A kefe nélküli villanymotorokat orvosi berendezésekben, repülőgépmodellezésben, olajvezetékek csőelzáró meghajtóiban, valamint sok más iparágban használják. De megvannak a hátrányai, jellemzői és előnyei, amelyek néha kulcsszerepet játszanak a különféle eszközök tervezésében. Bárhogy is legyen, az ilyen villanymotorok viszonylag kis helyet foglalnak el az aszinkron váltakozó áramú gépekhez képest.
Az elektromos motorok jellemzői
Az egyik ok, amiért a tervezők érdeklődnek a kefe nélküli motorok iránt, az, hogy kis méretű, nagy sebességű motorokra van szükség. Ezen túlmenően ezek a motorok nagyon precíz pozicionálással rendelkeznek. A kialakítás mozgatható rotorral és rögzített állórésszel rendelkezik. A forgórészen egy vagy több állandó mágnes található, bizonyos sorrendben elrendezve. Az állórészen tekercsek vannak, amelyek létrehozzákmágneses mező.
Még egy jellemzőt meg kell jegyeznünk – a kefe nélküli motorok horgonyozhatóak belül és kívül is. Ezért a két konstrukciótípusnak különböző területeken lehet sajátos alkalmazása. Ha az armatúra belül helyezkedik el, kiderül, hogy nagyon nagy forgási sebességet ér el, így az ilyen motorok nagyon jól működnek a hűtőrendszerek tervezésében. Külső forgórészes hajtás felszerelése esetén nagyon pontos pozicionálás érhető el, valamint nagy túlterhelési ellenállás érhető el. Nagyon gyakran használnak ilyen motorokat robotikában, orvosi berendezésekben, frekvenciaprogram-vezérlésű szerszámgépekben.
A motorok működése
A kefe nélküli egyenáramú motor forgórészének meghajtásához speciális mikrokontrollert kell használnia. Nem indítható ugyanúgy, mint egy szinkron vagy aszinkron gép. Egy mikrokontroller segítségével kiderül, hogy a motor tekercseit úgy kapcsolja be, hogy az állórészen és az armatúrán a mágneses térvektorok iránya merőleges legyen.
Más szóval, egy meghajtó segítségével szabályozható a kefe nélküli motor forgórészére ható nyomaték. Az armatúra mozgatásához az állórész tekercseiben megfelelő kapcsolást kell végrehajtani. Sajnos nem lehet egyenletes forgásszabályozást biztosítani. Ez azonban nagyon gyorsan növelhető.motor rotor fordulatszáma.
Különbségek a kefés és kefe nélküli motorok között
A fő különbség az, hogy a modellek kefe nélküli motorjainak nincs tekercselése a forgórészen. A kollektoros villanymotorok forgórészein tekercsek vannak. De állandó mágnesek vannak felszerelve a motor álló részére. Ezenkívül a rotorra egy speciális kialakítású kollektor van felszerelve, amelyhez grafitkefék vannak csatlakoztatva. Segítségükkel feszültséget adnak a rotor tekercsére. A kefe nélküli motor működési elve is jelentősen eltér.
A gyűjtőgép működése
A kollektormotor indításához feszültséget kell adni a terepi tekercsre, amely közvetlenül az armatúrán található. Ebben az esetben állandó mágneses tér jön létre, amely kölcsönhatásba lép az állórészen lévő mágnesekkel, aminek következtében az armatúra és a rá rögzített kollektor forog. Ebben az esetben a következő tekercs áramellátása történik, a ciklus megismétlődik.
A forgórész forgási sebessége közvetlenül függ a mágneses tér intenzitásától, az utolsó karakterisztika pedig közvetlenül a feszültség nagyságától függ. Ezért a fordulatszám növeléséhez vagy csökkentéséhez meg kell változtatni a tápfeszültséget.
A fordított megvalósításához csak a motorcsatlakozás polaritását kell megváltoztatni. Az ilyen vezérléshez nem szükséges speciális mikrokontrollerek használata,megváltoztathatja a forgási sebességet egy hagyományos változó ellenállással.
A kefe nélküli gépek jellemzői
A kefe nélküli motor vezérlése azonban lehetetlen speciális vezérlők használata nélkül. Ez alapján megállapíthatjuk, hogy az ilyen típusú motorok nem használhatók generátorként. A hatékony szabályozás érdekében a forgórész helyzete több Hall-érzékelővel is nyomon követhető. Az ilyen egyszerű eszközök segítségével jelentősen javítható a teljesítmény, de az elektromos motor költsége többszörösére nő.
