Бесколлекторный двигатель запуск: Бесколлекторные моторы: описание, подключение, схема, характеристики

Содержание

Подключение подключение бесколлекторного двигателя к ардуино с помощью современных коллекторов

Как правильно установить бесколлекторный двигатель с использованием системы адруино, что в наше время употребляется с современными моторами, применение регуляторов в таких двигателях, принципы и схемы воздействия приборов управления.

В этой статье осмотрится регулирование стремительностью, верчения бес сенсорного и бесколлекторного электродвигателя долговременного потока Sensorless BLDC outrunner motor, почасту приспособленного для создания дронов через ESC (Electronic Speed Controller – электрический регулятор силы и платы Arduino.

Сейчас замечается самобытный интерес к сооружениям разнообразных летательных устройств – дронов, вертолетов и т. Теперь их позволено просто сотворить вручную из-за великой численности конструктивности аппарата в интернете. Все они парящие аппараты употребляют ради своего процесса так именуемых бесщеточных (бесколлекторные) электродвигатели долговременного потока (BLDC — Brushless DC Motor).

Что являют собой похожие движки? Отчего собственно они в наше время употребляются в всевозможных относящихся дронах? Как нужно приобрести похожий движок и включить его к микроконтроллеру? Что вообще ESC и зачем важно его задействовать?

Решения всех этих вопросов можно найти в этой статье.

Подключение бесколлекторных двигателей для ардуино

Бесколлекторные движки создались предельно не так давно и изготавливаются ради оптимизации электродвигателей неизменного тока.

Бесколлекторные двигатели насыщаются трехфазным неустойчивым потоком. Они эффективно функционируют в более размашистым спектре витков и имеют большие значения КПД. Но и тут установка мотора проще, нет щеточного узла, что безостановочно трется с ротором и организовывает искры. Следовательно они абсолютно не изнашиваются.

По составу бесколлекторные двигатели поделаются две категории: inrunner и outrunner. Моторы inrunner обладают размещением по внутренней плоскости туловища обвивки, и циркулирующий внутри электромагнитный ротор.

Движки outrunner обладают недвижимыми намотками внутри двигателя, кругом каких вертится корпус с пристроенными на вовнутрь стенку долговременными магнитами. Переключение в бесколлекторном движке (БД) исполняется и руководится с использованием электроники.

Контроллеры бесколлекторных двигателей ESC регуляторы

Для управления без распределительного двигателями применяют специфические регуляторы — ESC (Electric speed controller — электрический датчик быстроты, регуляторы. Задача контроллера находится так, дабы подать энергию долговременного потока от батареи к трехфазному бес распределительному мотору. Для подачи мощности регулятор употребляет MOSFET — ключи силы, что могут раскрываться и закрываться в секунду.

Ежели силы одного ключа мало, употребляется немного ключей, аннексированных единовременно. Поочередное включение/выключение этапов удерживает циркуляцию движка. За изменением фаз наблюдает контроллер контроллера.

Механическая программа ESC управления: Требуемые составляющие

· Плата Arduino — бесколлекторный двигатель непрерывного потока).

· ESC (20A) (электронный датчик быстроты)

· Родник питания (12V 20A).

· Потенциометр

· Соединение к плате Arduino

Программа включения бесколлекторного мотора с ESC-коммутатором к плате Arduino представлена на рис.

Ради осуществления включения управляющего устройства к плате Arduino употребляется 2 шнура:

· темный – земля;

· светлый – руководящий.

Красный шнур редуктора представляется не началом, а выходом с усилием +5В, что позволено употреблять ради направления силы платы Arduino. Свидетельства потенциометра возможно употреблять для руководства стремительностью движка. Для руководства ним нужно употреблять Arduino-библиотеку Servo.

Наименьшие и наибольшие значения движущегося сигнала 800 мк\сек и 2300 мксек. Затем после установки скетча на плату Arduino показано что сердце аппарата не включается и не отзывается на движения потенциометра.

Стабилизатор нужно отрегулировать, дабы он задействовал малые и наибольшее суммы. Для этого перед подачей силы на стабилизатор, экспонируется потенциометр в самое большое значение. Направляется питание. Когда уже слышно «пиканье» движка. Перемещается потенциометр в маленькое значение, должно быть слышно три пиканья. Тогда редуктор откалиброван. Далее желательно повторить потенциометр, нужно скоординировать живость мотора.

