Bürstenlose Elektromotoren werden in medizinischen Geräten, im Flugzeugmodellbau, in Rohrabsperrantrieben von Ölpipelines sowie in vielen anderen Branchen eingesetzt. Aber sie haben ihre Nachteile, Merkmale und Vorteile, die manchmal eine Schlüsselrolle beim Design verschiedener Geräte spielen. Wie dem auch sei, solche Elektromotoren besetzen im Vergleich zu asynchronen Wechselstrommaschinen eine relativ kleine Nische.
Eigenschaften von Elektromotoren
Einer der Gründe, warum sich Designer für bürstenlose Motoren interessieren, ist der Bedarf an Hochgeschwindigkeitsmotoren mit kleinen Abmessungen. Darüber hinaus haben diese Motoren eine sehr genaue Positionierung. Das Design hat einen beweglichen Rotor und einen feststehenden Stator. Auf dem Rotor befinden sich ein oder mehrere Permanentmagnete, die in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind. Auf dem Stator befinden sich Spulen, die erzeugenMagnetfeld.
Ein weiteres Merkmal sollte beachtet werden - bürstenlose Motoren können sowohl innen als auch außen einen Anker haben. Daher können die beiden Konstruktionsarten spezifische Anwendungen in unterschiedlichen Bereichen haben. Wenn sich der Anker im Inneren befindet, wird eine sehr hohe Drehzahl erreicht, sodass solche Motoren sehr gut für die Konstruktion von Kühlsystemen geeignet sind. Wird ein Außenläuferantrieb verbaut, kann eine sehr genaue Positionierung sowie eine hohe Überlastfestigkeit erreicht werden. Sehr oft werden solche Motoren in der Robotik, medizinischen Geräten, in Werkzeugmaschinen mit Frequenzprogrammsteuerung eingesetzt.
Wie Motoren funktionieren
Um den Rotor eines bürstenlosen Gleichstrommotors anzutreiben, müssen Sie einen speziellen Mikrocontroller verwenden. Sie kann nicht wie eine Synchron- oder Asynchronmaschine gestartet werden. Mit Hilfe eines Mikrocontrollers stellt sich heraus, dass die Motorwicklungen so eingesch altet werden, dass die Richtung der Magnetfeldvektoren an Stator und Anker orthogonal ist.
Mit anderen Worten, mit Hilfe eines Treibers ist es möglich, das Drehmoment zu regulieren, das auf den Rotor eines bürstenlosen Motors wirkt. Um den Anker zu bewegen, ist es notwendig, die richtige Sch altung in den Statorwicklungen durchzuführen. Leider ist es nicht möglich, eine reibungslose Rotationssteuerung bereitzustellen. Es kann jedoch sehr schnell erhöht werden. Motorrotordrehzahl.
Unterschiede zwischen gebürsteten und bürstenlosen Motoren
Der Hauptunterschied besteht darin, dass die bürstenlosen Motoren für die Modelle keine Wicklung auf dem Rotor haben. Bei Kollektor-Elektromotoren befinden sich Wicklungen auf ihren Rotoren. Am stationären Teil des Motors sind jedoch Permanentmagnete installiert. Zusätzlich ist am Rotor ein speziell konstruierter Kollektor installiert, an den Graphitbürsten angeschlossen sind. Mit ihrer Hilfe wird Spannung an die Rotorwicklung angelegt. Auch das Funktionsprinzip eines bürstenlosen Motors unterscheidet sich deutlich.
Wie die Sammelmaschine funktioniert
Um den Kollektormotor zu starten, müssen Sie Spannung an die Feldwicklung anlegen, die sich direkt auf dem Anker befindet. Dabei bildet sich ein konstantes Magnetfeld aus, das mit den Magneten am Stator zusammenwirkt, wodurch sich der Anker und der daran befestigte Kollektor drehen. In diesem Fall wird die nächste Wicklung mit Strom versorgt, der Zyklus wird wiederholt.
Die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors hängt direkt davon ab, wie stark das Magnetfeld ist, und die letzte Eigenschaft hängt direkt von der Größe der Spannung ab. Um die Geschwindigkeit zu erhöhen oder zu verringern, muss daher die Versorgungsspannung geändert werden.
Um die Umkehrung zu realisieren, müssen Sie nur die Polarität des Motoranschlusses ändern. Für eine solche Steuerung ist es nicht erforderlich, spezielle Mikrocontroller zu verwenden,Sie können die Drehzahl mit einem herkömmlichen variablen Widerstand ändern.
Eigenschaften von bürstenlosen Maschinen
Aber die Steuerung eines bürstenlosen Motors ist ohne den Einsatz spezieller Controller nicht möglich. Daraus können wir schließen, dass Motoren dieses Typs nicht als Generator verwendet werden können. Zur effizienten Steuerung kann die Position des Rotors mit mehreren Hallsensoren überwacht werden. Mit Hilfe solch einfacher Geräte ist es möglich, die Leistung erheblich zu verbessern, aber die Kosten des Elektromotors werden um ein Vielfaches steigen.
