Kad inženieri saskaras ar elektrisko iekārtu projektēšanas izaicinājumu mehānisku uzdevumu veikšanai, viņi varētu domāt par to, kā elektriskie signāli tiek pārveidoti enerģijā. Tātad izpildmehānismi un motori ir starp ierīcēm, kas pārvērš elektriskos signālus kustībā. Motori apmaina elektrisko enerģiju pret mehānisko enerģiju.

Vienkāršākais motora veids ir matēts līdzstrāvas motors. Šāda veida motoros elektriskā strāva tiek laista caur spolēm, kas ir izvietotas fiksētā magnētiskajā laukā. Strāva spoles rada magnētiskos laukus; tas izraisa spoles komplekta griešanos, jo katra spole tiek atstumta no līdzīgā staba un velk pret fiksētā lauka atšķirīgo polu. Lai saglabātu rotāciju, ir nepārtraukti jāmaina strāva, lai spoles polaritātes nepārtraukti mainītos, liekot spoles turpināt “dzenāt” pretējos fiksētos polius. Spoļu barošana tiek piegādāta caur fiksētām vadošām sukām, kas saskaras ar rotējošu komutatoru; tā ir komutatora rotācija, kas izraisa strāvas apvērsumu caur spolēm. Komutators un sukas ir galvenās sastāvdaļas, kas atšķir matētu līdzstrāvas motoru no citiem motoru veidiem. 1. attēlā ir parādīts suku motora vispārējais princips.

1. attēls: Birstes līdzstrāvas motora darbība.

Fiksētas sukas piegādā elektrisko enerģiju rotējošajam komutatoram. Kad komutators griežas, tas nepārtraukti pārvērš strāvas virzienu spolēs, mainot spoles polaritāti tā, lai spoles saglabātu griešanos pa labi. Komutators griežas, jo tas ir piestiprināts pie rotora, uz kura ir uzstādītas spoles.

Kā norāda to nosaukums, bezsuku līdzstrāvas motoros neizmanto sukas. Izmantojot suku motorus, sukas piegādā strāvu caur komutatoru rotora spoles. Tātad, kā bezsuku motors nodod strāvu uz rotora spolēm? Tā nav, jo spoles neatrodas uz rotora. Tā vietā rotors ir pastāvīgais magnēts; spoles negriežas, bet tiek fiksētas uz statora. Tā kā spoles nekustas, nav vajadzīgas otas un komutators. (Skatiet 3. attēlu.)

Ar matētu motoru rotācija tiek panākta, kontrolējot magnētiskos laukus, ko rada rotora spoles, bet stacionāro magnētu radītais magnētiskais lauks paliek fiksēts. Lai mainītu griešanās ātrumu, jāmaina spoļu spriegums. Ar BLDC motoru tas ir pastāvīgais magnēts, kas griežas; rotācija tiek panākta, mainot apkārtējo stacionāro spoļu radīto magnētisko lauku virzienu. Lai kontrolētu rotāciju, jūs noregulējat šajās spoles ieplūstošās strāvas lielumu un virzienu.

Tā kā rotors ir pastāvīgais magnēts, tam nav nepieciešama strāva, tāpēc nav vajadzīgas otas un komutators. Strāva uz fiksētajām spolēm tiek kontrolēta no ārpuses.

BLDC motoram ar trim spolēm uz statora būs seši elektriskie vadi (divi katrai spolei), kas stiepjas no šīm spolēm. Lielākajā daļā variantu trīs no šiem vadiem tiks savienoti iekšēji, un trīs atlikušie vadi stiepjas no motora korpusa (atšķirībā no diviem vadiem, kas stiepjas no iepriekš aprakstītā motora ar suku). Elektroinstalācija BLDC motora korpusā ir sarežģītāka nekā vienkārši barošanas elementa pozitīvo un negatīvo spaiļu pievienošana; mēs sīkāk aplūkosim, kā šie motori darbojas šīs sērijas otrajā sesijā. Tālāk mēs secinām, aplūkojot BLDC motoru priekšrocības.

Viena liela priekšrocība ir efektivitāte, jo šie motori var nepārtraukti kontrolēt ar maksimālo rotācijas spēku (griezes momentu). Turpretim matētie motori sasniedz maksimālo griezes momentu tikai noteiktos griešanās punktos. Lai suku motors nodrošinātu tādu pašu griezes momentu kā bezsuku modelis, tam būtu jāizmanto lielāki magnēti. Tāpēc pat mazi BLDC motori var nodrošināt ievērojamu jaudu.

