단상 브러시리스 DC 모터. 역기전력 신호로 브러시리스 모터 제어 - 프로세스 이해. 기존 엔진과의 주요 차이점

가정용 및 의료 기기, 에어로모델링, 가스 및 오일 파이프라인용 파이프 차단 드라이브 - 이것은 멀리 떨어져 있습니다. 전체 목록브러시리스 DC 모터(BD)의 적용 분야. 장단점을 더 잘 이해하기 위해 이러한 전기 기계 드라이브의 장치와 작동 원리를 살펴 보겠습니다.

일반 정보, 장치, 범위

DB에 대한 관심의 이유 중 하나는 정밀한 포지셔닝이 가능한 고속 마이크로 모터에 대한 필요성이 증가했기 때문입니다. 이러한 드라이브의 내부 구조는 그림 2에 나와 있습니다.

보시다시피 설계는 회 전자 (전기자)와 고정자, 첫 번째는 영구 자석 (또는 여러 개의 자석이 일정한 순서로 배열)이 있고 두 번째는 자기장을 생성하는 코일 (B)이 장착되어 있습니다.

이러한 전자기 메커니즘은 내부 앵커(이 유형의 구조는 그림 2에서 볼 수 있음) 또는 외부(그림 3 참조)가 있을 수 있다는 점에 주목할 만합니다.

따라서 각 디자인에는 특정 범위가 있습니다. 내부 전기자가 있는 장치는 회전 속도가 빠르므로 다음과 같이 냉각 시스템에 사용됩니다. 발전소드론 등 외부 로터 드라이브는 정밀한 포지셔닝 및 토크 허용 오차가 필요한 곳(로봇, 의료 장비, CNC 기계 등)에 사용됩니다.

작동 원리

예를 들어 비동기식 AC 기계와 같은 다른 드라이브와 달리 전기자와 고정자의 자기장 벡터가 각각 직교하도록 권선을 켜는 DB 작동에는 특수 컨트롤러가 필요합니다. 다른. 즉, 실제로 드라이버 장치는 DB 전기자에 작용하는 토크를 조절합니다. 이 프로세스는 그림 4에 명확하게 나와 있습니다.

보시다시피 전기자의 각 ​​움직임에 대해 브러시리스 모터의 고정자 권선에서 특정 정류를 수행해야 합니다. 이 작동 원리는 회전의 원활한 제어를 허용하지 않지만 빠르게 추진력을 얻을 수 있습니다.

브러시 모터와 브러시리스 모터의 차이점

컬렉터 타입 드라이브는 DB와 다음과 같이 다릅니다. 디자인 특징(그림 5 참조) 및 작동 원리.

디자인의 차이점을 살펴보겠습니다. 그림 5는 브러시리스 모터와 달리 컬렉터형 모터의 회전자(그림 5의 1)에 코일이 있음을 보여줍니다. 간단한 회로감기, 그리고 영구 자석(보통 2개)가 고정자에 장착됩니다(그림 5의 2개). 또한 전기자 권선에 전압을 공급하는 브러시가 연결된 샤프트에 컬렉터가 설치됩니다.

수집기의 작동 원리를 간략하게 설명하십시오. 코일 중 하나에 전압이 가해지면 여기되고 자기장이 형성됩니다. 영구 자석과 상호 작용하여 전기자와 그 위에 놓인 컬렉터가 회전합니다. 결과적으로 다른 권선에 전원이 공급되고 사이클이 반복됩니다.

이 디자인의 전기자의 회전 주파수는 자기장의 강도에 직접적으로 의존하며, 이는 다시 전압에 정비례합니다. 즉, 속도를 높이거나 낮추려면 전력 수준을 높이거나 낮추면 충분합니다. 반전하려면 극성을 전환해야 합니다. 이 제어 방법은 가변 저항을 기반으로 주행 컨트롤러를 만들 수 있고 기존 스위치가 인버터로 작동하기 때문에 특별한 컨트롤러가 필요하지 않습니다.

이전 섹션에서 브러시리스 모터의 설계 기능을 고려했습니다. 기억 하시겠지만 연결에는 특수 컨트롤러가 필요하며 그 없이는 작동하지 않습니다. 같은 이유로 이러한 모터는 발전기로 사용할 수 없습니다.

이러한 유형의 일부 드라이브에서는 보다 효율적인 제어를 위해 홀 센서를 사용하여 로터의 위치를 ​​모니터링한다는 점도 주목할 가치가 있습니다. 이는 브러시리스 모터의 특성을 크게 개선하지만 이미 고가의 설계 비용을 증가시킵니다.

브러시리스 모터를 시작하는 방법은 무엇입니까?

이러한 유형의 드라이브가 작동하려면 특수 컨트롤러가 필요합니다(그림 6 참조). 그것 없이는 발사가 불가능합니다.

