуляцией нагрузки и/или переменной скоростью. Двигатели BLDC имеют не только более высокий КПД, но и встроенный микропроцессор, который обеспечивает лучшее управление воздушным потоком, программируемость и последовательную связь.

Моделисты и любители
Самым популярным двигателем для авиамоделей сегодня являются двигатели BLDC. Двигатели BLDC доступны в широком диапазоне размеров и имеют благоприятное соотношение мощности и веса. Двигатели BLDC изменили рынок полетов с электрическим приводом. Внедрение двигателей BLDC заменило использование почти всех щеточных электродвигателей в моделях самолетов и вертолетов. Современные батареи и двигатели BLDC позволяют моделям самолетов подниматься вертикально, а не постепенно.Маленькие двигатели внутреннего сгорания на тлеющем топливе, которые использовались в прошлом, не идут ни в какое сравнение с бесшумными и чистыми двигателями BLDC.

Медицинское применение
Бесколлекторные двигатели постоянного тока стали популярными в медицинской промышленности благодаря своей долговечной и малообслуживаемой конструкции. Срок службы бесщеточных двигателей постоянного тока, используемых в медицинском оборудовании, составляет 10 000 часов, тогда как срок службы щеточных двигателей постоянного тока составляет всего 2 000–5 000 часов. Бесщеточные двигатели постоянного тока также имеют максимальную скорость, не ограниченную большим количеством полюсов.Только когда стоимость этих бесколлекторных двигателей постоянного тока снизилась, они стали приемлемым вариантом для большинства медицинских применений. Эти двигатели намного дешевле, и это основная причина, по которой они привлекательны для проектирования медицинского оборудования.

Апноэ во сне также можно лечить с помощью бесщеточных двигателей постоянного тока. Лечение расстройства требует использования респираторов с положительным давлением в дыхательных путях (PAP). Респиратор PAP прикреплен к специальной дыхательной маске, которую пациент должен носить, чтобы дышать во время сна.Внутри респиратора находится вентилятор, который создает давление в воздушной маске в соответствии с режимом дыхания пациента. Когда пациент вдыхает, скорость вращения вентилятора увеличивается, чтобы в легкие попало больше воздуха. И наоборот, когда пациент выдыхает, вентилятор замедляется, чтобы уменьшить количество выдыхаемого пациентом воздуха.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

никогда не должны работать ниже минимальной пороговой скорости привода, поэтому они являются идеальным источником питания для вентиляторов. Кроме того, нет риска резких изменений нагрузки.Стандарты низкого уровня шума заставляют больничное оборудование работать как можно тише, что делает бесщеточные двигатели постоянного тока лучшим кандидатом из-за того, насколько тихо они работают. Бесщеточные двигатели постоянного тока могут точно работать на высоких скоростях, сохраняя при этом низкий уровень шума. Поэтому их можно использовать как в больницах, так и на дому у пациентов. Именно отсутствие коммутатора и щеток в бесколлекторных двигателях постоянного тока устраняет еще больший шум двигателя.

Дополнительные отрасли могут включать:

  • Приборы
  • Бытовая техника
  • Автомобилестроение
  • Оборудование для промышленной автоматизации
  • Станки с ЧПУ
  • Полупроводник
  • Упаковочное оборудование
  • Аэрокосмическая промышленность
  • Военные и службы наблюдения
  • и более
► Как выбрать бесщеточный двигатель постоянного тока

При выборе бесщеточных двигателей постоянного тока необходимо учитывать несколько факторов:

Что такое мое приложение? Каковы мои характеристики? Сколько я хочу потратить? Какой контроллер/драйвер наиболее подходит?

Эти вопросы помогут сузить выбор. Затем вам нужно будет определить все спецификации, известные вместе с возможными. Например, вам нужен определенный размер рамы, вес, мощность, скорость, длина и т. д.? Каждый из перечисленных двигателей будет предлагать характеристики, присущие данной конкретной модели, такие как номинальное напряжение, номинальный крутящий момент, постоянный крутящий момент, постоянная противо-ЭДС и номинальная мощность, которые относятся к соответствующему драйверу. Выберите драйвер на основе номинальной мощности, номинального напряжения и тока, необходимых для работы вашего двигателя с учетом требований вашего приложения.Имейте в виду, что существует множество различных двигателей и драйверов/контроллеров на выбор. Если вам потребуется помощь в выборе, наши инженеры по применению будут рады вам помочь.

► Каковы преимущества и недостатки бесщеточных двигателей постоянного тока?