Принцип воздействия BLDC движков

Бесколлекторные электродвигатели хронического потока (BLDC двигатели) в момент движения зачастую употребляются в домашних пропеллерах и электрических передвигающихся транспортных аппаратах из-за их плавного и легкого вращения.

В силу от иных электродвигателей долговременного потока BLDC движки включаются с использованием тремя концами, торчащих из них, но таков любой шнур создает личную фазу, тогда и приобретаем многофазный моторчик.

Впрочем BLDC причисляются к движкам непрерывного тока они руководятся с поддержкою очередности толчков. Для переустановки усилия хронического тока в стройность толчков их по 3х кабелям употребляется регулятор ESC (Electronic speed controller).

В какой-то момент работы топливо накладывается исключительно на пару из фаз, это значит что гальваническое течение забегает в сердце сквозь одну фазу, и выходит через иную. Когда в последствии такого движения запитывается катушка внутри мотора, это вызывает к тому, что магниты сглаживаются по касательству к катушке с таким же окончанием.

Впоследствии регулятор ESC подает топливо на остальные два кабеля (или фазы) и такой ход перемены шнуров, на что издается сила, длится непрерывно, что принуждает электродвигатель циркулировать.

Быстрота вращения мотора в зависимости от быстроты подачи питания на катушку мотора, а направленность циркуляции – от распорядка замены фаз, на что попеременно направляется мощность. Используют разные разновидности BLDC моторов – тут осмотрим генеральные с имеющихся.

Распознают Inrunner и OutRunner BLDC двигатели.

· В Inrunner движках магниты ротора ориентируются внутри статора с обвивками,

· а в OutRunner движках магниты находятся наружно и вертятся кругом недвижимого статора с намотками.

Собственно означает что в Inrunner (по данному способу проектируется большое количество движков хронического потока) ось внутри мотора вертится, а основа мотора так и будет стоять на месте. А в OutRunner электродвигатель вертится кругом оси с катушкой, что также будет неподвижной.

OutRunner движки очень комфортны для использования в электрических мопедах, поелику наружная кора мотора естественно задействует к движению колесо аппарата, и это разрешает наладится без установки сцепления.

Так же OutRunner движки гарантируют сильный ворочающий момент, который осуществляет их еще совершенным избранием для употребления в гальванических перемещающихся приборах и дронах.

Следовательно и в этой заметке будет анализироваться присоединение к платы Arduino мотора OutRunner вида. Имеется еще подобный элемент BLDC моторов как бесстержневой (coreless), что обретает использованием в маленьких дронах.

Такие электродвигатели функционируют по изрядно другим методикам, но анализ их работоспособности не вписывается в границы исходной статьи.

Образчик употребления

К примеру настройка самодействующего калибровку ESC-редуктора при запуске скетча Arduino. Тут будет нужно иметь последующие приборы:

· Плата Arduino Uno – 1;

· Плата установочная – 1;

· Сердце мотора бесколлекторное – 1;

· ESC-устройство контроля– 1;

· Потенциометр 10 кОм – 1;

· Источник силы 12 В – 1;

Для осуществления калибровки в настройках setup вырабатывается эмуляцию передачи потенциометра м наибольшее и наименьшее размещение. BLDC движки с преобразователями (Sensor) и без них (Sensorless).

В использовании BLDC агрегатов, что крутятся плавно, без резких движений, надобна возвратная связь. Следовательно регулятор ESC вынужден быть настроен на позиции и полюса магнитов ротора дабы конкретно подсоединять статор.

Такое можно осуществить двумя методами: основной из них состоит в установке измерителя Холла внутри мотора. Преобразователь Холла должен открывать магнит и транслировать информацию об сделанном в проверщик ESC. Данный элемент движков именуется Sensor BLDC (с регулятором) и он обретает использование в электрических передвигающихся транспортных агрегатах.

Второй способ высказывания позиции магнитов содержится в содействии оборотной ЭДС (электродвижущей силы), Формировавшийся катушками когда магниты встречаются с ними. Совершенством данного способа представляется то, что он не спрашивает употребления каких-то добавочных установок (датчик Холла) – фазово чувствительное проведение независимо от них применяется в свойстве возвратной связи вследствие присутствия возвратной ЭДС.