그러한 장치를 직접 조립하는 것은 이치에 맞지 않으며 기성품을 구입하는 것이 더 저렴하고 신뢰할 수 있습니다. 당신은 그것을 픽업 할 수 있습니다 다음과 같은 특성, PWM 채널 드라이버의 특성:

• 최대 허용 전류, 이 특성은 장치의 정상 작동을 위해 제공됩니다. 종종 제조업체는 모델 이름에 이 매개변수를 표시합니다(예: Phoenix-18). 경우에 따라 컨트롤러가 몇 초 동안 유지할 수 있는 피크 모드에 대한 값이 제공됩니다.
• 연속 작동을 위한 최대 공칭 전압.
• 컨트롤러 내부 회로의 저항.
• 허용 가능한 회전 수는 rpm으로 표시됩니다. 이 값을 초과하면 컨트롤러가 회전 증가를 허용하지 않습니다(제한은 소프트웨어 수준에서 구현됨). 속도는 항상 2극 드라이브에 대해 제공됩니다. 극 쌍이 더 있으면 값을 해당 숫자로 나눕니다. 예를 들어 숫자 60000 rpm이 표시되므로 6 마그네틱 모터회전 속도는 60000/3=20000prm입니다.
• 생성된 펄스의 주파수는 대부분의 컨트롤러에서 이 매개변수의 범위가 7~8kHz이며 더 비싼 모델을 사용하면 매개변수를 다시 프로그래밍하여 16kHz 또는 32kHz로 높일 수 있습니다.

처음 세 가지 특성이 데이터베이스의 용량을 결정합니다.

브러시리스 모터 제어

위에서 언급한 바와 같이 구동 권선의 정류는 전자적으로 제어됩니다. 전환 시기를 결정하기 위해 운전자는 홀 센서를 사용하여 전기자의 위치를 ​​모니터링합니다. 드라이브에 이러한 감지기가 장착되어 있지 않으면 연결되지 않은 고정자 코일에서 발생하는 역기전력이 고려됩니다. 실제로 하드웨어-소프트웨어 복합체인 컨트롤러는 이러한 변경 사항을 모니터링하고 전환 순서를 설정합니다.

삼상 브러시리스 DC 모터

대부분의 데이터베이스는 3단계 설계로 수행됩니다. 이러한 드라이브를 제어하기 위해 컨트롤러에는 변환기가 있습니다. 정전압 3상 펄스로 변환합니다(그림 7 참조).

이러한 브러시리스 모터의 작동 방식을 설명하려면 드라이브 작동의 모든 단계가 차례로 표시되는 그림 7과 함께 그림 4를 고려해야 합니다. 그것들을 적어 봅시다:

1. 코일 "A"에는 양의 임펄스가 적용되고 "B"에는 음의 임펄스가 적용되어 결과적으로 전기자가 움직입니다. 센서는 움직임을 기록하고 다음 정류에 대한 신호를 제공합니다.
2. 코일 "A"가 꺼지고 양의 펄스가 "C"로 이동한 다음("B"는 변경되지 않음) 다음 펄스 세트에 신호가 제공됩니다.
3. "C" - 양수, "A" - 음수.
4. 긍정적이고 부정적인 충동을 받는 한 쌍의 "B"와 "A"가 작동합니다.
5. 양의 펄스는 "B"에 다시 적용되고 음의 펄스는 "C"에 다시 적용됩니다.
6. 코일 "A"가 켜지고(+가 공급됨) "C"에서 음의 펄스가 반복됩니다. 그런 다음 주기가 반복됩니다.

명백한 관리의 단순성에는 많은 어려움이 있습니다. 다음 일련의 펄스를 생성하기 위해 전기자의 위치를 ​​추적할 뿐만 아니라 코일의 전류를 조정하여 회전 속도를 제어해야 합니다. 또한 가속 및 감속에 가장 적합한 파라미터를 선택해야 합니다. 또한 컨트롤러에는 작동을 제어할 수 있는 블록이 장착되어 있어야 합니다. 모습이러한 다기능 장치는 그림 8에서 볼 수 있습니다.

장점과 단점

전기 브러시리스 모터에는 다음과 같은 많은 장점이 있습니다.

• 서비스 수명은 기존 컬렉터 제품보다 훨씬 깁니다.
• 고효율.
• 단축 다이얼 최고 속도회전.
• CD보다 강력합니다.
• 작동 중 스파크가 발생하지 않아 드라이브를 화재 위험 조건에서 사용할 수 있습니다.
• 추가 냉각이 필요하지 않습니다.
• 간단한 조작.

이제 단점을 살펴보겠습니다. 데이터베이스 사용을 제한하는 중요한 단점은 상대적으로 높은 비용입니다(드라이버 가격 고려). 불편한 점 중 하나는 예를 들어 성능 확인과 같은 단기 활성화의 경우에도 드라이버 없이는 데이터베이스를 사용할 수 없다는 것입니다. 특히 되감기가 필요한 경우 문제 수리.

2013년 3월 19일에 게시됨

이 기사를 통해 브러시리스 DC 모터에 대한 일련의 간행물을 시작합니다. 접근 가능한 언어설명하다 일반 정보, 장치, 브러시리스 모터용 제어 알고리즘. 고려됩니다 다른 유형엔진, 조절기 매개변수 선택의 예가 제공됩니다. 조정기의 장치와 알고리즘, 전원 스위치 선택 방법 및 조정기의 주요 매개 변수에 대해 설명하겠습니다. 간행물의 논리적 결론은 규제 체계입니다.

브러시리스 모터는 전자 장치의 발달, 특히 저렴한 전력 트랜지스터 스위치의 등장으로 널리 보급되었습니다. 강력한 네오디뮴 자석의 등장도 중요한 역할을 했다.