Некоторые из преимуществ бесщеточных двигателей постоянного тока, но не ограничиваются ими:

  • Более высокие диапазоны скоростей
  • Высокая динамическая характеристика
  • Долгий срок службы
  • Улучшенные характеристики скорости по отношению к крутящему моменту
  • Бесшумная работа
  • Высокая эффективность

Недостатки бесколлекторных двигателей постоянного тока:

  • Высокая стоимость
  • Для питания электронной схемы коммутации требуется дополнительная системная проводка
  • Электроника контроллеров/драйверов движения, необходимая для работы бесколлекторных двигателей постоянного тока, более сложная
► Основные сведения о бесщеточном двигателе постоянного тока

Как правило, когда используется термин «бесщеточный», он относится к бесщеточным двигателям постоянного тока, а не к общему термину управления, означающему «контур обратной связи, используемый для позиционирования продукта, включая бесщеточные двигатели постоянного тока». Бесщеточные двигатели постоянного тока отличаются от других управляемых двигателей тем, что они управляются основанной на времени производной, широко известной как ПИД-контур. Бесщеточные двигатели постоянного тока должны иметь возможность изменять скорость (скорость изменения положения) выходного вала из-за производная по времени

Бесщеточные двигатели постоянного тока

могут обеспечить более эффективный, надежный и компактный двигатель, который можно использовать различными способами. По сути, бесщеточные двигатели постоянного тока представляют собой синхронные электродвигатели, которые питаются от источника постоянного тока.Электрическая коммутационная схема заменяет стандартный коллектор и щеточный узел, имеющиеся в коллекторном двигателе постоянного тока. Бесщеточные двигатели постоянного тока и коллекторные двигатели постоянного тока, по сути, являются полярными противоположностями: в то время как обмотки коллекторных двигателей постоянного тока вращаются вокруг вращающегося вала или якоря, бесщеточные двигатели постоянного тока имеют обмотки, прикрепленные к корпусу двигателя. Магниты щеточных двигателей постоянного тока крепятся к корпусу двигателя, а магниты бесщеточных двигателей постоянного тока крепятся к ротору.

Коммутация — это процесс изменения полярности фазных токов в обмотках двигателя в точное время, при котором создается постоянный крутящий момент.Если бы коммутация не происходила, магниты и магнитные поля зафиксировали бы вращающийся вал на месте, выровнявшись. Подходящее время разворота имеет решающее значение; вал бесщеточного двигателя постоянного тока должен продолжать вращаться, и это происходит в результате изменения полярности обмоток. Основное отличие бесщеточных двигателей постоянного тока от коллекторных двигателей постоянного тока заключается в их методах коммутации. В щеточных двигателях постоянного тока используются щетки и коммутатор, который действует как электромеханический переключатель для подключения обмоток с соблюдением полярности.В бесщеточных двигателях постоянного тока вместо механического переключателя используются электронные переключатели, контролирующие время смены полярности с помощью электрической цепи. Обычно двигатели BLDC определяют положение ротора и управляют электронным приводом бесщеточных двигателей постоянного тока с помощью устройств на эффекте Холла (HFD). Однако, поскольку противо-ЭДС двигателя можно контролировать, HFD можно исключить, чтобы создать бессенсорный привод с бесщеточными двигателями постоянного тока.

► Стоимость двигателя BLDC

Стоимость двигателей BLDC варьируется в широких пределах – от всего лишь двадцати долларов до нескольких сотен долларов.Стоимость во многом зависит от размера и возможностей самих бесколлекторных двигателей.

► Основные типы бесщеточных двигателей постоянного тока

Все бесщеточные двигатели постоянного тока являются двигателями с постоянными магнитами. Есть также два основных типа, обозначенных как «трапециевидные двигатели» или «синусоидальные двигатели». Трапециевидный двигатель — это серводвигатель постоянного тока, а синусоидальный двигатель очень похож на синхронный двигатель переменного тока.

► Физические свойства бесщеточных двигателей постоянного тока

Бесщеточные двигатели постоянного тока имеют внешний вид стационарного трехфазного устройства с постоянными магнитами, известного как «статор».Вращающийся якорь расположен внутри устройства и называется «ротором». Бесщеточные двигатели постоянного тока могут иметь множество различных конфигураций. Одна конфигурация известна как тип «Inrunner», где постоянные магниты являются частью ротора. и три обмотки статора окружают ротор.Другой конфигурацией является тип «Outrunner», где радиальные отношения между катушками и магнитами обратные.Обмотки статора образуют сердечник двигателя, в то время как постоянные магниты вращаются внутри нависающего ротора, окружающего сердечник .