Такой прием употребляется в моторе, показанном в этой статье, и собственно его чаще приспосабливают в дронах и прочих летательных приборах. Огромный вращающийся момент, что имеет большое значение дабы отколоть парящий орган от земли;

  • · данные моторы приемлемы в объеме OutRunner, они помогают наладится без употребления сцепления в установке дрона;
  • · небольшой уровень пульсаций во время движения, что тоже авторитетно для недвижного остановки дрона в воздухе;
  • · превосходное отношение силы к весу мотора. Такое крайне хорошо употреблять на носящихся аппаратах дабы каждый элемент его установки обладал максимально минимальный вес.

Обыкновенный электродвигатель хронического потока, гарантирующий подобной же движущий пункт как и BLDC моторе, будет по крайней мере вдвое тяжелее того. Отчего дроны и вертолеты употребляют собственно BLDC движках?

Теперь имеется много всевозможных разновидностей дронов – с парами лопастями, с четырьмя штуками т. Но они создаются только из BLDC двигателей. Отчего собственно такие, ведь BLDC движки обходятся подороже нежели простые электродвигатели долговременного тока?

Почему необходим регулятор ESC

Уже понятно что для работоспособности BLDC движков важен некоторый регулятор, что реорганизует силу непрерывного потока от батарейки в методичность импульсов, направляемую в нужном распорядке на кабели (фазы) движков. Данный регулятор именуется ESC (Electronic Speed Controller – электрический регулятор быстроты).

Фундаментальной ответственностью предоставленного регулятора представляется верный впуск питания на шнуры мотора дабы он обращался в подходящем движении. Это делается с учетом возвратной ЭДС (back EMF) с любого из кабеля и направления мощности на катушку тогда, когда магнит встречается с ней. Внутри аппарата датчик ESC охватывает довольное количество всевозможной электроники и если нужно, то следовательно полно изучить его строение по материалам в сети интернета. Ключевые составляющие его аппарата.

Не стартуют электромоторы

· Проконтролируйте присоединение движков ESC-коммутатору, ESC-регулятора к блоку силы и ардуино.

· Осуществить также важно калибровку ESC-резистора.

· Регулирование быстротой циркуляции на основании широтно-импульсной модуляции.

· Регулятор ESC способствует управлению стремительностью верчения BLDC мотора с учетом предупреждения ШИМ создаваемого на него апельсиновый проводок

Способ руководства таким мотором весьма подобен на регулирование сервомоторами. Знак ШИМ, доставляемый на датчик ESC, вынужден обладать ступенью 20ms, а коэффициент наполнения данного ШИМ значения должен предназначать быстроту вращения BLDC аккумулятора.

Поелику несомненно такой метод применяется ради руководства углом разворота сервомотора, тогда для руководства BLDC движком возможно пользоваться библиотекой руководства сервомоторами. Battery Eliminator Circuit (BEC) – цепь, без батареи. Каждый регулятор ESC поставляют с данной схемой.

Такая схема ликвидирует надобность в употреблении разной батареи для заживления микро контроллера, ведь она потребляется в доставленном способе и не потребуется раздельный родник кормления для платы Arduino – регулятор ESC самостоятельно питает плату Arduino контролируемым усилием питания +5V.

В разнообразных резисторах ESC применяются неодинаковые схемы управления доставленной мощности, но в неких ситуациях схема широко употребляемая с линейным руководством . Интегрированное ПО.

Произвольный датчик ESC охватывает в собственном ПЗУ установленную практическую систему, прописанную изготовителем прибора. Такая установка помогает описывать идею работоспособности регулятора. преимущественно знаменитыми интегрированными кодами для таких ESC представляются Traditional, Simon-K и BL-Heli. Эта система может модифицироваться человеком.

Кое-какие фразы, употребляемые в теме BLDC и ESC Коротко предоставим генеральные из данных слов:

Braking (торможение) – описывает пару живо BLDC электродвигатель сможет выключить свое движение. Это значительно для летательных приборов поелику им важно зачастую переменять число витков мотора в секунду дабы лавировать в воздухе.

Soft Start (плавный пуск, старт) – эта возможность исключительно главная для BLDC движков если закручивающий момент от него на движущейся механизм (колесо и тд.) подается посредством механизма подачи, нормально заключающийся из шестерен.

Гладкий запуск означает, что электродвигатель не инициирует вращения мгновенно с наибольшей живостью, а может добавлять свою быстроту верчения потихоньку самостоятельно от того, с какой стремительностью наращивается распоряжающиеся реакция. Плавный запуск основательно сокращает амортизацию шестерен, помещающихся в трансмиссионный агрегат.

Motor Direction (направление верчения мотора) – в основном направленность верчения BLDC движков не переменяется в движении эксплуатации, впрочем когда производства и тестирования произведения аппарата возможно понадобиться модифицирование стороны верчения движка, нормально такое позволено совершить попросту сменив друг с другом какие-то два шнура аппарата.

Low Voltage Stop (остановка при низком усилии мощности). Естественно BLDC движки градуируют для того чтоб при одной степени ворочающего действия быстрота его циркуляции была выдержанной. Впрочем такого значения нелегко добиться так как спустя некое время усилие питающей батареи снижается. Дабы предупредить такое простые резисторы ESC переделывают подобным типом для остановки произведение BLDC мотора если усилие питающей батареи спускается вниз поставленной рубежа. Впрочем данная методика хороша при содействии BLDC движков в дронах.

Response time (время отклика, реакции или ответа). Обозначает дееспособность мотора скоро переменять быстроту циркуляции при смене ворочающего момента. Нежели время реакции меньше, тогда управление над инструментом улучшается.

Advance (движение вперед). Эта задача представляется необыкновенной больной темой для BLDC моторов. Все BLDC движки располагают мелкий сходственный баг. Эта задача обусловлена тем, что если шпулька статора запитана, ротор передвигается впредь поелику там существует безостановочный магнит.

И ежели распоряжающееся сила с нее снимается (дабы дать ее на последующую катушку) ротор движется вперед чуть-чуть далее нежели предвидено методикой работоспособности агрегата.

Это нежелательное углубление мотора впредь в английском нарекают “Advance” и оно возможно будет приносить к ненужным циркуляциями, перегреву и гулу при движении приборов.

Следовательно превосходные резисторы ESC усердствуют по способности ликвидировать данный результат в движении BLDC моторов. У определенных контроллеров ESC нет конечных кабелей, тогда уже надо будет добавлять линии от BLDC мотора к коммутаторам регулятора ESC.

Программа BEC (Battery Eliminator circuit) в приборе ESC будет свободно гарантировать систематическое усилие +5V, следовательно можно естественно пользоваться для усиления платы Arduino.

Для руководства стремительностью циркуляции мотора в схеме употребляется потенциометр, присоединенный к системе A0 платы ардуино.

Пояснение программки для Arduino

Для руководства BLDC движком нужно переформировывать ШИМ предупреждение с частотой 50 Гц и заменить от 0 до 100% знаком заполнения. Свойство коэффициента наполнения будет создаваться с поддержкою потенциометра.

Это значит циркуляцию потенциометра, нужно будет управлять стремительностью верчения инструмента. Его регулирование весьма схоже на регулировку сервомотором с поддержкою ШИМ 50 Гц, следовательно в предоставленном случае употребляют такую же библиотеку, что воспользовались ради руководства сервомотором.

Испытание произведения схемы

Нужно произвести все важные составления в методике, загрузить программу в плату ардуино и подключить к питанию на регуляторе ESC. Удостоверитесь что BLDC электродвигатель точно прикреплен, по-иному он будет скакать во время работы.

Если вы подадите силу на регулятор ESC будет слышно приветственный звук и будет выпускать сей шум до тех пор пока не пристроится руководящее предупреждение установленного значения (в установленных пределах). Инициируйте потихоньку циркуляцию потенциометра дабы на его выходе усилие разнилось от 0, и шум остановился. Такое действие означает, что установлен на регулятор ШИМ сигнал минимум позволительно степени.

При следующем кружении ручки потенциометра электродвигатель активизируется при медленном вращении. При другом повороте ручки аппарата и росте усилия на выходе быстрота верчения мотора будет расти. Если сила достигнет максимальной возможной величины, сердце аппарата остановится.

Бесколлекторный двигатель с червячным редуктором и встроенным блоком управления МРБ-40Ч

Заказать

Описание в PDF

Технические характеристики

Напряжение питания, В 12 24
Номинальный крутящий момент, г*см 200 250
Номинальная скорость, об/мин 2000 3900
Номинальный ток, мА ≤1 ≤1. 23
Скорость холостого хода, об/мин 2800 5000
Ток холостого хода, мА ≤0.35 ≤0.4
Выходная мощность, Вт 4.1 10

Скачать паспорт .pdfОписание .pdf

Мотор-редуктор серии МРБ-40Ч состоит из реверсивного бесколлекторного двигателя постоянного тока с датчиками Холла, червячного редуктора и встроенной платы управления. Червячный редуктор характеризуется свойством самоторможения, что является полезным свойством для систем, в которых недопустимо самопроизвольное смещение вала под действием внешней нагрузки. Угловое расположение вала редуктора позволяет размещать его в компактных устройствах.