Brushless-Motoren starten
Es macht keinen Sinn, Mikrocontroller selbst zu bauen, eine viel bessere Option wäre, fertige zu kaufen, wenn auch chinesisch. Bei der Auswahl müssen Sie sich jedoch an die folgenden Empfehlungen h alten:
- Denken Sie an den maximal zulässigen Strom. Dieser Parameter ist für verschiedene Antriebsarten nützlich. Die Eigenschaft wird von Herstellern oft direkt in der Modellbezeichnung angegeben. Sehr selten werden Werte angezeigt, die typisch für Peak-Modi sind, in denen der Mikrocontroller längere Zeit nicht arbeiten kann.
- Bei Dauerbetrieb muss zusätzlich die maximale Versorgungsspannung berücksichtigt werden.
- Achten Sie darauf, den Widerstand aller internen Sch altkreise des Mikrocontrollers zu berücksichtigen.
- Berücksichtigen Sie unbedingt die maximale Drehzahl, die für den Betrieb dieses Mikrocontrollers typisch ist. Bitte beachten Sie, dass er es nicht istkann die maximale Geschwindigkeit erhöhen, da die Begrenzung auf Softwareebene erfolgt.
- Billige Modelle von Mikrocontroller-Geräten haben eine Frequenz der erzeugten Impulse im Bereich von 7…8 kHz. Teure Kopien können neu programmiert werden, und dieser Parameter erhöht sich um das 2-4-fache.
Versuchen Sie, Mikrocontroller in jeder Hinsicht auszuwählen, da sie die Leistung beeinflussen, die der Elektromotor entwickeln kann.
Wie es verw altet wird
Die elektronische Steuereinheit ermöglicht das Umsch alten der Antriebswicklungen. Zur Ermittlung des Sch altzeitpunktes durch den Treiber wird die Position des Rotors durch den am Antrieb verbauten Hallsensor überwacht.
Falls solche Geräte nicht vorhanden sind, muss die Sperrspannung abgelesen werden. Es entsteht in den momentan nicht angeschlossenen Statorspulen. Der Controller ist ein Hardware-Software-Komplex, mit dem Sie alle Änderungen verfolgen und die Sch altreihenfolge so genau wie möglich einstellen können.
Bürstenlose Dreiphasenmotoren
Viele bürstenlose Elektromotoren für Modellflugzeuge werden mit Gleichstrom betrieben. Es gibt aber auch dreiphasige Fälle, in denen Umrichter verbaut sind. Sie ermöglichen es Ihnen, dreiphasige Impulse aus einer konstanten Spannung zu erzeugen.
Arbeiten sind wie folgt:
- Spule "A" erhält Impulse vonpositiver Wert. Auf Spule "B" - mit einem negativen Wert. Dadurch beginnt sich der Anker zu bewegen. Die Sensoren fixieren die Verschiebung und ein Signal für die nächste Sch altung wird an die Steuerung gesendet.
- Spule „A“wird abgesch altet, während ein positiver Impuls an die Wicklung „C“gesendet wird. Sch altwicklung "B" ändert sich nicht.
- Positiver Impuls wird an Spule "C" angelegt und negativer Impuls wird an "A" gesendet.
- Dann kommt das Paar "A" und "B" ins Spiel. Positive und negative Impulswerte werden ihnen zugeführt.
- Dann geht der positive Impuls wieder auf die "B"-Spule und der negative auf die "C".
- In der letzten Phase wird Spule "A" eingesch altet, die einen positiven Impuls erhält, und ein negativer geht zu C.
Und danach wiederholt sich der ganze Zyklus.
Vorteile der Verwendung
Es ist schwierig, einen bürstenlosen Elektromotor mit eigenen Händen herzustellen, und es ist fast unmöglich, eine Mikrocontroller-Steuerung zu implementieren. Verwenden Sie daher am besten fertige Industriedesigns. Bedenken Sie aber unbedingt die Vorteile, die der Antrieb durch den Einsatz von Brushless-Motoren erhält:
- Erheblich längere Ressource als Collector-Maschinen.
- Hoher Wirkungsgrad.
- Leistungsstärker als Bürstenmotoren.
- Drehgeschwindigkeit nimmt viel schneller zu.
- Keine Funken während des Betriebs, daher auch in Umgebungen mit hoher Brandgefahr einsetzbar.
- Sehr einfache Laufwerksbedienung.
- Im Betrieb müssen keine zusätzlichen Kühlkomponenten verwendet werden.
Unter den Mängeln kann man einen sehr hohen Preis herausgreifen, wenn wir auch den Preis des Controllers berücksichtigen. Auch das kurzzeitige Einsch alten eines solchen Elektromotors zur Überprüfung der Leistung funktioniert nicht. Außerdem ist die Reparatur solcher Motoren aufgrund ihrer Konstruktionsmerkmale deutlich schwieriger.