► Конструкция двигателя BLDC

Статор
Статор бесколлекторного двигателя постоянного тока состоит из стальных пластин с прорезанными в них пазами в местах расположения обмоток. Статор двигателя BLDC аналогичен двигателю переменного тока, однако обмотки отличаются. В каждом бесколлекторном двигателе имеется три обмотки статора, соединенные по схеме «треугольник» или «звезда». Каждая из этих обмоток имеет несколько катушек, которые сконструированы таким образом, чтобы соединяться вместе, образуя обмотку.Anaheim Automation обычно имеет шесть катушек на бесщеточный двигатель постоянного тока, которые объединяются в трехфазную обмотку. Обычно бывает четное количество полюсов.

В основном существует два типа обмоток статора, синусоидальная и трапециевидная. Отличие обмоток статора выявляется во взаимном соединении витков обмоток статора, что приводит к различному типу противоЭДС. Трапециевидный вариант выдает свою обратную ЭДС в форме трапеции. Каждое синусоидальное изменение придает его двигателю BLDC противо-ЭДС, которая соответствует току.В разломе также используется форма синусоиды и трапеции. Разница между двумя бесщеточными двигателями постоянного тока заключается в том, что синусоидальные двигатели имеют более плавный выходной крутящий момент, чем трапециевидные двигатели. Обмотка статора может быть намотана на несколько напряжений. Это может быть настроено практически для любого отдельного приложения.

Ротор
Ротор состоит из постоянных магнитов и обычно имеет от двух до восьми полюсов. Магниты прикреплены к сердечнику ротора в чередующихся полях северного и южного полюсов.Роторы с постоянными магнитами обычно изготавливаются из ферритовых магнитов. Если в приложении требуется более высокая плотность мощности, вместо этого обычно используются редкоземельные магниты. Более высокая удельная мощность означает, что бесщеточные двигатели постоянного тока могут развивать гораздо больший крутящий момент при меньшем объеме, что полезно для производителей, которые постоянно вынуждены выпускать все более и более компактные устройства. Ферритовые магниты дешевле, но плотность потока ниже, чем у редкоземельных магнитов. Цена на редкоземельные магниты сейчас также ниже, чем в прошлом.Типы редкоземельных магнитов: неодим (Nd), самарий-кобальт (SmCo), а не сплав неодима, феррита и бора (NdFeB).

Корпус
Бесщеточные двигатели постоянного тока могут изготавливаться в бескорпусной конструкции, где пластины открыты и покрыты антикоррозийной краской. Другие бесщеточные двигатели постоянного тока размещены в профиле или в алюминиевом или стальном цилиндрическом корпусе, в котором закреплены пластины статора.

Электропроводка
Общая информация, представленная в следующих параграфах, предназначена для использования в качестве руководства по подключению бесщеточных двигателей постоянного тока Anaheim Automation.Неисправности системы и ошибки связи могут быть вызваны прокладкой силовой и сигнальной проводки на машине или системе, а также излучаемым шумом от расположенных рядом реле, трансформаторов и электронных устройств. Бесщеточные двигатели постоянного тока и сигналы энкодера, другие чувствительные сигналы низкого напряжения и входные/выходные коммуникации.

► Крепление

Следующая информация предназначена для использования в качестве общего руководства по установке и монтажу систем с бесщеточными двигателями постоянного тока.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ. В системах с бесщеточными двигателями постоянного тока могут присутствовать опасные напряжения, которые могут привести к травмам или смерти. Будьте предельно осторожны при обращении, тестировании и регулировке во время установки, настройки и эксплуатации.

Очень важно, чтобы электропроводка двигателей постоянного тока и контроллеров учитывалась перед установкой и монтажом. Субпанели, установленные внутри корпуса для монтажа компонентов системы бесколлекторных двигателей постоянного тока, должны иметь плоскую жесткую поверхность и не должны подвергаться ударам, вибрации, влаге, маслу, парам или пыли.

Помните, что бесщеточные двигатели постоянного тока и контроллеры во время работы выделяют тепло. При проектировании компоновки системы обязательно учитывайте рассеивание тепла. Чтобы температура окружающей среды оставалась ниже максимальной номинальной температуры окружающей среды, точно определите размер корпуса и убедитесь, что контроллер BLDC будет установлен в положении, обеспечивающем достаточный поток воздуха. Двигатель BLDC должен быть установлен устойчиво и надежно закреплен.