Технические характеристики

Передаточное отношение 1/50 1/76 1/100 1/150 1/200 1/350 1/600 1/700 1/1050
Характеристики мотор-редуктора с двигателем 12В
Крутящий момент, кг•см 2 3 4 6 8 10 20 20 20
Скорость, об/мин 40 26. 7 20 13.3 10 5.7 3.3 2.8 1.9
Характеристики мотор-редуктора с двигателем 24В
Крутящий момент, кг•см 2.5 3.7 5 7.5 10 10 20 20 20
Скорость, об/мин 78 52 39 26 19.5 11.1 6.5 5.6 3.7

Схема подключения бесколлекторного мотор-редуктора со встроенным драйвером МРБ-40Ч

Вентильный двигатель с угловым редуктором и встроенным блоком управления МРБ-40Ч не требует сложного подключения и имеет простой функционал. Запуск вращения двигателя в выбранном направлении производится путем подачи питания на соответствующие контакты. Не допускается изменение направление во время вращения двигателя, поскольку это может повредить внутренние элементы блока управления.

Назначение выводов вентильного мотор-редуктора МРБ-40Ч

Габаритные и присоединительные размеры бесколлекторного двигателя с червячным редуктором МРБ-40Ч

С этим товаром покупают

  • Источники питания постоянного тока

    подробнее

  • Муфта SJC

    Безлюфтовая упругая муфта

    подробнее

Связаться с нами

Хотите узнать дополнительную информацию о продукции — задайте вопрос. Наш специалист свяжется с вами в ближайшее время.

Как работают бесщеточные двигатели постоянного тока? Объяснение необходимости схемы привода

Двигатели постоянного тока — это электродвигатели, которые питаются от постоянного тока. Особенности включают возможность вращения на высоких скоростях и высокий пусковой крутящий момент. Они используются в самых разных ситуациях, являясь типом двигателя, который обычно используется во многих известных приложениях. Двигатели постоянного тока можно условно разделить на две группы: щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока.

На этой странице подробно описано, как работают бесколлекторные двигатели постоянного тока.

Бесщеточные двигатели постоянного тока обеспечивают длительный срок службы и простоту обслуживания

Электродвигатели можно разделить на несколько различных типов в зависимости от их характеристик, таких как двигатели переменного тока, шаговые двигатели и двигатели постоянного тока. По сравнению с другими типами двигатели постоянного тока имеют преимущество в высоком пусковом моменте и способности вращаться на высоких скоростях. Они не страдают от проблем с проскальзыванием или потерей синхронизации.

Двигатели постоянного тока можно дополнительно разделить на щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели постоянного тока в зависимости от наличия у них щеток (электродов).

Коллекторные двигатели постоянного тока
Эти двигатели работают за счет механической связи между их коллектором и щетками. Щетки и коллектор находятся в постоянном контакте при вращении двигателя. Это приводит к износу двигателей при длительном использовании, что в конечном итоге может привести к отказу двигателя. По этой причине щеточные двигатели постоянного тока имеют более короткий срок службы, чем бесщеточные двигатели постоянного тока, и требуют регулярного обслуживания. Другим недостатком является электрический и акустический шум, вызванный постоянным контактом между щетками и коллектором при вращении двигателя.

Бесщеточные двигатели постоянного тока

Вместо щеток и коллектора в этих двигателях используются электронные средства (цепь привода) для вращения двигателя. Отсутствие щеток и коллектора, которые являются расходными частями, продлевает срок службы двигателей и упрощает техническое обслуживание. Еще одним преимуществом является тихая работа, так как они не страдают от шума, создаваемого контактом между щетками и коллектором.

Как работают бесколлекторные двигатели постоянного тока: зачем нужна управляющая схема?

Чтобы заставить электродвигатель вращаться, необходимо, чтобы направление тока, протекающего через обмотки двигателя (катушки), чередовалось для создания вращающегося магнитного поля. В случае щеточных двигателей постоянного тока это достигается за счет механического воздействия щеток и коллектора. Тогда как бесщеточные двигатели постоянного тока, не имеющие этих частей, генерируют вращающееся магнитное поле и вращаются?