Otra lielā priekšrocība, kas saistīta ar pirmo, ir vadāmība. BLDC motorus var vadīt, izmantojot atgriezeniskās saites mehānismus, lai nodrošinātu precīzu vēlamo griezes momentu un griešanās ātrumu. Savukārt precīza vadība samazina enerģijas patēriņu un siltuma ražošanu, un gadījumos, kad motori tiek darbināti ar baterijām, pagarina akumulatora darbības laiku.

Pateicoties suku trūkumam, BLDC motori piedāvā arī augstu izturību un zemu elektrisko troksni. Izmantojot suku motorus, sukas un komutators nolietojas nepārtraukta kustīga kontakta rezultātā, kā arī rada dzirksteles vietās, kur tiek izveidots kontakts. Jo īpaši elektrisko troksni rada spēcīgas dzirksteles, kas mēdz rasties vietās, kur birstes iet pāri komutatora spraugām. Tāpēc BLDC motori bieži tiek uzskatīti par vēlamiem lietojumos, kur ir svarīgi izvairīties no elektriskā trokšņa.

Mēs esam redzējuši, ka BLDC motori piedāvā augstu efektivitāti un vadāmību, un tiem ir ilgs darbības laiks. Tātad, kam tie ir piemēroti? To efektivitātes un ilgmūžības dēļ tos plaši izmanto ierīcēs, kas darbojas nepārtraukti. Tie jau sen ir izmantoti veļas mašīnās, gaisa kondicionieros un citās plaša patēriņa elektronikas iekārtās; un pavisam nesen tie parādās ventilatoros, kur to augstā efektivitāte ir veicinājusi ievērojamu enerģijas patēriņa samazinājumu.

Tos izmanto arī vakuuma mašīnu vadīšanai. Vienā gadījumā vadības programmas maiņa izraisīja lielu rotācijas ātruma lēcienu, kas ir šo motoru piedāvātās izcilās vadāmības piemērs.

BLDC motori tiek izmantoti arī cieto disku griešanai, kur to izturība nodrošina diskdziņu uzticamu darbību ilgtermiņā, savukārt to jaudas efektivitāte veicina enerģijas samazināšanu jomā, kur tas kļūst arvien svarīgāks.

Mēs varam sagaidīt, ka nākotnē BLDC motori tiks izmantoti plašākā lietojumu klāstā. Piemēram, tos, iespējams, plaši izmantos, lai vadītu pakalpojumu robotus — mazus robotus, kas sniedz pakalpojumus citās jomās, nevis ražošanā. Varētu domāt, ka soļu motori būtu piemērotāki šāda veida lietojumiem, kur impulsus varētu izmantot, lai precīzi kontrolētu pozicionēšanu. Bet BLDC motori ir labāk piemēroti spēka kontrolei. Un ar pakāpju motoru, lai noturētu tādas struktūras stāvokli kā robota roka, būtu nepieciešama salīdzinoši liela un nepārtraukta strāva. Izmantojot BLDC motoru, viss, kas būtu nepieciešams, ir strāva, kas ir proporcionāla ārējam spēkam, kas ļauj nodrošināt efektīvāku vadību. BLDC motori var arī aizstāt vienkāršus matētus līdzstrāvas motorus golfa ratiņos un mobilajos ratiņos. Papildus labākai efektivitātei BLDC motori var nodrošināt arī precīzāku vadību, kas savukārt var vēl vairāk pagarināt akumulatora darbības laiku.

BLDC motori ir ideāli piemēroti arī droniem. To spēja nodrošināt precīzu vadību padara tos īpaši piemērotus vairāku rotoru droniem, kur drona attieksme tiek kontrolēta, precīzi kontrolējot katra rotora rotācijas ātrumu.

Šajā sesijā mēs esam redzējuši, kā BLDC motori piedāvā izcilu efektivitāti, vadāmību un ilgmūžību. Taču rūpīga un pareiza kontrole ir būtiska, lai pilnībā izmantotu šo motoru potenciālu. Nākamajā sesijā mēs apskatīsim, kā šie motori darbojas.