Bagaimana Motor Brushless DC (BLDC) Berfungsi

Posting tersebut secara terperinci memperincikan konsep operasi asas motor DC tanpa berus juga disebut motor BLDC.

Perbezaan Antara Motor DC Berus dan Tanpa Brush

Pada motor tradisional kita, sikat digunakan untuk menukar pemutar bergerak pusat berkenaan dengan stator magnet kekal alat tulis di sekitarnya.

Berus menjadi mustahak kerana rotor dibuat menggunakan elektromagnet yang memerlukan daya untuk beroperasi tetapi kerana ia juga perlu memutar benda menjadi kekok dan berus menjadi satu-satunya alternatif untuk membekalkan kuasa ke rotor elektromagnetik berputar.

Sebaliknya pada motor DC Brushless atau motor BLDC kita mempunyai stator pusat alat tulis dan rotor bulat di sekitarnya. Stator terdiri dari satu set elektromagnet sementara rotor mempunyai magnet kekal yang dilekatkan di perimeternya pada kedudukan yang dikira tertentu.

Menggunakan Sensor Kesan Hall

Mekanisme ini juga mempunyai sensor kesan Hall yang dipasang untuk merasakan posisi rotor dan magnetnya berkenaan dengan elektromagnet stator dan memaklumkan data ke litar pensuisan luaran yang kemudian menjadi bertanggung jawab untuk mengaktifkan / menonaktifkan elektromagnet di urutan atau masa yang betul, mempengaruhi pergerakan putaran pada rotor.

Penjelasan di atas dapat difahami dengan bantuan ilustrasi asas berikut dan kemudian melalui reka bentuk yang terperinci dalam gambar-gambar berikutnya.

Kami telah mengetahui dan mengetahui beberapa perkara menarik mengenai magnet dan bagaimana peranti ini berinteraksi.

Kita tahu bahawa Kutub Utara magnet menarik Kutub selatan magnet lain seperti tiang menghalau.

Bagaimana Magnet Kekal Diposisikan

Dalam rajah yang ditunjukkan di atas, kita melihat cakera dengan magnet tertanam di pinggirnya (ditunjukkan dengan warna merah) yang diposisikan dengan kutub utara menghadap ke luar, dan juga elektromagnet yang diletakkan pada jarak yang selari dengan tepi bulatan cakera yang menghasilkan medan magnet selatan apabila diberi tenaga.

Sekarang dengan anggapan susunan diposisikan seperti yang ditunjukkan dalam rajah atas pertama dengan elektromagnet dalam keadaan dinyahaktifkan.

Dalam kedudukan ini sebaik sahaja elektromagnet diaktifkan dengan input DC yang sesuai, ia mencapai dan menghasilkan medan magnet selatan yang mempengaruhi daya tarikan ke atas magnet cakera yang seterusnya memaksa cakera berputar dengan beberapa tork sehingga magnet kekalnya sejajar dengan elektromagnet garis bertentangan fluks.

Tindakan di atas menunjukkan format asas di mana konsep BLDC berfungsi.

Bagaimana Motor BLDC Berfungsi dengan Sensor Kesan Hall

Sekarang mari kita lihat bagaimana sebenarnya konsep di atas dilaksanakan menggunakan sensor kesan Hall untuk mengekalkan gerakan berterusan ke atas pemutar.

Gambar rajah contoh berikut menerangkan mekanisme secara komprehensif:

Dalam rajah di atas pada dasarnya kita melihat susunan pemutar / stator BLDC yang lurus, di mana elemen bulat luar adalah pemutar berputar sementara elektromagnet pusat menjadi stator tetap.

Rotor dapat dilihat mempunyai beberapa magnet kekal yang terpaku di pinggir yang mempunyai kutub selatan sebagai garis aliran fluks, stator tengah adalah elektromagnet kuat yang dirancang untuk menghasilkan kekuatan setara fluks magnet Kutub Utara ketika digerakkan dengan DC luaran.

Kami juga dapat memvisualisasikan sensor ruang yang terletak berhampiran salah satu sudut pinggir pemutar dalam. Kesan ruang pada asasnya merasakan medan magnet rotor berputar dan memberi isyarat kepada litar kawalan yang bertanggungjawab menghidupkan elektromagnet stator.

Merujuk pada kedudukan atas, kita melihat kawasan kosong (yang tidak mempunyai medan magnet) rotor bersentuhan rapat dengan sensor dewan yang menyimpannya dalam keadaan OFF.

Pada masa ini, isyarat mematikan dari kesan ruang memberitahu litar kawalan untuk menghidupkan elektromagnet, yang dengan serta-merta mendorong kesan penarik pada kutub selatan pemutar yang berdiri tepat di sudut.

Apabila ini berlaku, kutub Selatan turun melonjak menghasilkan tork yang diperlukan pada rotor dan cuba menyelaraskan dirinya sejajar dengan kutub utara elektromagnet.

Namun dalam proses itu kutub selatan rotor juga menarik diri ke sensor dewan (seperti yang ditunjukkan dalam rajah bawah) yang segera mengesan ini dan menghidupkan ON memberitahu litar kawalan untuk mematikan elektromagnet.

Matikan Masa Elektromagnet adalah Penting

Mematikan elektromagnet pada saat yang tepat seperti yang diisyaratkan oleh sensor kesan dewan melarang berhenti dan menghalang gerakan rotor, sebaliknya memungkinkan untuk meneruskan gerakan melalui tork yang dihasilkan sehingga kedudukan sebelumnya mula terbentuk, dan hingga ruang sensor sekali lagi 'merasakan' kawasan kosong pemutar dan dimatikan MATI mengulangi kitaran.