Вместо коммутатора и щеток в бесщеточных двигателях постоянного тока используются полупроводниковые переключатели. Бесщеточные двигатели постоянного тока обычно имеют три катушки, к каждой из которых подключены полупроводниковые переключатели. Включение и выключение полупроводниковых переключателей в правильной последовательности меняет протекание тока, что создает вращающееся магнитное поле, заставляющее двигатель вращаться. Соответственно, двигателям требуется схема привода для выполнения этой последовательности. Кроме того, полупроводниковые переключатели переключаются путем определения ориентации ротора с постоянными магнитами с помощью магнитного датчика (обычно датчика Холла).

Последовательность возбуждения бесщеточного двигателя постоянного тока

По следующей ссылке вы найдете более подробную информацию о механизме и управлении бесщеточными двигателями постоянного тока.

Нужна ли для бесщеточных двигателей постоянного тока схема управления? Способы управления бесщеточными двигателями постоянного тока

Двигатели с внешним и внутренним ротором

Бесщеточные двигатели постоянного тока можно разделить на двигатели с внешним и внутренним ротором.

Двигатели с внешним ротором
Эти двигатели имеют катушки внутри и магниты снаружи, так что вращается внешняя окружность двигателя. Хотя такая конфигурация означает, что момент инерции ротора высок, она помогает поддерживать устойчивое вращение.

Двигатели с внутренним ротором

Эти двигатели имеют магниты внутри в качестве ротора и катушки снаружи в качестве статора. Преимущество этой внутренней конфигурации ротора заключается в том, что ротор имеет низкий момент инерции, что обеспечивает точное управление.

Двигатели с поверхностными постоянными магнитами (SPM) и внутренними постоянными магнитами (IPM)

Бесщеточные двигатели постоянного тока подразделяются на двигатели SPM и IPM в зависимости от того, как постоянные магниты прикреплены к ротору.

Двигатели с поверхностными постоянными магнитами (SPM)
Постоянные магниты прикреплены к внешней окружности ротора.

Двигатели с внутренними постоянными магнитами (IPM)

Постоянные магниты встроены внутрь ротора.

Понимание того, как работают бесщеточные двигатели постоянного тока при их использовании

Бесщеточные двигатели постоянного тока — это электродвигатели, для которых не требуются расходуемые щетки и коллектор. Они выигрывают от бесшумной работы в сочетании с длительным сроком службы и минимальными затратами на техническое обслуживание.

Вместо щеток и коммутатора привод бесщеточного двигателя постоянного тока осуществляется электронным способом с использованием схемы привода. Цепь привода необходима для включения и выключения полупроводниковых переключателей в правильной последовательности для создания вращающегося магнитного поля, которое заставляет двигатель вращаться.

Надеемся, что представленная здесь информация окажется для вас полезной.

Решение проблем с бесщеточными двигателями постоянного тока

ASPINA поставляет не только автономные бесщеточные двигатели постоянного тока, но и системные продукты, включающие системы привода и управления, а также механические конструкции. Они подкреплены всесторонней поддержкой, которая простирается от прототипирования до коммерческого производства и послепродажного обслуживания.
ASPINA может предложить решения, адаптированные к функциям и характеристикам, которые требуются для различных отраслей промышленности, областей применения и потребительских продуктов, а также для ваших конкретных производственных схем.

ASPINA поддерживает не только клиентов, которые уже знают свои требования или спецификации, но и тех, кто сталкивается с проблемами на ранних стадиях разработки.
Вы боретесь со следующими проблемами?

Выбор двигателя
  • У вас еще нет подробных спецификаций или проектных чертежей, но нужен совет по двигателям?
  • У вас нет штатного специалиста по двигателям, и вы не можете определить, какой тип двигателя лучше всего подойдет для вашего нового продукта?
Разработка двигателя и связанных с ним компонентов
  • Хотите сосредоточить свои ресурсы на основных технологиях и заказать приводные системы и разработку двигателей?
  • Хотите сэкономить время и силы на перепроектирование существующих механических компонентов при замене двигателя?
Уникальное требование
  • Нужен специальный двигатель для вашего продукта, но ваш обычный поставщик отказался?
  • Не можете найти двигатель, который дает вам требуемый контроль, и почти теряете надежду?