그러나 브러시리스 모터는 참신한 것으로 간주되어서는 안됩니다. 브러시리스 모터에 대한 아이디어는 전기의 새벽에 나타났습니다. 그러나 기술의 부재로 인해 최초의 상용 브러시리스 DC 모터가 등장한 1962년까지 그 때를 기다리고 있었습니다. 저것들. 반세기 이상 동안 이러한 유형의 전기 드라이브에 대한 다양한 직렬 구현이 있었습니다!

일부 용어

브러시리스 DC 모터는 외국 문헌 BLDCM(BrushLes Direct Current Motor) 또는 PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)에서 밸브 모터라고도 합니다.

구조적으로 브러시리스 모터는 영구 자석이 있는 회전자와 권선이 있는 고정자로 구성됩니다. 컬렉터 모터에서는 반대로 권선이 로터에 있다는 사실에 주목합니다. 따라서 본문에서 회전자는 자석이고 고정자는 권선입니다.

전자 조절기는 엔진을 제어하는 ​​데 사용됩니다. 외국 문헌에서 Speed ​​Controller 또는 ESC (Electronic speed control).

브러시리스 모터란?

일반적으로 사람들은 새로운 것에 직면하면 유추를 찾습니다. 때로는 "글쎄, 싱크로나이저 같다" 또는 더 나쁘게는 "스테퍼처럼 보입니다"라는 말을 들어야 합니다. 대부분의 브러시리스 모터는 3상이기 때문에 이는 훨씬 더 혼란스러워 레귤레이터가 모터에 3상 AC 전류를 "공급"하고 있다는 오해를 불러일으킵니다. 위의 모든 내용은 부분적으로만 사실입니다. 사실 비동기를 제외한 모든 모터는 동기라고 할 수 있습니다. 모든 DC 모터는 자체 동기화와 동기식이지만 작동 원리는 DC 모터와 다릅니다. 동기 모터자체 동기화가 없는 AC. 스테퍼 브러시리스 모터로서 작동할 수도 있습니다. 그러나 여기에 문제가 있습니다. 벽돌도 날 수 있습니다 ... 그러나 이것을위한 것이 아니기 때문에 멀지 않습니다. 처럼 스테퍼 모터브러시리스 릴럭턴스 모터가 더 적합합니다.

브러시리스 DC 모터(Brushles Direct Current Motor)가 무엇인지 알아보도록 하겠습니다. 이 문구 자체에서 대답은 이미 숨겨져 있습니다. 이것은 컬렉터가없는 DC 모터입니다. 수집기의 기능은 전자 장치에 의해 수행됩니다.

장점과 단점

다소 복잡하고 무겁고 불꽃이 튀는 어셈블리인 컬렉터가 엔진 설계에서 제거되었습니다. 엔진 디자인이 크게 단순화되었습니다. 엔진은 더 가볍고 콤팩트합니다. 정류자와 브러시 접점이 전자 스위치로 대체되기 때문에 스위칭 손실이 크게 감소합니다. 결과적으로 우리는 가장 넓은 범위의 회전 속도 변화와 함께 자체 무게 킬로그램 당 최고의 효율성과 전력을 가진 전기 모터를 얻습니다. 실제로 브러시리스 모터는 컬렉터 형제보다 덜 가열됩니다. 그들은 큰 토크 부하를 지닙니다. 강력한 네오디뮴 자석을 사용하여 브러시리스 모터를 더욱 콤팩트하게 만들었습니다. 브러시리스 모터의 설계로 인해 수중 및 공격적인 환경에서 작동할 수 있습니다(물론 모터만 가능하며 조절기는 습식에 매우 비쌉니다). 브러시리스 모터는 무선 간섭을 거의 일으키지 않습니다.

유일한 단점은 복잡하고 비싸다는 것입니다. 전자 장치컨트롤(노브 또는 ESC). 그러나 엔진 속도를 제어하려면 전자 장치가 필수 불가결합니다. 브러시리스 모터의 속도를 제어할 필요가 없는 경우에도 전자 제어 장치 없이는 할 수 없습니다. 전자 장치가 없는 브러시리스 모터는 철 조각에 불과합니다. 거기에 전압을 걸어 다른 엔진처럼 정상적인 회전을 할 수 있는 방법이 없다.

브러시리스 모터 컨트롤러에서는 어떻게 됩니까?

브러시리스 모터를 제어하는 ​​조절기의 전자 장치에서 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하기 위해 먼저 브러시리스 모터가 어떻게 작동하는지 먼저 이해해 보겠습니다. 학교 물리학 과정에서 전류가 흐르는 프레임에 자기장이 어떻게 작용하는지 기억합니다. 전류가 있는 프레임은 자기장에서 회전합니다. 그러나 끊임없이 회전하는 것이 아니라 일정한 위치로 회전한다. 연속 회전이 일어나기 위해서는 루프의 위치에 따라 루프의 전류 방향을 전환해야 합니다. 우리의 경우 전류가 흐르는 프레임은 모터 권선이고 정류자는 브러시와 접점이있는 장치 인 스위칭에 관여합니다. 가장 간단한 엔진 장치는 그림을 참조하십시오.