ПРИМЕЧАНИЕ. Расстояние между бесщеточными контроллерами постоянного тока и любыми другими устройствами, установленными в системе/электрической панели или шкафу, должно быть не менее 10 мм.Чтобы соответствовать стандартам CE и UL, бесщеточная система постоянного тока должна быть заземлена в заземляющем корпусе, обеспечивающем защиту в соответствии со стандартом EN 60529 (IEC 529) до IP55, чтобы они были недоступны для оператора или любого неквалифицированного лица. . Как и любая активная часть системы, двигатель BLDC всегда должен находиться вне досягаемости оператора. Корпус NEMA 4X превосходит эти требования, обеспечивая защиту до IP66. Чтобы улучшить сцепление между силовой шиной и субпанелью, изготовьте субпанель из оцинкованной (неокрашиваемой) стали.Кроме того, настоятельно рекомендуется защищать контроллеры BLDC от электрических помех, поскольку шум от сигнальных проводов может вызвать механическую вибрацию и неисправности.

► Принадлежности для бесщеточных двигателей

В Anaheim Automation мы поставляем различные аксессуары для наших бесщеточных двигателей постоянного тока, включая тормоза, энкодеры, датчики скорости, разъемы, кабели и драйверы.

Тормоза

могут быть предварительно установлены на любой двухвальный двигатель BLDC и поставляются заказчику прикрепленными к заднему валу двигателя.Наши тормоза с бесколлекторными двигателями постоянного тока рассчитаны на низкое напряжение (24 В постоянного тока) и подходят для приложений, которые подвержены перебоям в работе, слабым батареям или длинным участкам проводки. Когда на тормоз подается электрическая мощность, якорь притягивается электромагнитной силой в узле корпуса магнита, которая преодолевает действие пружины, позволяя фрикционному диску свободно вращаться. Когда подача электроэнергии прерывается, электромагнитная сила снимается, и нажимная пружина механически заставляет пластину якоря зажимать фрикционный диск между собой и нажимной пластиной.

Кабели и разъемы для бесщеточных двигателей

по запросу также могут быть предварительно смонтированы на двигателе в качестве дополнительного узла или могут быть заказаны отдельно в Anaheim Automation.

► Обратная связь энкодера

Для низкоскоростных изделий для обратной связи рекомендуется использовать энкодер, а не датчики Холла. Количество отсчетов за оборот для датчика Холла может быть равно количеству полюсов, умноженному на количество датчиков Холла.При работе с бесщеточным двигателем контроллер BLDC может использовать более высокий счет в своих интересах. Бесщеточный контроллер может использовать имеющиеся в его распоряжении дополнительные данные СЛР для более точного управления скоростью. Чем выше разрешение энкодера, тем точнее будет управление двигателем. Хотя энкодеры дороже, чем датчики Холла, точный уровень управления по-прежнему обходится дешевле, чем альтернативные технологии, такие как двигатели переменного тока, серводвигатели или синхронные двигатели.

► Обратная связь датчика Холла Датчики Холла

создают обратную связь при вращении последовательно включенных обмоток статора бесщеточного двигателя постоянного тока. Чтобы понять, какая следующая обмотка должна быть запитана в правильной последовательности, контроллеру необходимо знать положение ротора. Положение ротора определяется датчиками Холла, встроенными в заднюю торцевую крышку корпуса двигателя BLDC. В бесщеточных двигателях постоянного тока используются три датчика Холла, которые разделены на 60° или 120°.Каждый датчик Холла обычно монтируется на печатной плате и крепится к задней торцевой крышке неприводного конца бесщеточного двигателя постоянного тока. Датчики Холла обнаруживают либо магнит ротора, либо внешний магнит, расположенный в задней части вала, и посылают сигнал, указывающий, проходит ли датчики северный или южный полюс. Используя каждый сигнал от датчиков, контроллер может легко поддерживать скорость двигателя.

► Жизненный цикл бесщеточного двигателя

Ключевым отличием бесколлекторных двигателей от их предшественников является процесс коммутации. Новые бесщеточные двигатели постоянного тока коммутируются электрически с использованием элементов Холла, счетчика противодействующих ЭДС или обратной связи энкодера. Двигатели BLDC очень полезны и экономичны как по дизайну, так и по конструкции, однако есть некоторые факторы, которые могут негативно повлиять на ожидаемый срок службы двигателя:

Ключевые моменты, которые следует помнить —

Выход из строя подшипника и отсутствие смазки являются основными факторами, когда речь идет о выходе из строя бесколлекторных двигателей постоянного тока. В результате производители теперь используют компоненты промышленного класса, в результате чего срок службы некоторых бесщеточных электродвигателей превышает 20 000 часов и более! В эти бесщеточные двигатели постоянного тока встроены шарикоподшипники с постоянной смазкой, в которых используется специальная смазка, что устраняет необходимость в повторной смазке.