Ищете ответы на эти вопросы? Свяжитесь с ASPINA, мы здесь, чтобы помочь.

Ссылки на глоссарий и страницы часто задаваемых вопросов

Конструкция бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC): новая отправная точка

Введение

Конструкция бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC) сложна. Не помогает и то, что клиенты начинают свой выбор электроники (старая отправная точка), пробираясь через лабиринт огромных размеров; Ассортимент продукции для MOSFET, IGBT и драйверов затворов.

onsemi здесь, чтобы помочь, предоставив «новую начальную точку приближения заказа 1 st », согласовывая привод затвора с ключом (N-FET или IGBT), намного ближе к окончательному решению клиента и опережая « старая отправная точка» кажущегося бесконечным выпаса продуктового портфеля. Это включает в себя 5 подробных таблиц, включающих напряжения двигателей; 12В, 24В, 48В, 60В, 120В, 200В, 300В, 400В и 650В, до 6кВт.

 

Рисунок 1

Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC)

Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) обладают многими преимуществами по сравнению с щеточными двигателями постоянного тока с постоянными магнитами (PMDC), в частности, более высокая надежность, почти полное отсутствие обслуживания, более низкое энергопотребление и акустический шум, лучшие тепловые характеристики, более широкий диапазон скоростей и более высокая удельная мощность. Типичный двигатель BLDC использует постоянные магниты на роторе и три обмотки якоря (U, V, W) на статоре. Микроконтроллер (MCU) реализует одну из множества схем управления и модуляции (трапециевидная, синусоидальная, FOC с SVM, DTC и т. д.) для стратегической подачи питания на обмотки двигателя. Это создает электромагнитные поля, вызывающие взаимодействующую силу между магнитами ротора и обмотками статора. При правильном выполнении это взаимодействие позволяет точно контролировать скорость, крутящий момент или мощность двигателя в нужном направлении.

На рис. 2 показана типичная блок-схема трехфазного бесконтактного двигателя постоянного тока. MCU выполняет микропрограмму схемы управления и модуляции, где он дает команду своим периферийным устройствам PWM выводить шесть скоординированных рабочих циклов на три полумостовых драйвера затвора. Эти три драйвера действуют как гидроусилитель для шести мощных полевых МОП-транзисторов в выходном мосту, питая полевые МОП-транзисторы U, V и W нижнего плеча (LS) и верхнего плеча (HS). Обычно это N-канальные МОП-транзисторы, рассчитанные на 1,5–2,0-кратное напряжение двигателя, до ~ 300 В. При напряжении выше 300 В N-канальные МОП-транзисторы обычно заменяют IGBT из-за их более высокой мощности.

MCU может измерять ток через каждую обмотку с помощью FAN4852, КМОП-усилителя (типовая полоса пропускания 9 МГц) и, опционально, может оценивать угловое положение ротора с обратной связью датчика Холла. В качестве альтернативы можно реализовать бездатчиковую архитектуру с большими затратами на обработку. RSL10 BLE можно использовать для отслеживания активов, обновления встроенного ПО по беспроводной сети (FOTA), выбора/настройки функций и сбора данных телеметрии.

 

Рисунок 2

 

BLDC Таблица №1: 12 В и 24 В (N-FET) до 1,1 кВт

N-канальные МОП-транзисторы на 12 В от 93 Вт до 372 Вт и 24 В от 186 Вт до 1,1 кВт.

 

Таблица 1

 

BLDC Таблица № 2: 48 В и 60 В (N-FET) до 1,5 кВт0152 начальная точка приближения порядка» для согласования привода затвора BLDC с N-канальными МОП-транзисторами для 48 В от 186 Вт до 1,5 кВт и 60 В от 186 Вт до 1,5 кВт.

Таблица 2

BLDC Таблица № 3: 48V и 60 В (N-FETS) до 3KW

Таблица 3 ниже перечисляет «Новый 1 ST . BLDC управляет затвором N-канальных МОП-транзисторов для 120 В от 186 Вт до 1,8 кВт и 200 В от 186 Вт до 3 кВт.

Таблица 3

 

BLDC Таблица № 4: 300 В и 400 В (IGBT) до 6 кВт

В таблице 4 ниже приводится «новый 1

st st 1 БТИЗ на 300 В от 372 Вт до 4,5 кВт и 400 В от 372 Вт до 6 кВт.

 

  Таблица 4

 

BLDC Таблица №5: 300 В, 400 В и 650 В (IPM) до 6 кВт0151 st начальная точка приближения заказа» для интегрированных силовых модулей (IPM), где привод затвора и IGBT интегрированы в простой в использовании модуль, для 300 В от 372 Вт до 4,5 кВт, 400 В от 372 Вт до 6 кВт и 650 В от 372 Вт до 6кВт. Таблица 5 Пользователь вводит 15 рабочих условий, и инструмент создает несколько подробных аналитических таблиц, а также двенадцать графиков, отображающих критические тепловые и энергетические характеристики (рис. 3).

 

 Рисунок 3

 

Таблицы BLDC № 1– № 5

BLDC сложен, поскольку необходимо принимать сотни решений от начала до конца. Например, если вы взяли 3 разных клиентов; a, b и c (рис. 1), начиная с одной и той же «отправной точки» (двигатель 24 В, 1 1/4 л.с.), к тому времени, когда все 3 клиента пройдут свои соответствующие деревья решений, их окончательные проекты будут совершенно разными. Это связано с тем, что у каждого клиента есть свои пороговые значения стоимости, эффективности, удельной мощности, форм-фактора, технического обслуживания, срока службы и т. д. Таким образом, невозможно составить таблицы соответствия затвора и переключателя (MOSFET/IGBT) и сделать их правильными для каждый клиент. Если бы мы попытались, мы могли бы оказаться правильными для одного клиента и неверными для другого 9.99 клиентов. Тем не менее, мы можем сделать некоторые разумные предположения, основанные на интеллектуальных инженерных соображениях, и произвести «приближение заказа 1 st », которое находится где-то между передачей клиенту портфелей коммутаторов и драйверов затворов (старая отправная точка: вы сами по себе), и окончательное решение заказчика.

 

1 st Приблизительный заказ Технические соображения

1)     Стоимость: Мы стремились отфильтровать самую низкую стоимость, учитывая следующие соображения.

2)     Топологии: Была выбрана трапециевидная (также известная как 6-ступенчатое управление) коммутация, поскольку она относительно проста в управлении и обеспечивает высокую эффективность и высокий пиковый крутящий момент. Поскольку только два выключателя питания включены одновременно, каждый выключатель имеет рабочий цикл «включено» 33 %.

3)     Рабочий цикл ШИМ:  Частота ШИМ 15 кГц. Это типично для большинства BLDC мощностью менее 6 кВт.

4)     Драйвер затвора:  Изолированные драйверы затвора соединения. Эти таблицы не включают гальваническую развязку.

5)     Температура: Температура окружающей среды 85 0 C.

6)     Расчет привода затвора: Номинальный привод затвора рассчитывается путем деления Q G(TOT) на ON (nC) Время выключения (нс). Мы выбрали 50 нс вкл/выкл для N-FET и 200 нс для IGBT.

7)     Температура перехода N-FET: (T J ) для упаковки для поверхностного монтажа (без радиатора) рассчитывается как T J = P DISS x R θ JA + Окружающая среда, оставляя минимальный запас на 25 0 C ниже максимального номинального T J .

  1. Где:

          i. R θ JA = Тепловое сопротивление перехода к окружающей среде

8)     Температура перехода IGBT: Температура перехода IGBT (T J ) для корпусов сквозных отверстий с радиатором рассчитывается по формуле T J = P = P ДИСС х (R θ JC + R θ CS + R θ SA )+ Окружающая среда, оставляя минимальный запас на 50 0 C ниже максимально номинального T J .

  1. Где:

          i. R θ JC = тепловое сопротивление переход-корпус

          ii. R θ CS = тепловое сопротивление между корпусом и радиатором

          iii. R θ SA = Тепловое сопротивление радиатора к окружающей среде

9)     N-FET Рассеиваемая мощность: I ФАЗА 2 (A) x R DSON (Ом).

10)    Рассеиваемая мощность IGBT: Потери при переключении + Потери на проводимость + Потери на диоде

  1. Где:

          i. Потери при переключении  = E ts (Дж) x Частота ШИМ (Гц)

          ii. Потери проводимости = I PHASE (A) x V CE(SAT) (V)

          iii. Диодные потери = (коммутационные потери + потери проводимости) x 0,25

11) Номинальное напряжение переключателя: N-FET В (BR)DSS и IGBT V CES = 2-3x Напряжение двигателя

12) Номинальный ток переключателя: N-FET I IGBT I C = 3 x I PHASE .