Kefe nélküli motorok indítása
Nincs értelme saját kezűleg mikrokontrollereket gyártani, sokkal jobb megoldás lenne készen vásárolni, bár kínait. A választás során azonban be kell tartania a következő ajánlásokat:
- Ne felejtse el a maximálisan megengedhető áramerősséget. Ez a paraméter a hajtás különféle típusaihoz hasznos. A jellemzőt a gyártók gyakran közvetlenül a modellnévben jelzik. Nagyon ritkán olyan csúcs üzemmódokra jellemző értékek jelennek meg, amelyekben a mikrokontroller hosszú ideig nem tud működni.
- A folyamatos működéshez a maximális tápfeszültséget is figyelembe kell venni.
- Győződjön meg róla, hogy vegye figyelembe az összes belső mikrovezérlő áramkör ellenállását.
- Győződjön meg arról, hogy figyelembe veszi a mikrokontroller működésére jellemző maximális fordulatszámot. Kérjük, vegye figyelembe, hogy nemképes lesz növelni a maximális sebességet, mivel a korlátozás szoftver szinten történik.
- A mikrokontroller eszközök olcsó modelljeinél a generált impulzusok frekvenciája 7…8 kHz tartományba esik. A drága másolatok újraprogramozhatók, és ez a paraméter 2-4-szeresére nő.
Minden szempontból próbáljon mikrokontrollereket választani, mivel ezek befolyásolják az elektromos motor által kifejlesztett teljesítményt.
A kezelés módja
Az elektronikus vezérlőegység lehetővé teszi a hajtás tekercseinek átkapcsolását. A meghajtó segítségével történő kapcsolás pillanatának meghatározásához a forgórész helyzetét a hajtásra szerelt Hall-érzékelő figyeli.
Ha nincsenek ilyen eszközök, le kell olvasni a fordított feszültséget. Ez az állórész tekercseiben keletkezik, amelyek pillanatnyilag nincsenek csatlakoztatva. A vezérlő egy hardver-szoftver komplex, lehetővé teszi az összes változás nyomon követését és a kapcsolási sorrend lehető legpontosabb beállítását.
Háromfázisú kefe nélküli motorok
A repülőgépmodellek kefe nélküli villanymotorjai közül sok egyenárammal működik. De vannak olyan háromfázisú példányok is, amelyekben konvertereket telepítenek. Lehetővé teszik háromfázisú impulzusok készítését állandó feszültségről.
A munka a következő:
- Az "A" tekercs impulzusokat fogad innenpozitív érték. A "B" tekercsen - negatív értékkel. Ennek eredményeként a horgony elkezd mozogni. Az érzékelők rögzítik az elmozdulást, és a következő kapcsoláshoz jelet küldenek a vezérlőnek.
- Az "A" tekercs kikapcsol, miközben pozitív impulzus érkezik a "C" tekercsre. A "B" kapcsolási tekercs nem változik.
- Pozitív impulzus kerül a "C" tekercsre, és negatív impulzus kerül az "A"-ra.
- Ezután az "A" és "B" pár lép játékba. Az impulzusok pozitív és negatív értékei kerülnek rájuk.
- Ezután a pozitív impulzus ismét a "B" tekercshez megy, a negatív pedig a "C" tekercshez.
- Az utolsó szakaszban az "A" tekercs bekapcsol, amely pozitív impulzust kap, a negatív pedig a C-be kerül.
És ezután az egész ciklus megismétlődik.
Használat előnyei
Nehéz kefe nélküli villanymotort saját kezűleg elkészíteni, a mikrokontrolleres vezérlést pedig szinte lehetetlen megvalósítani. Ezért a legjobb, ha kész ipari mintákat használunk. De ügyeljen arra, hogy vegye figyelembe a hajtás előnyeit, ha kefe nélküli motorokat használ:
- Lényegesen hosszabb erőforrás, mint a gyűjtőgépeknél.
- Magas szintű hatékonyság.
- Erősebb, mint a kefés motorok.
- A forgási sebesség sokkal gyorsabban nő.
- Működés közben nem keletkezik szikra, így nagy tűzveszélyes környezetben is használhatók.
- Nagyon egyszerű a hajtás kezelése.
- Nincs szükség további hűtőelemek használatára működés közben.
A hiányosságok közül kiemelhető egy igen magas költség, ha a vezérlő árát is figyelembe vesszük. Még egy rövid ideig sem fog működni egy ilyen villanymotor bekapcsolása a teljesítmény ellenőrzéséhez. Ezenkívül az ilyen motorok javítása sokkal nehezebb a tervezési jellemzőik miatt.