ВАЖНОЕ ПРИМЕЧАНИЕ. Нерекомендуемые смазочные материалы не рекомендуются для компонентов бесщеточного двигателя постоянного тока. Использование таких смазочных материалов потенциально может сократить срок службы двигателя BLDC.

Температура также играет ключевую роль в сроке службы бесщеточных электродвигателей. В частности, корпус двигателя должен обеспечивать рассеивание тепла, выделяемого в обмотках бесщеточного двигателя. Двигатели BLDC могут столкнуться с серьезным повреждением, если превышен максимальный предел нагрева.Производительность двигателя BLDC напрямую зависит от максимально возможной температуры ротора, температуры окружающей среды и рабочего цикла. По мере повышения температуры сопротивление обмотки увеличивается, а магнитные силы уменьшаются, что в конечном итоге приводит к снижению эффективности работы бесщеточных двигателей.

Когда бесщеточные двигатели постоянного тока работают при высоких непрерывных нагрузках, теплоотвод и принудительное воздушное охлаждение могут значительно снизить рабочие температуры. Настоятельно рекомендуется учитывать все эти факторы при проектировании и установке систем управления движением, включающих бесщеточные двигатели постоянного тока.

► Персонализация

Anaheim Automation предлагает широкий выбор стандартных бесщеточных двигателей постоянного тока. Тем не менее, OEM-клиенты со средними и большими требованиями к количеству могут предпочесть, чтобы двигатель был настроен или модифицирован в соответствии с их точными спецификациями конструкции. Часто настройка настолько проста, как модификация вала, добавление тормоза, масляного уплотнения для степени защиты IP65, скорректированные монтажные размеры, различные цвета проводов или индивидуальная этикетка.В других случаях заказчик может потребовать, чтобы двигатель был разработан с учетом идеальных характеристик, таких как скорость, крутящий момент и/или напряжение.

Клиентская база двигателей BLDC Anaheim Automation разнообразна, в том числе: компании, эксплуатирующие или разрабатывающие автоматизированное оборудование или функции, связанные с упаковкой продуктов питания, косметики или медицинских изделий, маркировкой или защитой от несанкционированного доступа, сборкой, конвейером, погрузочно-разгрузочными работами, робототехникой, специальными съемками и проекционными эффектами. , медицинская диагностика, инспекционные и защитные устройства, управление потоком насосов, изготовление металлоконструкций (станки с ЧПУ), модернизация оборудования и многое другое.Многие OEM-клиенты запрашивают индивидуальную маркировку своих нестандартных конструкций, чтобы гарантировать лояльность своих клиентов в отношении обслуживания, замены и ремонта.

Покупатели ценят удобство работы Anaheim Automation как универсального поставщика, а также экономию средств за счет индивидуальной конструкции бесщеточного двигателя. Инженеры ценят креативность, эффективность системы и гибкость, которые Anaheim Automation представляет для своей линейки продуктов BLDC. Наши стандартные бесщеточные двигатели известны своей прочной конструкцией, отличными характеристиками и экономичностью.

Значительная часть наших продаж является результатом нашей способности превзойти ожидания клиентов в выполнении их индивидуальных требований. Несмотря на то, что значительная часть продаж бесколлекторных двигателей постоянного тока Anaheim Automations приходится на индивидуальные, специальные или частные требования, мы гордимся нашим запасом стандартных устройств, расположенных в Анахайме, Калифорния, США. Чтобы сделать процесс настройки доступным, может потребоваться минимальный объем заказа (MOQ) и/или плата за единовременную разработку (NRE).Все продажи изготовленных по индивидуальному заказу или модифицированных бесщеточных двигателей постоянного тока не подлежат отмене и возврату, а соглашение NCNR должно быть подписано покупателем в момент размещения заказа. NCNR может потребоваться для продления с каждым запросом на покупку.

Все продажи, включая нестандартные конструкции, осуществляются в соответствии со стандартными условиями и положениями Anaheim Automation, которые имеют приоритет над любыми другими явными или подразумеваемыми условиями, включая, помимо прочего, любые подразумеваемые гарантии.

ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: Техническая поддержка в отношении бесколлекторных двигателей постоянного тока, а также любой другой продукции, производимой или распространяемой Anaheim Automation, предоставляется бесплатно.Эта помощь предоставляется, чтобы помочь клиенту в выборе продуктов Anaheim Automation для конкретного применения. Тем не менее, любые рекомендации по применению, выбору или расценкам на любой продукт, предоставляемый персоналом, дистрибьюторами или представителями Anaheim Automation, предоставляются исключительно для помощи клиенту. Во всех случаях заказчик несет единоличную ответственность за определение пригодности стандартного или заказного продукта для данной конструкции системы. Несмотря на то, что мы прилагаем все усилия, чтобы дать исчерпывающие рекомендации относительно наших продуктов и предоставить точные технические данные и иллюстрации, обратите внимание, что такие рекомендации и документы предназначены только для справки и могут быть изменены без предварительного уведомления.

► Безопасность

Будьте предельно осторожны при тестировании, обращении, регулировке и подключении во время настройки, настройки, установки и эксплуатации. Системы с бесщеточными двигателями постоянного тока при работе под высоким напряжением могут привести к травмам или смерти. Чтобы избежать риска поражения электрическим током, выполните монтаж и подключение бесщеточных двигателей постоянного тока и системы контроллеров до подачи питания. После подачи питания на соединительные клеммы может поступать напряжение.Чтобы предотвратить механическую вибрацию, которая может привести к отказу и/или потере системы, никогда не вносите чрезмерных изменений или регулировок в параметры системы двигателя BLDC. Не включайте и не выключайте питание непосредственно от контроллеров бесщеточных двигателей постоянного тока, когда бесщеточные двигатели постоянного тока подключены. Частое включение и выключение питания также сократит срок службы систем бесщеточных электродвигателей из-за старения внутренних компонентов.

Обязательно строго соблюдайте следующие правила:

  • Следуйте схеме подключения каждого бесщеточного двигателя постоянного тока
  • Прокладывайте силовые кабели высокого напряжения отдельно от силовых кабелей низкого напряжения.
  • Отделите входную силовую проводку и кабели питания бесщеточных двигателей постоянного тока от проводки управления и кабелей обратной связи бесщеточных двигателей постоянного тока, когда они выходят из контроллера бесщеточных двигателей постоянного тока. Сохраняйте это разделение по всей длине провода.
  • Используйте экранированный кабель для силовой проводки и обеспечьте заземление зажима на 360 градусов к стене корпуса. Освободите место на вспомогательной панели для изгибов проводов.
  • Сделайте все кабельные маршруты как можно короче.

ПРИМЕЧАНИЕ. Кабели заводского изготовления идеально подходят для использования в наших бесколлекторных двигателях постоянного тока и приводных системах. Эти кабели приобретаются отдельно и предназначены для минимизации электромагнитных помех. Эти кабели предлагаются вместо кабелей, изготовленных заказчиком, для повышения производительности системы и обеспечения дополнительной безопасности системы бесколлекторных двигателей постоянного тока и пользователя.

► Вопросы окружающей среды для двигателей BLDC

Следующие соображения по охране окружающей среды и безопасности должны соблюдаться на всех этапах эксплуатации, обслуживания и ремонта системы двигателя BLDC.Несоблюдение этих мер предосторожности нарушает стандарты безопасности проектирования, изготовления и предполагаемого использования двигателя BLDC и контроллера. Обратите внимание, что даже хорошо изготовленные двигатели и контроллеры BLDC при неправильной эксплуатации и установке могут быть опасными. Пользователь должен соблюдать меры предосторожности в отношении нагрузки и условий эксплуатации. Клиент несет полную ответственность за правильный выбор, установку и эксплуатацию системы двигателя BLDC.

Атмосфера, в которой используются бесщеточные двигатели, должна соответствовать общепринятым правилам эксплуатации электрического/электронного оборудования.Не используйте бесщеточный электродвигатель в присутствии легковоспламеняющихся газов, пыли, масла, пара или влаги. При использовании на открытом воздухе двигатель и контроллер должны быть защищены от непогоды соответствующим кожухом, но при этом должен быть обеспечен достаточный приток воздуха и охлаждение.

Влага может привести к поражению электрическим током и/или поломке системы. Должное внимание следует уделять избеганию жидкостей и паров любого рода. Свяжитесь с заводом-изготовителем, если для вашего приложения требуются определенные рейтинги IP.

Устанавливайте двигатель BLDC и контроллер в месте, где нет конденсата, электрических помех, вибрации и ударов. Убедитесь, что в этом месте нет мусора, например, металлического мусора от резки, сверления, нарезания резьбы и сварки или любого другого постороннего материала, который может соприкасаться с схемой. Если не предотвратить попадание мусора в систему бесщеточного двигателя постоянного тока, это может привести к повреждению и/или поражению электрическим током. Кроме того, предпочтительнее работать с бесщеточным двигателем постоянного тока и системой управления в нестатической защитной среде.

Открытые схемы всегда должны быть должным образом ограждены и/или закрыты, чтобы предотвратить несанкционированный контакт человека с цепями под напряжением. Во время подачи питания нельзя выполнять никаких работ. Не подключайте и не отключайте разъемы при включенном питании. Подождите не менее 5 минут, прежде чем проводить осмотр системы двигателя BLDC после отключения питания, потому что даже после отключения питания в конденсаторах внутренней цепи контроллера бесщеточного двигателя постоянного тока все еще остается некоторая электрическая энергия. .

► История бесщеточных двигателей постоянного тока

Хотя бесщеточные двигатели постоянного тока широко используются в коммерческих целях с 1962 года, первые бесщеточные двигатели постоянного тока появились в 1800-х годах. Это стало возможным благодаря преобразованию электрической энергии в механическую с помощью электромагнитных средств, что было продемонстрировано в 1821 году британским ученым Майклом Фаради.

В 1827 году венгерский физик Аниос Едлик начал экспериментировать с устройствами, которые он назвал электромагнитными роторами.В то время они использовались исключительно в учебных целях. В 1828 году он продемонстрировал первое устройство, содержащее три основных компонента практических двигателей постоянного тока постоянного тока: ротор, коммутатор и статор. Магнитные поля как вращающихся, так и неподвижных компонентов создавались токами, протекающими через их обмотки, а двигатели постоянного тока в то время не содержали постоянных магнитов.

Уильям Стерджен, другой британский ученый, изобрел первый электродвигатель постоянного тока коллекторного типа, способный вращать машины в 1832 году.Американцы Томас и Эмили Давенпорт построили электродвигатель постоянного тока коллекторного типа с намерением коммерческого использования вслед за прогрессом Стерджена, запатентовав свою работу в 1837 году. Эти ранние двигатели BLDC использовались в печатных машинах и механических станках. Говорят, что они достигли до 600 оборотов в минуту (об/мин). Первоначально двигатели не имели успеха в коммерческой сфере из-за высокой стоимости питания от первичной батареи и отсутствия практического коммерческого рынка для двигателей BLDC в то время.

Современные двигатели BLDC были случайно изобретены в 1873 году Зенобом Граммом. Затем он создал Gramme Machine, первый электродвигатель, добившийся успеха в коммерческой промышленности. Искробезопасный двигатель, способный поддерживать постоянную скорость при переменных нагрузках, был первой практичной современной формой бесщеточных двигателей постоянного тока, изобретенных в 1886 году Фрэнком Джулианом Спрагом.

Бесщеточные двигатели | ARC Systems Inc

В отличие от щеточных двигателей постоянного тока, в бесщеточных двигателях постоянного тока отсутствуют щетки, которые со временем изнашиваются, создают дополнительный шум, а также многие другие преимущества бесщеточных двигателей. Эти устройства могут устранить искрообразование, в зависимости от особенностей применения и работы, и способствовать увеличению срока службы по сравнению с щеточными двигателями.

Мы производим трехфазные бесщеточные двигатели постоянного тока с обмоткой по схеме звезда или треугольник и с изоляцией класса H.

Размеры производимых нами двигателей варьируются от 3/4 дюйма в диаметре до 3 или 4 дюймов в диаметре. Мы можем предоставить субдробную мощность для двигателей мощностью 2,5 лошадиных силы с различными входными напряжениями в диапазоне от 12 вольт до 600 вольт.

Мы предлагаем датчики Холла в качестве коммутации, которые обычно устойчивы к 150 градусам Цельсия. Если требуются высокотемпературные датчики Холла, мы можем изготовить двигатели со специальными датчиками, которые будут работать при температурах до 200 градусов Цельсия.

Будучи давним производителем, ARC Systems гордится своим обширным промышленным опытом обслуживания клиентов, которым требуются бесщеточные двигатели постоянного тока для аэрокосмической, медицинской, нефтяной и нефтедобывающей промышленности, среди многих других. Сообщите нам свои требования к производительности и эксплуатации, такие как мощность, крутящий момент, ток, элементы управления, приводы и другие особенности, и мы создадим индивидуальное решение для управления движением.