브러시리스 모터를 제어하는 ​​전자 장치도 동일한 작업을 수행합니다. 적시에 필요한 고정자 권선에 직접 전압을 연결합니다.

엔코더, 엔코더가 없는 모터

앞에서 살펴본 바와 같이 회전자의 위치에 따라 모터 권선에 전압을 인가할 필요가 있음을 이해하는 것이 중요합니다. 따라서 전자 장치는 모터 회전자의 위치를 ​​결정할 수 있어야 합니다. . 이를 위해 위치 센서가 사용됩니다. 광학, 자기 등 다양한 유형이 될 수 있습니다. 현재 홀 효과를 기반으로 하는 개별 센서(예: SS41)는 매우 일반적입니다. 3상 브러시리스 모터는 3개의 센서를 사용합니다. 이러한 센서 덕분에 전자 제어 장치는 항상 회전자가 어떤 위치에 있고 주어진 시간에 전압을 적용할 권선을 알고 있습니다. 나중에 3상 브러시리스 모터에 대한 제어 알고리즘을 고려할 것입니다.

센서가 없는 브러시리스 모터가 있습니다. 이러한 모터에서 회전자의 위치는 주어진 시간에 사용되지 않은 권선의 전압을 측정하여 결정됩니다. 이러한 방법에 대해서도 나중에 설명합니다. 중요한 점에 주의해야 합니다. 이 방법은 엔진이 회전할 때만 관련이 있습니다. 모터가 회전하지 않거나 매우 느리게 회전할 때 이 방법은 작동하지 않습니다.

어떤 경우에 센서가 있는 브러시리스 모터를 사용하고 어떤 경우에 센서가 없나요? 그들의 차이점은 무엇입니까?

엔코더가 있는 모터는 기술적 관점에서 선호됩니다. 이러한 엔진의 제어 알고리즘은 훨씬 간단합니다. 그러나 단점도 있습니다. 센서에 전원을 공급하고 엔진의 센서에서 제어 전자 장치로 와이어를 배치해야 합니다. 센서 중 하나에 오류가 발생하면 엔진이 작동을 멈추고 센서를 교체하려면 일반적으로 엔진을 분해해야 합니다.

구조적으로 모터하우징에 센서를 넣는 것이 불가능한 경우에는 센서가 없는 모터를 사용한다. 구조적으로 이러한 모터는 실제로 센서가 있는 모터와 다르지 않습니다. 그러나 전자 장치는 센서 없이 엔진을 제어할 수 있어야 합니다. 이 경우 제어 장치는 특정 엔진 모델의 특성과 일치해야 합니다.

모터 샤프트(전기 운송, 리프팅 메커니즘 등)에 상당한 부하가 걸린 상태에서 엔진을 시동해야 하는 경우 센서가 있는 모터가 사용됩니다.
샤프트에 부하 없이 엔진이 시동되면(환기, 프로펠러, 원심 클러치 사용 등) 센서가 없는 엔진을 사용할 수 있습니다. 기억하세요: 엔코더가 없는 모터는 샤프트에 부하가 없는 상태에서 시작해야 합니다. 이 조건이 충족되지 않으면 엔코더가 있는 모터를 사용해야 합니다. 또한 센서없이 엔진을 시동하는 순간 엔진 축의 다른 방향으로의 회전 진동이 가능합니다. 이것이 시스템에 중요한 경우 센서가 있는 모터를 사용하십시오.

세 단계

3상 브러시리스 모터가 가장 널리 사용됩니다. 그러나 그들은 하나, 둘, 셋 또는 그 이상의 단계가 될 수 있습니다. 위상이 많을수록 자기장의 회전이 더 부드러워지지만 모터 제어 시스템이 더 복잡해집니다. 3상 시스템은 효율성/복잡도 측면에서 가장 최적이기 때문에 널리 보급되었습니다. 또한 3상 회로만이 가장 일반적인 것으로 간주됩니다. 실제로 위상은 모터 권선입니다. 그래서 "삼권"이라고 하면 이것도 맞을 것 같아요. 3개의 권선은 "별" 또는 "삼각형" 방식에 따라 연결됩니다. 3상 브러시리스 모터에는 3개의 전선이 있습니다. 즉, 권선 리드입니다(그림 참조).

엔코더가 있는 모터에는 추가로 5개의 와이어가 있습니다(위치 엔코더 전원용 2개, 엔코더 신호 3개).

3상 시스템에서 전압은 주어진 시간에 3개의 권선 중 2개에 적용됩니다. 따라서 아래 그림과 같이 모터 권선에 DC 전압을 적용하기 위한 6가지 옵션이 있습니다.

2013년 4월 11일에 게시됨

공유기기(인러너, 아웃러너)

브러시리스 DC 모터는 영구 자석이 있는 회전자와 권선이 있는 고정자로 구성됩니다. 두 가지 유형의 엔진이 있습니다. 인러너, 회전자 자석은 권선이 있는 고정자 내부에 있으며, 기마 수행자, 자석은 외부에 있으며 권선이 있는 고정자 주위를 회전합니다.

계획 인러너일반적으로 극 수가 적은 고속 모터에 사용됩니다. 기마 수행자필요한 경우 상대적으로 낮은 속도의 높은 토크 모터를 구하십시오. 구조적으로 Inrunner는 고정 고정자가 하우징 역할을 할 수 있기 때문에 더 간단합니다. 장착 장치를 장착할 수 있습니다. Outrunners의 경우 바깥 부분 전체가 회전합니다. 엔진은 고정 축 또는 고정자 부품으로 고정됩니다. 모터 휠의 경우 고정자의 고정 축에 대해 고정이 수행되고 와이어는 중공 축을 통해 고정자로 연결됩니다.

자석과 극

로터의 극 수는 짝수입니다. 사용되는 자석의 모양은 일반적으로 직사각형입니다. 원통형 자석은 덜 자주 사용됩니다. 교대 극으로 설치됩니다.

자석의 수가 항상 극의 수와 일치하는 것은 아닙니다. 여러 자석이 하나의 극을 형성할 수 있습니다.

이 경우 8개의 자석이 4극을 형성합니다. 자석의 크기는 모터의 형상과 특성에 따라 다릅니다. 사용되는 자석이 강할수록 샤프트에서 모터에 의해 발생되는 힘의 순간이 더 커집니다.

로터의 자석은 특수 접착제로 고정되어 있습니다. 자석 홀더가 있는 디자인은 덜 일반적입니다. 회전자 재료는 자기 전도성(강철), 비자기 전도성(알루미늄 합금, 플라스틱 등)이 결합되어 있을 수 있습니다.

와인딩 및 치아

3상 브러시리스 모터의 권선은 구리선으로 수행됩니다. 와이어는 단일 코어이거나 여러 절연 코어로 구성될 수 있습니다. 고정자는 함께 접힌 여러 장의 자기 전도성 강철로 만들어집니다.

고정자 톱니 수는 위상 수로 나누어야 합니다. 저것들. 3상 브러시리스 모터의 경우 고정자 톱니 수 3으로 나누어야 함. 고정자 톱니의 수는 회전자의 극 수보다 많거나 적을 수 있습니다. 예를 들어, 9개의 톱니/12개의 자석이 있는 모터가 있습니다. 이빨 51개 / 자석 46개.

톱니가 3개인 엔진은 극히 드물게 사용됩니다. 항상 두 단계만 작동하기 때문에(별에 의해 켜질 때) 자기력은 전체 둘레에 고르게 회전자에 작용하지 않습니다(그림 참조).

로터에 작용하는 힘이 로터를 휘게 하여 진동이 증가합니다. 이 효과를 없애기 위해 고정자는 많은 수의 톱니로 만들어지고 권선은 가능한 한 고정자 전체 둘레의 톱니에 걸쳐 고르게 분포됩니다.

이 경우 로터에 작용하는 자기력은 서로 상쇄됩니다. 불균형이 없습니다.

고정자 톱니에 의한 위상 권선 분포 옵션

9개 톱니용 와인딩 옵션

톱니 12개용 와인딩 옵션

위의 다이어그램에서 치아의 수는 다음과 같은 방식으로 선택됩니다. 3으로만 나눌 수 있는 것이 아니다. 예를 들어, 언제 36 치아가 차지했다 12 단계당 치아. 12개의 치아는 다음과 같이 분포될 수 있습니다.

가장 선호되는 방식은 2개의 치아로 구성된 6개 그룹입니다.

존재한다 고정자에 51개의 톱니가 있는 모터!단계당 17개의 치아. 17은 소수이다., 1과 자기 자신으로만 나눌 수 있습니다. 와인딩을 치아에 어떻게 분배합니까? 아아, 이 문제를 해결하는 데 도움이 될 문헌의 예와 기술을 찾을 수 없었습니다. 권선이 다음과 같이 분포되어 있음이 밝혀졌습니다.

실제 권선 회로를 고려하십시오.

와인딩은 톱니마다 와인딩 방향이 다릅니다. 서로 다른 감기 방향은 대문자와 대문자로 표시됩니다. 권선 설계에 대한 자세한 내용은 기사 끝에 제공된 문헌에서 찾을 수 있습니다.

클래식 와인딩은 한 위상에 대해 하나의 와이어로 수행됩니다. 저것들. 한 위상의 톱니에 있는 모든 권선은 직렬로 연결됩니다.

톱니의 권선도 병렬로 연결할 수 있습니다.

결합된 내포물도 있을 수 있습니다.

병렬 및 결합 연결은 권선의 인덕턴스를 감소시켜 고정자 전류(따라서 전력) 및 모터 속도를 증가시킵니다.

전기 및 실제 회전율

모터 회전자에 두 개의 극이 있는 경우 고정자에서 자기장이 한 번 완전히 회전하면 회전자가 한 번 완전히 회전합니다. 4극의 경우 모터 샤프트를 완전히 한 바퀴 돌리려면 고정자에 있는 자기장이 두 번 회전해야 합니다. 회전자 극 수가 많을수록 모터 샤프트를 한 바퀴 회전시키는 데 더 많은 전기 회전이 필요합니다. 예를 들어 로터에 42개의 자석이 있습니다. 로터를 1회전하려면 42/2 = 21 전기적 회전이 필요합니다. 이 속성은 일종의 감속기로 사용할 수 있습니다. 필요한 극 수를 선택하면 원하는 속도 특성을 가진 모터를 얻을 수 있습니다. 또한 향후 컨트롤러의 매개변수를 선택할 때 이 프로세스에 대한 이해가 필요할 것입니다.

