История двигателей началась с открытия электромагнитных явлений в начале 19 века и постепенно стала одной из важнейших электронных систем индустриальной эпохи. С развитием технологий инженеры и техники изобрели множество типов двигателей, включая двигатели постоянного тока (DC), асинхронные двигатели и синхронные двигатели.
Бесщеточные двигатели как тип синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ) имеют долгую историю. Однако на первых порах из-за сложности запуска и изменения скорости он не нашел широкого применения, за исключением промышленных применений с дорогостоящими механизмами управления. Однако в последние годы, благодаря совершенствованию мощных постоянных магнитов и повышению осведомленности людей об энергосбережении, бесщеточные двигатели быстро получили развитие в различных областях.
Разница между коллекторными двигателями постоянного тока и бесщеточными двигателями
Коллекторный двигатель постоянного тока (обычно называемый двигателем постоянного тока) обладает характеристиками хорошей управляемости, высокой эффективности и простоты миниатюризации. Это наиболее часто используемый тип двигателя. По сравнению с щеточным двигателем постоянного тока бесщеточный двигатель не требует щеток и коммутаторов, поэтому он имеет длительный срок службы, прост в обслуживании и имеет низкий уровень шума при работе. Кроме того, он не только обладает высокой управляемостью двигателя постоянного тока, но также имеет высокую степень конструктивной свободы и легко встраивается в оборудование. Благодаря этим преимуществам применение бесщеточных двигателей постепенно расширяется. В настоящее время он широко используется в промышленном оборудовании, оргтехнике и бытовой технике.
Условия работы бесщеточных двигателей
Когда бесщеточный двигатель работает, постоянный магнит сначала используется в качестве ротора (вращающаяся сторона), а катушка используется в качестве статора (неподвижная сторона). Затем внешняя схема инвертора управляет переключением тока на катушку в соответствии с вращением двигателя. Бесщеточный двигатель используется в сочетании с инверторной схемой, которая определяет положение ротора и подает ток в катушку в соответствии с положением ротора.
Существует три основных метода определения положения ротора: один - определение тока, которое является необходимым условием для управления, ориентированного на магнитное поле; второй — обнаружение датчика Холла, в котором используются три датчика Холла для определения положения ротора с помощью магнитного поля ротора; третий — обнаружение наведенного напряжения, которое определяет положение ротора посредством изменения наведенного напряжения, генерируемого вращением ротора, что является одним из методов определения положения асинхронного двигателя.
Существует два основных метода управления бесщеточными двигателями. Кроме того, существуют некоторые методы управления, требующие сложных расчетов, такие как векторное управление и управление слабым полем.
Прямоугольный привод
В зависимости от угла поворота ротора переключается состояние силового элемента инверторной схемы, а затем изменяется направление тока катушки статора для вращения ротора.
Синусоидальный привод
Ротор вращается путем определения угла поворота ротора, генерации трехфазного переменного тока со сдвигом фаз на 120 градусов в цепи инвертора, а затем изменения направления тока и размера катушки статора.
Бесщеточные двигатели постоянного тока в настоящее время широко используются в различных областях, включая бытовую технику, автомобильную электронику, промышленное оборудование, офисную автоматизацию, роботов и портативную бытовую электронику. В будущем, благодаря постоянному развитию технологии двигателей, применение бесщеточных двигателей постоянного тока будет иметь более широкое пространство для развития.