Добавить в цитату

Имя

Тип двигателя

# Фазы

Напряжение/фаза переменного тока

Скорость вала об/мин

Размер двигателя

Примечания

Мин-кол-во

Бесщеточные двигатели постоянного тока

3

28

9000

12

Также доступен безрамный

Бескаркасные двигатели BLDC

3

28

9000

12

Доступный

Бесщеточные двигатели постоянного тока

3

28

9000

12

Также доступен безрамный

Бескаркасные двигатели BLDC

3

28

9000

12

Доступный

Бесщеточные двигатели постоянного тока

3

28

10000

12

Также доступен безрамный

Бескаркасные двигатели BLDC

3

28

10000

12

Доступный

Бесщеточные двигатели постоянного тока

3

28

нет данных

23

Также доступен безрамный

Бескаркасные двигатели BLDC

3

28

нет данных

15

Доступный

Бесщеточные двигатели постоянного тока

3

24

8500

15

Также доступен безрамный

Бескаркасные двигатели BLDC

3

24

8500

15

Доступный


Область применения бесщеточных двигателей постоянного тока

  • Регулятор подачи топлива
  • Привод ракетного плавника
  • Хирургические инструменты
  • Органы управления триммером и стабилизатором
  • Клапаны давления в кабине
  • Приводы грузового автомобиля
  • Контроль подачи топлива / Насосы и клапаны
  • Компоненты электрической тормозной системы
  • Контроль окружающей среды
  • Роботизированная активация
  • Лебедки и подъемники
Особенности конструкции бесщеточных двигателей постоянного тока

  • Механическая и эксплуатационная стабильность
  • Используются редкоземельные магнитные материалы
  • Высокотемпературные изоляционные системы для окружающей среды 180°C или выше

Корпус бесщеточного двигателя, рамы и опции контроллера

Когда мы производим бесщеточные двигатели постоянного тока, мы поставляем устройство в комплекте с корпусом, концевыми конусами, узлом ротора и подшипниками. У нас есть системные услуги и технологии для создания полного продукта, включая все механические и электрические компоненты.

Мы предлагаем различные типы материалов корпуса для оборудования, которое должно быть легким, а также обеспечивать безопасную и надежную работу двигателя в суровых условиях. Корпуса из нержавеющей стали серий 300, 400 и 17-4 PH являются одними из наиболее распространенных, которые мы предлагаем.

Эти функции помогают обеспечить долгий срок службы наших двигателей и всех деталей, а также бесперебойную работу везде, где они установлены.

Если вам нужна рама двигателя BLDC, созданная с учетом точных спецификаций, условий эксплуатации или требований автоматизации, мы можем спроектировать и изготовить ее для вас.

При необходимости мы также можем изготовить контроллеры для наших бесколлекторных двигателей постоянного тока, хотя большинство из них предназначены для работы с готовыми контроллерами.

Бескаркасные двигатели BLDC

Доступны бескаркасные двигатели BLDC

, так что вы можете установить узел статора и ротора непосредственно в корпус и инструменты по вашему выбору. Мы также можем поставить только узел статора и узел магнита или узел статора и узел магнита уже на валу.

Бескаркасные варианты

полезны для медицинских применений и при производстве небольших инструментов и деталей, поскольку узлы можно создавать и размещать непосредственно в вашем оборудовании или устройстве с легкостью и эффективностью.

Некоторые клиенты предпочитают собирать наши бесколлекторные узлы в собственном корпусе, поэтому мы предлагаем ряд бескаркасных вариантов. Помимо того, что это более экономично, это также способствует регулированию веса готового двигателя.


Почему стоит выбрать ARC System Inc.Как ваш производитель бесщеточных двигателей постоянного тока?

Наш опыт в разработке и производстве бесколлекторных двигателей с датчиками, отвечающих широкому спектру спецификаций, а также опыт нашей собственной инженерной группы позволяют нам точно и быстро выполнять требования наших клиентов. Мы можем предоставить OEM-производителям нестандартные продукты управления движением, включая промышленные, медицинские и аэрокосмические двигатели и нестандартные компоненты, а также запасные электродвигатели, необходимые для срочного обслуживания и ремонта.

Сотрудничество дает нам уникальную возможность создавать лучшие механические и электрические решения. Частично мы достигаем этого благодаря тесному сотрудничеству с вашей командой.

Мы гордимся своей репутацией производителя высококачественной продукции для управления движением и электроники в кратчайшие сроки и по конкурентоспособным ценам. Поскольку мы являемся небольшим поставщиком двигателей в США, мы можем поддерживать низкие накладные расходы и короткие сроки выполнения заказов, а это означает значительную экономию средств и быстрое выполнение заказов для вашей компании.

Мы являемся производителем ISO 9001:2015 и AS9100D, который обслуживает потребности клиентов с 1967 года. требования. Расскажите нам, что вам нужно и ваши конечные цели, будь то шаговый двигатель, магнитный привод, линейный привод или устройство с постоянными магнитами, и мы приступим к работе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.