위치 센서

센서가 없는 엔진의 설계는 센서가 없는 경우에만 센서가 있는 엔진과 다릅니다. 다른 근본적인 차이점아니요. 홀 효과를 기반으로 하는 가장 일반적인 위치 센서입니다. 센서는 자기장에 반응하며 일반적으로 회전자 자석의 영향을 받는 방식으로 고정자에 위치합니다. 센서 사이의 각도는 120도여야 합니다.

"전기"도를 의미합니다. 저것들. 다극 모터의 경우 센서의 물리적 배열은 다음과 같습니다.

때로는 센서가 엔진 외부에 있습니다. 다음은 센서 위치의 한 예입니다. 사실 센서가 없는 엔진이었다. 그래서 간단한 방법으로홀 센서가 장착되었습니다.

일부 엔진에서 센서는 특정 제한 내에서 센서를 이동할 수 있는 특수 장치에 장착됩니다. 이러한 장치의 도움으로 타이밍이 설정됩니다. 그러나 모터를 역회전시켜야 하는 경우 역회전으로 설정된 두 번째 센서 세트가 필요합니다. 시동 및 낮은 회전수에서는 타이밍이 중요하지 않으므로 센서를 영점으로 설정하고 엔진이 회전하기 시작할 때 프로그래밍 방식으로 리드 각도를 조정할 수 있습니다.

엔진의 주요 특징

각 엔진은 특정 요구 사항에 맞게 계산되며 다음과 같은 주요 특성을 가집니다.

• 작업 모드엔진이 설계된 대상 : 장기 또는 단기. 긴작동 모드는 엔진이 몇 시간 동안 작동할 수 있음을 의미합니다. 이러한 엔진은 환경으로의 열 전달이 엔진 자체의 열 방출보다 높은 방식으로 계산됩니다. 이 경우 예열되지 않습니다. 예: 환기, 에스컬레이터 또는 컨베이어 드라이브. 단기 -즉, 엔진이 짧은 시간 동안 켜진 후 최대 온도까지 예열할 시간이 없고 오랜 시간 동안 엔진이 식을 수 있습니다. 예: 엘리베이터 드라이브, 전기 면도기, 헤어드라이어.
• 모터 권선 저항. 모터 권선 저항이 영향을 미칩니다. 엔진 효율. 저항이 낮을수록 효율이 높아집니다. 저항을 측정하면 권선에 인터턴 회로가 있는지 확인할 수 있습니다. 모터 권선 저항은 1000분의 1옴입니다. 측정하려면 다음이 필요합니다. 특별한 장치또는 특별한 측정 기술.
• 최대 작동 전압. 고정자 권선이 견딜 수 있는 최대 전압. 최대 전압은 다음 매개변수와 관련이 있습니다.
• 최대 RPM. 때때로 그들은 최대 속도를 나타내지 않지만 케이 V-샤프트에 부하가 없는 상태에서 볼트당 모터의 회전 수. 이 수치에 최대 전압을 곱하면 샤프트에 부하가 없는 최대 엔진 속도를 얻습니다.
• 최대 전류. 최대 허용 권선 전류. 일반적으로 모터가 지정된 전류를 견딜 수 있는 시간도 표시됩니다. 최대 전류 제한은 권선의 과열 가능성과 관련이 있습니다. 그러므로 언제 저온환경에서는 최대 전류의 실제 작동 시간이 더 길어지고 열이 발생하면 모터가 더 빨리 소진됩니다.
• 최대 엔진 출력.이전 매개변수와 직접 관련됩니다. 이것은 엔진이 단시간(보통 몇 초) 동안 발전시킬 수 있는 최대 출력입니다. 최대 출력으로 장시간 작동하면 엔진 과열과 고장이 불가피합니다.
• 정격 전력. 전체 가동 시간 동안 엔진이 발전할 수 있는 동력.
• 위상 전진각(타이밍). 고정자 권선에는 약간의 인덕턴스가 있어 권선의 전류 증가를 늦춥니다. 전류는 잠시 후 최대값에 도달합니다. 이 지연을 보상하기 위해 위상 전환이 약간 진행됩니다. 엔진 점화와 유사 내부 연소, 연료의 점화 시간을 고려하여 점화 진행 각도가 설정됩니다.

또한 정격 부하에서 모터 샤프트의 최대 속도를 얻을 수 없다는 사실에 주의해야 합니다. 케이 V무부하 엔진에 대해 표시됩니다. 배터리로 엔진에 전원을 공급할 때 부하 상태에서 공급 전압의 "싱킹"을 고려해야 합니다. 그러면 최대 엔진 속도도 감소합니다.

설계자가 브러시리스 전기 모터에 관심을 갖는 이유 중 하나는 작은 크기의 고속 모터가 필요하기 때문입니다. 또한, 이 엔진은 매우 정밀한 포지셔닝 기능을 갖추고 있습니다. 이 설계에는 이동식 회전자와 고정자가 있습니다. 회전자에는 특정 순서로 배열된 하나 또는 여러 개의 영구 자석이 있습니다. 고정자에는 자기장을 생성하는 코일이 있습니다.

