Як вибрати відповідний двигун BLDC
Jan 08, 2024
Безщіточні двигуни постійного струму(BLDC) широко використовуються в промисловій автоматизації, автомобільній промисловості, медичному обладнанні, штучному інтелекті та інших галузях через їх тривалий термін служби, низький рівень шуму та високий крутний момент. BLDC мають широкий діапазон розмірів і типів, і на практиці ми необхідно вибрати правильний двигун BLDC, який відповідає вимогам до продуктивності програми. У цьому блозі SIT розповість, як вибрати правильний двигун BLDC для вашого застосування.
1. Виберіть правильний тип двигуна BLDC
За структурою безщіточні двигуни постійного струму можна розділити на два типи: тип Inrunner і тип outrunner. По суті, вони працюють за однаковим принципом, але мають різні переваги та обмеження. Двигуни Inrunner BLDC розміщують статор (нерухомий елемент) зовні, а ротор (обертовий елемент) усередині, причому ротор обертається всередині статора. Двигуни Outrunner BLDC мають протилежну конструкцію: статор розміщений всередині, ротор зовні, а зовнішній ротор обертається навколо статора в центрі. Порівняно кажучи, безщіточні двигуни внутрішнього бігу мають менший діаметр і швидше, що робить їх більш придатними для високошвидкісних застосувань, тоді як безщіточні двигуни внутрішнього бігу мають більший діаметр і краще розсіювання тепла, що полегшує використання крутного моменту на низькій швидкості та підходить для низьких - швидкість додатків.
Залежно від того, мають датчики чи ні, двигуни BLDC також поділяються на двигуни BLDC із датчиками та двигуни BLDC без датчиків. Вибір між ними зазвичай залежить від вартості. Безсенсорні двигуни все частіше використовуються в таких додатках, як недорогі двигуни зі змінною швидкістю, такі як вентилятори, компресори холодильників, кондиціонери та садові інструменти. Однак програми, які вимагають високого крутного моменту під час запуску, такі як електричні інструменти, такі як електровелосипеди та педелеки, вимагають використання двигунів із датчиками.
Крім того, з точки зору матеріалів, ми надаємо пріоритет феритовим двигунам BLDC з високим ККД, низькою ціною та низьким температурним підйомом. Двигуни Alnico BLDC або рідкоземельні двигуни BLDC слід розглядати лише у випадку суворих вимог до продуктивності, малих розмірів і високої температури навколишнього середовища.
2. Основні робочі параметри для вибору двигуна
При виборі безщіткового двигуна постійного струму параметри є одним із найважливіших факторів вибору. Серед них трьома найважливішими параметрами продуктивності є крутний момент, швидкість і потужність.
2.1 Крутний момент
Простими словами, крутний момент двигуна — це величина обертової сили двигуна, яка відображає його навантажувальну здатність: чим вищий крутний момент, тим більше навантаження може витримати двигун і тим кращою буде продуктивність двигуна.
Однак на практиці нам потрібно враховувати максимальний крутний момент, необхідний для застосування, який можна отримати шляхом додавання крутного моменту двигуна, моменту інерції та тертя. Крім того, є деякі додаткові фактори, що впливають на максимальний крутний момент, наприклад опір повітряного зазору тощо, які вимагають запасу крутного моменту щонайменше 20%.
На додаток до максимального крутного моменту необхідно також враховувати квадратичний крутний момент (RMS) двигуна. Середньоквадратичне значення може бути наближено як безперервний вихідний крутний момент, необхідний для фактичного застосування. Він визначається рядом факторів: максимальним крутним моментом, моментом навантаження, моментом інерції, прискоренням, уповільненням і часом роботи.
2.2 Швидкість обертання
Швидкість обертання двигуна тісно пов’язана із застосуванням, наприклад, швидкість обертання двигуна безпосередньо визначатиме швидкість польоту дрона. Тому при виборі двигуна необхідним фактором є частота обертання.
Швидкість двигуна представлена значенням KV, KV - обертами на вольт, або RPM/V, що вказує, скільки разів двигун обертатиметься на вольт. Максимальну швидкість (RPM) двигуна можна визначити, просто помноживши значення KV на напругу акумулятора.
RPM=KV * V (напруга живлення)
Згідно з формулою, швидкість безщіткового двигуна теоретично лінійно залежить від напруги. значення KV - це величина, на яку оберти двигуна збільшуються з кожним вольтом збільшення напруги. Якщо напруга зростає, двигун обертається швидше.
Типові електровелосипеди обертаються зі швидкістю кілька сотень обертів за хвилину, а електромобілі рухаються трохи вище, до кількох тисяч обертів за хвилину або навіть десятків тисяч обертів за хвилину. Якщо потрібна дуже низька вихідна швидкість, необхідно розглянути, чи поєднувати його з редуктором і з яким типом коробки передач.
Крім того, за деяких умов застосування нам також потрібно враховувати діапазон регулювання швидкості. Наприклад, вимога до швидкості фена полягає в тому, що різниця між максимальною швидкістю та середньою швидкістю не велика, тобто діапазон швидкості двигуна невеликий; у той час як у деяких системах позиціонування «точка-точка», таких як конвеєрні стрічки та роботизовані системи рук, потрібні двигуни з великим діапазоном обертів.
