Бесщеточный двигатель постоянного тока - это мехатронное изделие, состоящее из корпуса двигателя и драйвера.
В отличие от синхронных двигателей, которым для запуска под большой нагрузкой требуется пусковая обмотка на роторе с частотным регулированием скорости, бесщеточный двигатель постоянного тока работает в режиме саморегулирования. Он не создает колебаний и не выходит из строя при резких изменениях нагрузки.
В большинстве малых и средних бесщеточных двигателей постоянного тока используются редкоземельные магниты из неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) благодаря их высокому уровню магнитной энергии.
В результате бесщеточный двигатель с редкоземельными постоянными магнитами имеет меньший размер рамы, чем трехфазный асинхронный двигатель той же мощности.
Щеточный двигатель - это вращающийся двигатель, в котором используется щеточное устройство для преобразования электрической энергии в механическую (как в двигателе) или механической энергии в электрическую (как в генераторе). В отличие от бесщеточных двигателей, щеточное устройство используется для подачи или отбора напряжения и тока.
Щеточный двигатель является основой всех двигателей, обладая рядом преимуществ, таких как быстрый запуск, своевременное торможение, плавное регулирование скорости в широком диапазоне и относительно простая схема управления.
Щеточный двигатель - это первый тип двигателя с которыми мы сталкиваемся, и часто используется в качестве модели для иллюстрации двигателей на уроках физики в средней школе.
Основными компонентами щеточного двигателя являются статор, ротор и щетки.
Вращающий момент создается за счет вращающегося магнитного поля, которое позволяет отдать кинетическую энергию.
Щетки и коммутатор находятся в постоянном контакте и трении, они играют важную роль в проведении и коммутации во время вращения.
В щеточном двигателе используется механическая коммутация, при которой магнитные полюса остаются неподвижными, а катушка вращается.
Во время работы катушка и коммутатор вращаются, а магнитная сталь и угольная щетка остаются неподвижными. Вращающиеся вместе с двигателем коммутатор и щетка обеспечивают попеременное изменение направления тока в катушке.
В щеточном двигателе этот процесс заключается в том, что две входные силовые клеммы каждой группы катушек объединяются в кольцо. Входные силовые клеммы отделены друг от друга изоляционными материалами и сформированы в цилиндр, соединенный с валом двигателя.
Небольшой столбик из двух угольных элементов (угольная щетка) служит для пропускания питания. Угольная щетка перемещается из двух определенных фиксированных положений под действием давления пружины. Включение группы катушек осуществляется путем нажатия на две точки на верхнем кольцевом цилиндре ввода питания катушек.
При вращении двигателя разные катушки или разные полюса одной и той же катушки находятся под напряжением в разное время. Это создает соответствующую разницу углов между полюсом N-S магнитного поля, создаваемого катушкой, и полюсом N-S ближайшего статора с постоянным магнитом. Магнитное поле притягивается и отталкивается друг от друга, создавая силу и приводя двигатель во вращение.
Угольная щетка скользит по разъему катушки, подобно щетке по поверхности предмета, отсюда и термин "угольная щетка". Однако скольжение между ними приводит к истиранию и потере, что требует регулярной замены угольной щетки.
Кроме того, попеременное включение-выключение угольной щетки и разъема катушки создает электрические искры, электромагнитные помехи и помехи для электронного оборудования.
В бесщеточном двигателе коммутация осуществляется схемой управления в контроллере. Обычно это датчик Холла и контроллер, хотя могут использоваться и более современные технологии, например, магнитный энкодер.
В бесщеточном двигателе используется электронная коммутация, при которой катушка остается неподвижной, а магнитный полюс вращается.
Для определения положения магнитного полюса постоянного магнита в бесщеточном двигателе используется набор электронного оборудования, включающий в себя элемент Холла.
На основе этого обнаружения электронная схема своевременно переключает направление тока в катушке, чтобы двигатель генерировал магнитную силу в правильном направлении для приведения его в движение.
Недостаток щеточного двигателя устранен в бесщеточном двигателе.
Эти схемы называются контроллерами двигателей.
Контроллер бесщеточного двигателя также может выполнять ряд функций, которые не под силу щеточному двигателю, например, регулировать угол переключения мощности, тормозить, давать задний ход, блокировать и останавливать подачу питания на двигатель с помощью сигнала торможения. Электронный замок сигнализации аккумуляторных автомобилей в полной мере использует эти функции.
Бесщеточный двигатель постоянного тока, состоящий из корпуса и привода, является стандартным продуктом мехатроники.
Поскольку бесщеточный двигатель постоянного тока работает в режиме саморегулирования, ему не требуется пусковая обмотка на роторе, как, например, синхронному двигателю, который запускается под большой нагрузкой с частотным регулированием скорости. Он также не создает колебаний и не выходит из строя при резком изменении нагрузки.
Еще в 19 веке, когда впервые был разработан электродвигатель, практический все двигатели были бесщеточными. Это относится к асинхронному двигателю переменного тока с короткозамкнутым ротором, который стал широко использоваться после появления переменного тока.
Однако асинхронный двигатель имеет множество непреодолимых недостатков, которые сдерживали развитие двигательной техники. В частности, бесщеточный двигатель постоянного тока долгое время не был доступен для коммерческого использования. Только в последние годы, с бурным развитием электронных технологий, он стал доступен для коммерческой эксплуатации.
Тем не менее, бесщеточный двигатель постоянного тока по-прежнему относится к категории двигателей переменного тока.
Вскоре после изобретения бесщеточного двигателя был разработан бесщеточный двигатель постоянного тока. Бесщеточный двигатель постоянного тока популярен благодаря простоте механизма, легкости производства и обработки, удобству обслуживания и простоте управления.
Двигатель постоянного тока также обладает такими характеристиками, как быстрый отклик, большой пусковой момент и способность обеспечивать номинальный крутящий момент от нулевой до номинальной скорости. В результате он получил широкое распространение сразу же после появления.
Щеточный двигатель постоянного тока имеет ряд преимуществ, включая быстрый отклик на пуск, значительный пусковой момент, стабильное изменение скорости, минимальную вибрацию от нуля до максимальной скорости, а также возможность приводить в движение более массивные нагрузки во время пуска.
С другой стороны, бесщеточный двигатель имеет ряд недостатков, таких как высокое пусковое сопротивление (индуктивная реактивность), что приводит к низкому коэффициенту мощности и относительно небольшому пусковому моменту. Кроме того, он издает гул при запуске и сильные вибрации, а также может приводить в движение только небольшие нагрузки при запуске.
Щёточный двигатель регулируется напряжением, что обеспечивает стабильный запуск, торможение и постоянную скорость работы.
С другой стороны, бесщеточные двигатели обычно управляются с помощью цифрового преобразования частоты. Этот процесс включает в себя преобразование переменного тока в постоянный, затем обратно в переменный и использование изменения частоты для управления скоростью.
В результате бесщеточные двигатели могут работать нестабильно и испытывать значительную вибрацию при запуске и торможении. Они становятся стабильными только при работе на постоянной скорости.
Бесщеточный двигатель постоянного тока обычно сочетается с редуктором и декодером для увеличения выходной мощности двигателя и повышения точности управления.
Благодаря точности управления, которая может достигать 0,01 мм, двигатель может остановить движущиеся части практически в любом желаемом положении.
Двигатели постоянного тока управляют всеми прецизионными станками.
Однако бесщеточный двигатель нестабилен при запуске и торможении, и движущиеся части каждый раз будут останавливаться в разных положениях.
Чтобы добиться нужного положения, необходимо использовать фиксирующий штифт или стопор.
Щеточный двигатель постоянного тока широко используется благодаря простой конструкции, низкой стоимости производства, большому количеству производителей и развитой технологии. Он широко используется на заводах, в обрабатывающих станках, точных приборах и других областях.
В случае выхода из строя двигателя достаточно просто заменить угольную щетку. Каждая угольная щетка стоит всего несколько юаней, что делает ее доступным решением.
С другой стороны, технология производства бесщеточных двигателей еще не отработана, цена высока, а область применения ограничена. Они лучше всего подходят для оборудования с постоянной скоростью вращения, такого как кондиционеры и холодильники с переменной частотой. Если бесщеточный двигатель поврежден, его можно только заменить.
Бесщеточный двигатель исключает необходимость использования щеток, что приводит к существенному изменению: при его работе не возникает электрической искры. Это напрямую влияет на снижение помех, создаваемых электрическими искрами для радиоаппаратуры дистанционного управления.
Бесщеточный двигатель работает без щеток, что значительно снижает трение, обеспечивает более плавную работу и гораздо более низкий уровень шума. Эти преимущества значительно повышают стабильность работы модели.
Поскольку бесщеточный двигатель работает без щеток, основным источником износа является подшипник. С точки зрения механики бесщеточные двигатели практически не требуют обслуживания. При необходимости достаточно просто удалить пыль.
Управление двумя двигателями осуществляется за счет регулирования напряжения. Бесщеточные двигатели постоянного тока используют электронную коммутацию и могут быть реализованы с цифровым управлением, в то время как традиционные аналоговые схемы, такие как тиристоры, могут быть использованы для коммутации через угольную щетку в щеточных двигателях постоянного тока, что делает их относительно простыми.
1. Процесс регулирования скорости щеточного двигателя включает в себя регулировку напряжения питания двигателя. Установленные напряжение и ток преобразуются через коммутатор и щетки, изменяя силу магнитного поля, создаваемого электродом, и тем самым изменяя скорость. Этот процесс известен как регулирование скорости переменным напряжением.
2. В отличие от этого, процесс регулирования скорости бесщеточного двигателя предполагает поддержание напряжения питания двигателя неизменным при изменении управляющего сигнала электрического регулирования. Скорость переключения мощного МОП-транзистора изменяется микропроцессором для изменения скорости. Этот процесс называется частотным регулированием скорости.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
DE 
ES 