한 가지 더 주목해야 할 기능은 브러시리스 전기 모터는 내부와 외부 모두에 앵커를 가질 수 있다는 것입니다. 따라서 두 가지 유형의 구성은 서로 다른 영역에서 특정 응용 프로그램을 가질 수 있습니다. 전기자가 내부에 있으면 매우 높은 회전 속도를 얻을 수 있으므로 이러한 모터는 냉각 시스템 설계에서 매우 잘 작동합니다. 외부 로터 드라이브가 설치된 경우 매우 정밀한 포지셔닝과 높은 과부하 저항을 달성할 수 있습니다. 종종 이러한 모터는 주파수 프로그램 제어 기능이 있는 공작 기계의 로봇 공학, 의료 장비에 사용됩니다.

모터 작동 방식

브러시리스 DC 모터의 회전자를 움직이게 하려면 특수 마이크로 컨트롤러를 사용해야 합니다. 동기식 또는 비동기식 기계와 같은 방식으로 시작할 수 없습니다. 마이크로 컨트롤러의 도움으로 고정자와 전기자의 자기장 벡터 방향이 직교하도록 모터 권선을 켜는 것으로 나타났습니다.

즉, 드라이버의 도움으로 브러시리스 모터의 회전자에 작용하는 것을 조절하는 것으로 밝혀졌습니다. 전기자를 움직이려면 고정자 권선에서 올바른 스위칭을 수행해야 합니다. 유감스럽게도 부드러운 회전 제어를 제공하는 것은 불가능합니다. 그러나 전기 모터의 회 전자를 매우 빠르게 높일 수 있습니다.

브러시 모터와 브러시리스 모터의 차이점

주요 차이점은 모델용 브러시리스 모터에는 로터에 권선이 없다는 것입니다. 컬렉터 전기 모터의 경우 로터에 권선이 있습니다. 그러나 영구 자석은 엔진의 고정 부분에 설치됩니다. 또한 흑연 브러시가 연결된 로터에는 특수 디자인의 컬렉터가 설치되어 있습니다. 그들의 도움으로 로터 권선에 전압이 가해집니다. 브러시리스 전기 모터의 작동 원리도 크게 다릅니다.

수집 기계는 어떻게 작동합니까?

컬렉터 모터를 시작하려면 전기자에 직접 위치한 계자 권선에 전압을 적용해야 합니다. 이 경우 고정자의 자석과 상호 작용하는 일정한 자기장이 형성되어 전기자와 고정 된 컬렉터가 회전합니다. 이 경우 다음 권선에 전원이 공급되고 사이클이 반복됩니다.

회 전자의 회전 속도는 자기장의 강도에 직접적으로 의존하며 마지막 특성은 전압의 크기에 직접적으로 의존합니다. 따라서 속도를 높이거나 낮추기 위해서는 공급 전압을 변경해야 합니다.

반대로 구현하려면 모터 연결의 극성만 변경하면 됩니다. 이러한 제어를 위해 특수 마이크로 컨트롤러를 사용할 필요가 없으며 기존 가변 저항을 사용하여 회전 속도를 변경할 수 있습니다.

브러시리스 기계의 특징

그러나 브러시리스 전기 모터의 제어는 특수 컨트롤러를 사용하지 않고는 불가능합니다. 이를 바탕으로 이러한 유형의 모터는 발전기로 사용할 수 없다는 결론을 내릴 수 있습니다. 효율적인 제어를 위해 여러 홀 센서를 사용하여 회전자의 위치를 ​​모니터링할 수 있습니다. 이러한 간단한 장치 덕분에 성능을 크게 향상시킬 수 있지만 전기 모터 비용은 몇 배로 증가합니다.

브러시리스 모터 시작

마이크로컨트롤러를 직접 만드는 것은 말이 되지 않습니다. 최선의 선택중국어이지만 기성품 구매가있을 것입니다. 그러나 선택할 때 다음 권장 사항을 준수해야 합니다.

1. 최대 허용 전류를 준수하십시오. 이 매개변수는 다양한 유형의 드라이브 작동에 유용합니다. 특성은 종종 제조업체가 모델 이름에 직접 표시합니다. 매우 드물게 마이크로 컨트롤러가 오랫동안 작동할 수 없는 피크 모드에 일반적인 값이 표시됩니다.
2. 연속 작동을 위해서는 최대 공급 전압도 고려해야 합니다.
3. 모든 내부 마이크로컨트롤러 회로의 저항을 고려해야 합니다.
4. 이 마이크로 컨트롤러 작동에 대한 일반적인 최대 회전 수를 고려하십시오. 제한은 소프트웨어 수준에서 이루어지기 때문에 최대 속도를 높일 수 없습니다.
5. 저렴한 모델의 마이크로컨트롤러 장치는 7~8kHz 범위의 펄스를 가집니다. 값비싼 사본은 다시 프로그래밍할 수 있으며 이 매개변수는 2-4배 증가합니다.

마이크로컨트롤러는 전기 모터가 발전할 수 있는 전력에 영향을 미치므로 모든 면에서 마이크로컨트롤러를 선택하십시오.

관리 방법

전자 제어 장치를 사용하면 드라이브 권선을 전환할 수 있습니다. 드라이버를 사용하여 전환되는 순간을 결정하기 위해 드라이브에 설치된 홀 센서가 로터의 위치를 ​​모니터링합니다.

그러한 장치가 없는 경우에는 역전압을 읽어야 합니다. 현재 연결되어 있지 않은 고정자 코일에서 발생합니다. 컨트롤러는 하드웨어-소프트웨어 콤플렉스이므로 모든 변경 사항을 추적하고 전환 순서를 최대한 정확하게 설정할 수 있습니다.

3상 브러시리스 모터

항공기 모델을 위한 많은 브러시리스 전기 모터는 직류로 구동됩니다. 그러나 변환기가 설치된 3상 인스턴스도 있습니다. 이를 통해 정전압에서 3상 펄스를 만들 수 있습니다.

작업은 다음과 같습니다.

1. 코일 "A"는 양수 값의 펄스를 수신합니다. 코일 "B"에서 - 음수 값. 그 결과 앵커가 움직이기 시작합니다. 센서는 변위를 고정하고 다음 전환을 위해 컨트롤러에 신호를 보냅니다.
2. 코일 "A"가 꺼지고 양의 펄스가 "C" 권선에 공급됩니다. 스위칭 권선 "B"는 변경되지 않습니다.
3. 코일 "C"는 양의 펄스를 받고 음의 펄스는 "A"로 이동합니다.
4. 그런 다음 쌍 "A"와 "B"가 작동합니다. 펄스의 양수 값과 음수 값이 각각 공급됩니다.
5. 그런 다음 포지티브 임펄스가 다시 코일 "B"로 들어가고 네거티브 임펄스가 "C"로 이동합니다.
6. 마지막 단계에서 코일 "A"가 켜지고 양의 펄스가 수신되고 음의 펄스가 C로 이동합니다.

그런 다음 전체주기가 반복됩니다.

사용의 이점

자신의 손으로 브러시리스 전기 모터를 만드는 것은 어렵고 마이크로 컨트롤러 제어를 구현하는 것은 거의 불가능합니다. 따라서 기성 산업 디자인을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 그러나 브러시리스 모터를 사용할 때 드라이브가 받는 이점을 반드시 고려해야 합니다.

1. 수집기 시스템보다 훨씬 더 긴 자원.
2. 높은 수준의 효율성.
3. 컬렉터 모터보다 출력이 높습니다.
4. 회전 속도가 훨씬 빠릅니다.
5. 작동 중 스파크가 발생하지 않아 화재 위험이 높은 환경에서도 사용할 수 있습니다.
6. 매우 쉬운 드라이브 조작.
7. 작동 중 냉각을 위해 추가 구성 요소를 사용할 필요가 없습니다.

단점 중 컨트롤러 가격도 고려하면 매우 높은 비용을 꼽을 수 있습니다. 짧은 시간이라도 이러한 전기 모터는 성능을 확인하기 위해 켤 수 없습니다. 또한 이러한 모터는 설계 기능으로 인해 수리하기가 훨씬 더 어렵습니다.

주파수 조절 및 자체 동기화에 기반한 작동 원리를 브러시리스 모터라고 합니다. 이 설계에서 고정자 자기장 벡터는 회전자의 위치에 따라 제어됩니다. 브러시리스 모터는 표준 DC 브러시 모터의 성능을 개선하도록 설계되었습니다.

DC 모터와 비접촉식 전기 모터의 장점만을 유기적으로 결합한 제품입니다.

기존 엔진과의 주요 차이점

브러시리스 모터는 종종 다음에서 사용됩니다. 무선 제어 모델항공기. 전류 전달을 수행하는 브러시 형태의 마찰 부품이 없기 때문에 뛰어난 성능과 내구성이 널리 보급되었습니다.

차이점을 보다 완벽하게 표현하려면 표준에서 다음을 기억해야 합니다. 컬렉터 전동기회전자는 영구 자석을 기반으로 하는 고정자 내부의 권선으로 회전합니다. 권선은 회 전자의 위치에 따라 컬렉터를 사용하여 전환됩니다. 반대로 AC 모터에서는 자석이 있는 회전자가 권선이 있는 고정자 내부에서 회전합니다. 거의 동일한 디자인에 엔진이 있습니다.

일반 모터와 달리 브러시리스 모터는 고정자가 영구자석을 배치한 가동부 역할을 하고, 3상 권선을 가진 회전자는 고정부 역할을 한다.

브러시리스 모터의 작동 원리

모터의 회전은 특정 순서로 회 전자 권선의 자기장의 방향을 변경하여 수행됩니다. 이 경우 영구 자석은 회 전자의 자기장과 상호 작용하여 움직이는 고정자를 움직입니다. 이 움직임은 자석의 주요 특성에 기반을 두고 있습니다. 다른 - 끌린다.

회전자 권선의 자기장과 그 변화는 컨트롤러에 의해 제어됩니다. 고전류를 고속으로 전환할 수 있는 상당히 복잡한 장치입니다. 컨트롤러에는 반드시 회로에 브러시리스 전기 모터가 있어 사용 비용이 크게 증가합니다.

브러시리스 모터에는 회전 접점과 전환 가능한 접점이 없습니다. 이것은 모든 마찰 손실이 최소화되기 때문에 기존 전기 모터에 비해 주요 이점입니다.