Πώς να επιλέξετε έναν κατάλληλο κινητήρα BLDC
Jan 08, 2024
Κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες(BLDC) χρησιμοποιούνται ευρέως στον βιομηχανικό αυτοματισμό, την αυτοκινητοβιομηχανία, τον ιατρικό εξοπλισμό, την τεχνητή νοημοσύνη και άλλες βιομηχανίες λόγω της μεγάλης διάρκειας ζωής, του χαμηλού θορύβου και της υψηλής ροπής τους. Τα BLDC διατίθενται σε ένα ευρύ φάσμα μεγεθών και τύπων, και στην πράξη, εμείς πρέπει να διαλέξετε τον σωστό κινητήρα BLDC για να καλύψει τις απαιτήσεις απόδοσης της εφαρμογής. Σε αυτό το ιστολόγιο, το SIT θα παρουσιάσει τον τρόπο επιλογής του κατάλληλου κινητήρα BLDC για την εφαρμογή σας.
1. Επιλέξτε τον σωστό τύπο κινητήρα BLDC
Σύμφωνα με τη δομή, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους: τύπου Inrunner και τύπου outrunner. Βασικά, λειτουργούν με την ίδια αρχή, αλλά έχουν διαφορετικά πλεονεκτήματα και περιορισμούς. Οι κινητήρες Inrunner BLDC τοποθετούν τον στάτορα (σταθερό στοιχείο) έξω και τον ρότορα (περιστρεφόμενο στοιχείο) μέσα, με τον ρότορα να περιστρέφεται μέσα στον στάτορα. Οι κινητήρες Outrunner BLDC έχουν τον αντίθετο σχεδιασμό: ο στάτορας είναι τοποθετημένος μέσα, ο ρότορας είναι έξω και ο εξωτερικός ρότορας περιστρέφεται γύρω από τον στάτορα στο κέντρο. Συγκριτικά, οι κινητήρες χωρίς ψήκτρες inrunner είναι μικρότεροι σε διάμετρο και ταχύτεροι, καθιστώντας τους πιο κατάλληλους για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας, ενώ οι κινητήρες outrunner χωρίς ψήκτρες έχουν μεγαλύτερη διάμετρο και καλύτερη απαγωγή θερμότητας, που διευκολύνει τη χρήση ροπής χαμηλής ταχύτητας και είναι κατάλληλοι για χαμηλές -εφαρμογές ταχύτητας.
Ανάλογα με το αν διαθέτουν αισθητήρες ή όχι, οι κινητήρες BLDC χωρίζονται επίσης σε κινητήρες BLDC με αισθητήρα και κινητήρες BLDC χωρίς αισθητήρες. Η επιλογή μεταξύ τους εξαρτάται συνήθως από το κόστος. Οι κινητήρες χωρίς αισθητήρα χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο σε εφαρμογές όπως χαμηλού κόστους εφαρμογές κινητήρων μεταβλητής ταχύτητας όπως ανεμιστήρες, συμπιεστές ψυγείων, κλιματιστικά και εργαλεία κήπου. Ωστόσο, εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ροπή κατά την εκκίνηση, όπως ηλεκτρικά εργαλεία όπως ηλεκτρονικά ποδήλατα και πεντέλες, απαιτούν τη χρήση κινητήρων με αισθητήρες.
Επιπλέον, όσον αφορά τα υλικά, δίνουμε προτεραιότητα στους κινητήρες BLDC φερρίτη με υψηλή απόδοση, χαμηλή τιμή και άνοδο χαμηλής θερμοκρασίας. Οι κινητήρες Alnico BLDC ή οι κινητήρες BLDC σπάνιων γαιών θα πρέπει να λαμβάνονται υπόψη μόνο στην περίπτωση αυστηρών απαιτήσεων απόδοσης, μικρού μεγέθους και υψηλής θερμοκρασίας περιβάλλοντος.
2. Βασικές παράμετροι απόδοσης για την επιλογή κινητήρα
Όταν επιλέγετε έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες, οι παράμετροι είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες επιλογής. Μεταξύ αυτών, οι τρεις πιο σημαντικές παράμετροι απόδοσης είναι η ροπή, η ταχύτητα και η ισχύς.
2.1 Ροπή
Η ροπή κινητήρα, με απλά λόγια, είναι το μέγεθος της περιστροφικής δύναμης του κινητήρα, η οποία αντανακλά την ικανότητα φόρτισης του κινητήρα - όσο μεγαλύτερη είναι η ροπή, τόσο μεγαλύτερο είναι το φορτίο που μπορεί να αντέξει ο κινητήρας και τόσο καλύτερη θα είναι η απόδοση του κινητήρα σε σύγκριση.
Στην πράξη, ωστόσο, πρέπει να λάβουμε υπόψη τη μέγιστη ροπή που απαιτείται για την εφαρμογή, η οποία μπορεί να επιτευχθεί προσθέτοντας τη ροπή του κινητήρα, τη ροπή αδράνειας και την τριβή. Επιπλέον, υπάρχουν ορισμένοι πρόσθετοι παράγοντες που επηρεάζουν τη μέγιστη ζήτηση ροπής, π.χ. η αντίσταση του αέρα του διακένου αέρα κ.λπ., οι οποίοι απαιτούν περιθώριο ροπής τουλάχιστον 20%.
Εκτός από τη μέγιστη ζήτηση ροπής, πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η ριζική τετραγωνική ροπή (RMS) του κινητήρα. Το RMS μπορεί να προσεγγιστεί ως η συνεχής ροπή εξόδου που απαιτείται για την πραγματική εφαρμογή. Καθορίζεται από διάφορους παράγοντες: μέγιστη ροπή, ροπή φορτίου, ροπή αδράνειας, επιτάχυνση, επιβράδυνση και χρόνο λειτουργίας.
2.2 Ταχύτητα περιστροφής
Η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα σχετίζεται στενά με την εφαρμογή, για παράδειγμα, η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα θα καθορίσει άμεσα την ταχύτητα πτήσης του drone. Επομένως, κατά την επιλογή ενός κινητήρα, οι στροφές ανά λεπτό είναι απαραίτητος παράγοντας.
Η ταχύτητα του κινητήρα αντιπροσωπεύεται από την τιμή KV, KV - στροφές ανά βολτ ή RPM/V, που δείχνει πόσες φορές ο κινητήρας θα περιστραφεί ανά βολτ. Η μέγιστη ταχύτητα (RPM) ενός κινητήρα μπορεί να προσδιοριστεί πολλαπλασιάζοντας απλώς την τιμή KV με την τάση της μπαταρίας.
RPM=KV * V (τάση τροφοδοσίας)
Σύμφωνα με τον τύπο, η ταχύτητα ενός κινητήρα χωρίς ψήκτρες σχετίζεται θεωρητικά γραμμικά με την τάση. η τιμή KV είναι το ποσό κατά το οποίο αυξάνεται η RPM του κινητήρα για κάθε αύξηση της τάσης volt. Εάν η τάση αυξάνεται, ο κινητήρας περιστρέφεται πιο γρήγορα.
Τα τυπικά ηλεκτρονικά ποδήλατα περιστρέφονται με μερικές εκατοντάδες σ. Εάν απαιτείται πολύ χαμηλή ταχύτητα εξόδου, είναι απαραίτητο να εξετάσετε εάν θα το συνδυάσετε με κιβώτιο ταχυτήτων μείωσης και με τι είδους κιβώτιο ταχυτήτων.
Επιπλέον, υπό ορισμένες συνθήκες εφαρμογής, πρέπει επίσης να λάβουμε υπόψη το εύρος ρύθμισης ταχύτητας. Για παράδειγμα, η απαίτηση ταχύτητας του στεγνωτήρα μαλλιών είναι ότι η διαφορά μεταξύ της μέγιστης ταχύτητας και της μέσης ταχύτητας δεν είναι μεγάλη, δηλαδή το εύρος στροφών του κινητήρα είναι μικρό. ενώ σε ορισμένα συστήματα εντοπισμού θέσης από σημείο σε σημείο, όπως οι μεταφορικοί ιμάντες και τα συστήματα ρομποτικών βραχιόνων, απαιτούνται κινητήρες με μεγάλο εύρος στροφών.
2.3 Ισχύς
Η ισχύς του κινητήρα θα πρέπει να επιλέγεται σύμφωνα με την ισχύ που απαιτείται από το μηχάνημα εφαρμογής και να προσπαθεί να λειτουργεί ο κινητήρας με ονομαστικό φορτίο. Τα ακόλουθα δύο σημεία πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή
Εάν η ισχύς του κινητήρα επιλεγεί πολύ μικρή, θα προκαλέσει υπερφόρτωση του κινητήρα για μεγάλο χρονικό διάστημα, που θα οδηγήσει σε φαινόμενα θέρμανσης κινητήρα, κραδασμούς, πτώση ταχύτητας, μη φυσιολογικός ήχος κ.λπ. Σε σοβαρές περιπτώσεις, ο κινητήρας θα καεί ακόμη και.
Εάν η ισχύς του κινητήρα επιλεγεί πολύ μεγάλη, η μηχανική ισχύς εξόδου του δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί πλήρως και ο συντελεστής ισχύος και η απόδοση δεν είναι υψηλοί, όχι μόνο για τον χρήστη και το δίκτυο δεν είναι καλό, αλλά προκαλεί επίσης σπατάλη ισχύος.
Επομένως, είναι πολύ σημαντικό να επιλέξετε έναν κινητήρα με λογική ισχύ σύμφωνα με τις ανάγκες της εφαρμογής. Μπορούμε να επιλέξουμε έναν κινητήρα χρησιμοποιώντας τον τύπο για τον υπολογισμό των τιμών τριών παραμέτρων: ισχύος, ροπής και ταχύτητας.
Ισχύς (W)=Ταχύτητα (RPM) * Ροπή (Nm) / 9,55
Για παράδειγμα, εάν θέλετε να επιλέξετε έναν κινητήρα 120W, πώς το κάνετε; Αρχικά, μπορείτε να ελέγξετε τις στροφές ανά λεπτό και στη συνέχεια μπορείτε να ελέγξετε πόση ροπή απαιτεί το φορτίο. Για παράδειγμα, εάν η ταχύτητα είναι 3000 RPM και η ροπή είναι μόνο 0,3 NM, σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο, W=RPM*NM/9.55=90, δηλαδή, η μέγιστη ισχύς επιβεβαιώνεται ότι είναι 90 W. , τότε η επιλογή ενός κινητήρα 100W θα πρέπει να είναι καλή. Ωστόσο, εάν το περιβάλλον εφαρμογής είναι σκληρό ή ο χρόνος συνεχούς λειτουργίας είναι μεγαλύτερος, τότε μπορείτε να επιλέξετε 125 W, το περιθώριο θα είναι ελαφρώς μεγαλύτερο και ασφαλέστερο.
Εκτός από τις παραπάνω τρεις κύριες παραμέτρους, ανάλογα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής, μπορεί επίσης να είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη η τάση του κινητήρα, το ρεύμα, η αδιάβροχη ονομαστική τιμή κ.λπ.
2.4 Τάση
Η ονομαστική τάση ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος υποδεικνύει την πιο αποδοτική τάση για λειτουργία. Είναι απαραίτητο να βεβαιωθείτε ότι η τάση που εφαρμόζεται από την εφαρμογή είναι κατάλληλη με την ονομαστική τάση του κινητήρα. Εάν η τάση είναι πολύ μικρή, ο κινητήρας δεν θα λειτουργήσει, ενώ η υπερβολική τάση που εφαρμόζεται θα βραχυκυκλώσει τις περιελίξεις, με αποτέλεσμα την απώλεια ισχύος ή την πλήρη βλάβη του κινητήρα.
2,5 ρεύμα
Το ρεύμα είναι η ισχύς για την κίνηση του κινητήρα και το υπερβολικό ρεύμα μπορεί να βλάψει τον κινητήρα. Για κινητήρες συνεχούς ρεύματος, το ρεύμα λειτουργίας και το ρεύμα ακινητοποίησης είναι σημαντικά. Το ρεύμα λειτουργίας είναι το μέσο ρεύμα που αναμένεται να τραβήξει ο κινητήρας με τυπική ροπή. Το ρεύμα ακινητοποίησης θα εφαρμόσει αρκετή ροπή για να λειτουργεί ο κινητήρας σε στάση ή 0 RPM.
2.6 Αξιολόγηση αδιάβροχο
Ο βαθμός προστασίας ενός κινητήρα χωρίς ψήκτρες υποδεικνύεται με IP συν έναν αριθμό, όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο υψηλότερη είναι η αδιάβροχη βαθμολογία.
3. Καθορίστε τους στόχους της εφαρμογής
Για διαφορετικές εφαρμογές, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες θα έχουν διαφορετικά σχέδια και μεθόδους κίνησης, καθιστώντας την επιλογή πολύ περίπλοκη. Για να απλοποιήσουμε την επιλογή κινητήρα, πρέπει να ορίσουμε τις βασικές απαιτήσεις με βάση τη χρήση του κινητήρα.
| Οχι | Κύριο Πεδίο Εφαρμογής | Παραδείγματα Εφαρμογών | Απαιτήσεις |
| 1 | Βιομηχανικός αυτοματισμός | Βιομηχανικά ρομπότ, βιομηχανικοί μεγάλοι ανεμιστήρες οροφής, βιομηχανικές μεγάλες αντλίες νερού | Υψηλή ροπή εκκίνησης, απλή δομή, χαμηλή τιμή, υψηλή αξιοπιστία, εύκολη συντήρηση κ.λπ. |
| 2 | Αυτοκίνητο | Κινητήρας κίνησης, ηλεκτρικό κάθισμα, ηλεκτρικά παράθυρα, ηλεκτρικοί καθρέφτες, αντλία νερού, αντλία καυσίμου κ.λπ | