Þegar verkfræðingar standa frammi fyrir þeirri áskorun að hanna rafbúnað til að framkvæma vélræn verkefni, gætu þeir hugsað um hvernig rafmerkjum er breytt í orku. Þannig að stýringar og mótorar eru meðal tækjanna sem breyta rafboðum í hreyfingu. Mótorar skiptast á raforku í vélræna orku.

Einfaldasta gerð mótorsins er bursti DC mótorinn. Í þessari gerð af mótorum fer rafstraumur í gegnum spólur sem eru staðsettar innan fasts segulsviðs. Straumurinn myndar segulsvið í spólunum; þetta veldur því að spólusamstæðan snýst, þar sem hver spóla er ýtt í burtu frá eins stöng og dregin í átt að ólíka stöng fasta reitsins. Til að viðhalda snúningi er nauðsynlegt að snúa straumnum stöðugt við - þannig að pólun spólu snúist stöðugt, sem veldur því að spólurnar halda áfram að „elta“ hina ólíku föstu skauta. Afl til spólanna er veitt í gegnum fasta leiðandi bursta sem komast í snertingu við snúnings kommutator; það er snúningur commutatorsins sem veldur viðsnúningi straumsins í gegnum spólurnar. Kommutatorinn og burstarnir eru lykilhlutirnir sem aðgreina burstaða DC mótorinn frá öðrum mótorgerðum. Mynd 1 sýnir almenna meginregluna um burstamótorinn.

Mynd 1: Rekstur burstaðs DC mótors.

Fastir burstar veita raforku til snúningssamskiptanna. Þegar kommutatorinn snýst, snýr hann stöðugt stefnu straumsins inn í spólurnar og snýr spólapólunum við þannig að spólurnar halda snúningi til hægri. Kommutatorinn snýst vegna þess að hann er festur við snúninginn sem spólurnar eru festar á.

Eins og nafnið gefur til kynna nota burstalausir DC mótorar ekki bursta. Með burstuðum mótorum skila burstarnir straumi í gegnum kommutatorinn inn í spólurnar á snúningnum. Svo hvernig fer burstalaus mótor straum til snúningsspólanna? Það gerir það ekki - vegna þess að spólurnar eru ekki staðsettar á snúningnum. Þess í stað er númerið varanleg segull; spólurnar snúast ekki, heldur eru þær festar á sínum stað á statornum. Vegna þess að spólurnar hreyfast ekki er engin þörf fyrir bursta og commutator. (Sjá mynd. 3.)

Með burstamótornum er snúningur náð með því að stjórna segulsviðunum sem myndast af spólunum á snúningnum, en segulsviðið sem myndast af kyrrstæðum seglum er fast. Til að breyta snúningshraðanum breytirðu spennunni fyrir spólurnar. Með BLDC mótor er það varanlegi segullinn sem snýst; snúningur er náð með því að breyta stefnu segulsviðanna sem myndast af kyrrstæðum spólum í kring. Til að stjórna snúningnum stillirðu stærð og stefnu straumsins inn í þessar spólur.

Þar sem snúningurinn er varanlegur segull þarf hann engan straum, sem útilokar þörfina fyrir bursta og commutator. Straumur til fastra spóla er stjórnað að utan.

BLDC mótor með þremur spólum á statornum mun hafa sex rafmagnsvír (tveir í hverja spólu) sem ná frá þessum spólum. Í flestum útfærslum verða þrír af þessum vírum tengdir innbyrðis, þar sem þrír vírarnir sem eftir eru ná frá mótorhlutanum (öfugt við vírana tvo sem ná frá burstamótornum sem lýst var áðan). Raflögn í BLDC mótorhylkinu er flóknari en einfaldlega að tengja jákvæða og neikvæða skauta rafhlöðunnar; við munum skoða nánar hvernig þessir mótorar virka í annarri lotu þessarar seríu. Hér að neðan lýkur við með því að skoða kosti BLDC mótora.

Einn stór kostur er skilvirkni, þar sem þessir mótorar geta stjórnað stöðugt við hámarks snúningskraft (tog). Burstaðir mótorar ná hins vegar hámarkstogi á aðeins ákveðnum stöðum í snúningnum. Til þess að bursti mótor skili sama togi og burstalaus gerð þyrfti hann að nota stærri segla. Þetta er ástæðan fyrir því að jafnvel litlir BLDC mótorar geta skilað töluverðu afli.

Annar stóri kosturinn - sem tengist þeim fyrsta - er stjórnunarhæfni. Hægt er að stjórna BLDC mótorum, með því að nota endurgjöf, til að gefa nákvæmlega æskilegt tog og snúningshraða. Nákvæm stjórn dregur aftur úr orkunotkun og hitamyndun og - í þeim tilvikum þar sem mótorar eru rafhlöðuknúnir - lengir endingu rafhlöðunnar.

BLDC mótorar bjóða einnig upp á mikla endingu og litla rafhljóðmyndun, þökk sé skorti á burstum. Með burstuðum mótorum slitna burstarnir og kommutatorinn niður vegna stöðugrar snertingar á hreyfingu og mynda einnig neista þar sem snerting er. Rafmagns hávaði, einkum, er afleiðing af sterkum neistum sem hafa tilhneigingu til að myndast á þeim svæðum þar sem burstarnir fara yfir eyðurnar í commutatornum. Þetta er ástæðan fyrir því að BLDC mótorar eru oft taldir æskilegir í forritum þar sem mikilvægt er að forðast rafhljóð.

Við höfum séð að BLDC mótorar bjóða upp á mikla skilvirkni og stjórnhæfni og að þeir hafa langan endingartíma. Svo hvað eru þeir góðir fyrir? Vegna skilvirkni þeirra og langlífis eru þau mikið notuð í tækjum sem keyra stöðugt. Þau hafa lengi verið notuð í þvottavélar, loftræstitæki og önnur rafeindatæki; og nýlega eru þeir að birtast í viftum, þar sem mikil afköst þeirra hafa stuðlað að verulegri minnkun á orkunotkun.

Þeir eru líka notaðir til að keyra ryksuguvélar. Í einu tilviki leiddi breyting á stýrikerfi til stórs stökks í snúningshraða - dæmi um frábæra stjórnunarhæfni sem þessir mótorar bjóða upp á.

BLDC mótorar eru einnig notaðir til að snúa harða diska drifum, þar sem ending þeirra heldur drifunum í gangi áreiðanlega til langs tíma, á meðan aflnýting þeirra stuðlar að orkuminnkun á svæði þar sem þetta verður sífellt mikilvægara.

Við getum búist við að sjá BLDC mótora notaða í fjölbreyttari notkun í framtíðinni. Til dæmis verða þau líklega mikið notuð til að keyra þjónustuvélmenni — lítil vélmenni sem veita þjónustu á öðrum sviðum en framleiðslu. Maður gæti haldið að skrefmótorar væru hentugri í þessari tegund af notkun, þar sem hægt væri að nota púls til að stjórna staðsetningu nákvæmlega. En BLDC mótorar henta betur til að stjórna kraftinum. Og með stigmótor myndi það þurfa tiltölulega stóran og samfelldan straum að halda stöðu mannvirkis eins og vélmennaarms. Með BLDC mótor, allt sem þarf er straumur sem er í réttu hlutfalli við ytri kraftinn - sem gerir ráð fyrir aflhagkvæmari stjórn. BLDC mótorar gætu einnig verið að skipta um einfalda bursta jafnstraumsmótora í golfkerrum og hreyfanleikakerrum. Til viðbótar við betri skilvirkni þeirra geta BLDC mótorar einnig skilað nákvæmari stjórn - sem aftur getur lengt endingu rafhlöðunnar enn frekar.

BLDC mótorar eru líka tilvalnir fyrir dróna. Hæfni þeirra til að skila nákvæmni stjórn gerir þá sérstaklega hentugar fyrir multirotor dróna, þar sem afstöðu dróna er stjórnað með nákvæmri stjórnun á snúningshraða hvers snúnings.

Í þessari lotu höfum við séð hvernig BLDC mótorar bjóða upp á framúrskarandi skilvirkni, stjórnhæfni og langlífi. En varkár og rétt stjórn er nauðsynleg til að nýta möguleika þessara mótora til fulls. Á næsta fundi okkar munum við skoða hvernig þessir mótorar virka.