Pengalih sensor dewan di atas sesuai dengan pelbagai posisi rotor menimbulkan gerakan putaran berterusan dengan toque yang mungkin berkadar langsung dengan interaksi magnet stator / rotor, dan tentu saja kedudukan kesan dewan.

Perbincangan di atas menerangkan dua magnet yang paling asas, satu mekanisme sensor dewan.

Untuk mencapai daya kilas yang lebih tinggi, lebih banyak magnet dan set elektromagnet digunakan pada motor tanpa berus kecekapan tinggi yang lain di mana lebih daripada satu sensor kesan dewan dapat dilihat untuk melaksanakan penderiaan pelbagai magnet rotor sehingga set elektromagnet yang berlainan dapat ditukar pada urutan betul yang disukai.

Cara Mengawal Motor BLDC

Sejauh ini kita telah memahami konsep asas kerja Motor BLDC dan belajar bagaimana sensor Hall digunakan untuk mengaktifkan elektromagnet motor melalui litar elektronik terpasang luaran untuk mengekalkan gerakan putaran berterusan pemutar, di bahagian seterusnya kita akan mengkaji regading bagaimana litar pemacu BLDC sebenarnya berfungsi untuk mengawal motor BLDC

Kaedah melaksanakan elektromagnet stator tetap dan rotor magnet bebas berputar memastikan peningkatan kecekapan pada motor BLDC berbanding dengan motor berus tradisional yang mempunyai topologi yang bertentangan dan oleh itu memerlukan sikat untuk operasi motor. Penggunaan berus menjadikan prosedurnya relatif tidak efisien dari segi jangka hayat, penggunaan dan ukuran yang panjang.

Kekurangan Motor BLDC

Walaupun, jenis BLDC mungkin merupakan konsep motor yang paling efisien, ia mempunyai satu kelemahan yang signifikan bahawa ia memerlukan litar elektronik luaran untuk mengendalikannya. Walau bagaimanapun, dengan munculnya IC moden dan sensor Hall yang sensitif, isu ini kini nampaknya agak remeh jika dibandingkan dengan tahap kecekapan tinggi yang terlibat dengan konsep ini.

Pemacu 4 Magnet BLDC Reka Bentuknya

Dalam artikel ini kita membincangkan litar kawalan sederhana dan asas untuk motor magnet empat jenis jenis sensor BLDC. Operasi motor dapat difahami dengan merujuk pada rajah mekanisme motor berikut:

Gambar di atas menunjukkan susunan motor BLDC asas yang mempunyai dua set magnet kekal melintasi pinggir rotor luaran dan dua set elektromagnet pusat (A, B, C, D) sebagai stator.

Untuk memulakan dan mengekalkan tork putaran sama ada A, B atau C, elektromagnet D mesti berada dalam keadaan diaktifkan (tidak pernah bersama) bergantung pada kedudukan kutub utara / selatan magnet pemutar berkenaan dengan elektromagnet yang diaktifkan.

Bagaimana Pemandu Motor BLDC Berfungsi

Tepatnya, mari kita anggap kedudukan yang ditunjukkan dalam senario di atas dengan A dan B dalam keadaan ON yang dihidupkan sehingga sisi A diberi tenaga dengan kutub Selatan sementara sisi B diberi tenaga dengan Kutub Utara.

Ini akan bermaksud bahawa sisi A akan memberikan kesan penarik ke atas kutub utara biru kiri dan kesan penolakan di sebelah kanan tiang selatan stator, sama sisi B akan menarik tiang selatan merah yang lebih rendah dan menghalau utara atas tiang pemutar .... keseluruhan proses dapat dianggap melakukan gerakan arah jam yang mengagumkan di atas mekanisme pemutar.
Mari kita anggap juga bahawa dalam situasi di atas sensor Hall berada dalam keadaan tidak aktif kerana ia mungkin merupakan alat sensor Hall yang 'diaktifkan kutub selatan'.

Kesan di atas akan cuba menyelaraskan dan memaksa rotor sehingga selatan terkunci secara berhadapan dengan sisi B sementara tiang utara dengan sisi A, namun sebelum keadaan ini dapat terjadi sensor Hall dibawa berdekatan dengan mengalihkan kutub selatan atas rotor, dan apabila ini hanya melintasi sensor Hall, ia terpaksa dihidupkan, menghantar isyarat positif ke litar kawalan yang disambungkan yang langsung bertindak balas dan mematikan elektromagnet A / B, dan menghidupkan elektromagnet C / D, memastikan bahawa momentum putaran mengikut arah jam sekali lagi ditegakkan mengekalkan tork putaran yang konsisten pada rotor.

Litar Pemacu BLDC Asas

Peralihan elektromagnet yang dijelaskan di atas sebagai tindak balas kepada isyarat pencetus sensor Hall dapat dilaksanakan dengan mudah menggunakan idea litar kawalan BLDC langsung berikut.

Litar tidak memerlukan banyak penjelasan kerana terlalu mendasar, semasa keadaan ON ON sensor Hall, BC547 dan TIP122 yang digabungkan juga dihidupkan ON yang seterusnya menghidupkan set elektromagnet yang sesuai yang terpasang di kolektornya dan positif , semasa tempoh MATI sensor Hall, pasangan BC547 / TIP122 dimatikan, tetapi transistor TIP122 kiri ekstrim dihidupkan AKTIF mengaktifkan set elektromagnet yang bertentangan.

Keadaan ditukar secara bergantian, berterusan selagi daya tetap digunakan memastikan BLDC berputar dengan tork dan momentum yang diperlukan.