2.3 Потужність
Потужність двигуна слід вибирати відповідно до потужності, необхідної машині для нанесення, і намагатися запустити двигун з номінальним навантаженням. При виборі слід звернути увагу на наступні два моменти
Якщо потужність двигуна вибрано надто мало, це призведе до перевантаження двигуна протягом тривалого періоду часу, що призведе до явищ нагрівання двигуна, вібрації, падіння швидкості, ненормального звуку тощо. У серйозних випадках двигун навіть буде спалено.
Якщо потужність двигуна вибрано занадто великою, його вихідна механічна потужність не може бути повністю використана, а коефіцієнт потужності та ККД невисокі, не тільки для користувача та мережі не добре, але також спричиняє марну витрату енергії.
Тому дуже важливо вибрати двигун із прийнятною потужністю відповідно до потреб застосування. Вибрати двигун можна за формулою розрахунку значень трьох параметрів: потужності, крутного моменту та швидкості.
Потужність (Вт)=Швидкість (об/хв) * Крутний момент (Нм) / 9,55
Наприклад, якщо ви хочете вибрати двигун потужністю 120W, як це зробити? По-перше, ви можете перевірити кількість обертів, а потім ви можете перевірити, який крутний момент вимагає навантаження. Наприклад, якщо швидкість становить 3000 об/хв, а крутний момент становить лише 0,3 Нм, згідно з наведеною вище формулою, Вт=об/хв*Нм/9.55=90, тобто підтверджено, що максимальна потужність становить 90 Вт. , то вибрати двигун потужністю 100 Вт має бути добре. Однак, якщо середовище застосування суворе або час безперервної роботи довший, ви можете вибрати 125 Вт, запас буде трохи більшим і безпечнішим.
На додаток до трьох основних параметрів, які наведені вище, залежно від вимог застосування, може також знадобитися враховувати напругу двигуна, струм, рейтинг водонепроникності тощо.
2.4 Напруга
Номінальна напруга двигуна постійного струму вказує на найбільш ефективну напругу для роботи. Необхідно переконатися, що напруга, що подається через додаток, відповідає номінальній напрузі двигуна; якщо напруга занадто низька, двигун не працюватиме, тоді як надто висока прикладена напруга призведе до короткого замикання обмоток, що призведе до втрати потужності або повного пошкодження двигуна.
2,5 струму
Струм — це потужність для приводу двигуна, і занадто великий струм може пошкодити двигун. Для двигунів постійного струму важливі робочий струм і струм зупинки. Робочий струм — це середній струм, який двигун, як очікується, споживає за типового крутного моменту. Струм зупинки буде застосовувати достатній крутний момент для роботи двигуна з зупинкою або 0 об/хв.
2.6 Рейтинг водонепроникності
Ступінь захисту безщіткового двигуна позначається IP плюс число. Що більше число, то вищий рейтинг водонепроникності.
3. Визначте цілі застосування
Для різних застосувань безщіточні двигуни постійного струму матимуть різні конструкції та методи приводу, що робить вибір дуже складним. Щоб спростити вибір двигуна, нам потрібно визначити основні вимоги на основі використання двигуна.
| Немає | Основне поле застосування | Приклади застосування | Вимоги |
| 1 | Промислова автоматизація | Промислові роботи, промислові великі стельові вентилятори, промислові великі водяні насоси | Високий пусковий момент, проста структура, низька ціна, висока надійність, легке обслуговування тощо. |
| 2 | автомобіль | Мотор приводу, електричні сидіння, електричні склопідйомники, електричні дзеркала, водяний насос, паливний насос та ін | Надвисока швидкість, мала вага, широке регулювання |
| 3 | Електричний інструмент | Свердлильні верстати, циркулярні пилки, шліфувальні верстати, маятники | Висока потужність, висока швидкість тощо |
| 4 | Медичне реабілітаційне обладнання | Апарати ШВЛ, медичні ліжка, електроколяски, масажні крісла та ін | Широкий діапазон регулювання, малий розмір, довгий термін служби, низький рівень шуму тощо. |
| 5 | Побутова техніка | Холодильник, пральна машина, сушарка, пилосос, стельовий вентилятор тощо | малої потужності та ін |
| 6 | Засоби особистої гігієни | Фени, косметологічні прилади, плойки. тощо | Високий рівень ізоляції, низький рівень шуму, хороша тепловіддача тощо |
| 7 | Садові інструменти | газонокосарки, листодуви, електричні секатори. тощо | Висока потужність і довговічність тощо |
| 8 | інший | дрони, велокаби та машини відеоспостереження. тощо | Залежить від ситуації |
Вибір BLDC — це процес комплексного аналізу системи, який вимагає збалансування всіх аспектів вибору двигуна відповідно до вимог програми. SIT є одним ізПостачальники двигунів BLDCу Китаї. У нас є досвідчена команда інженерів, яка може допомогти вам знайти найкраще рішення для ваших застосувань. Якщо у вас є якісь вимоги до двигуна, зв’яжіться з нами.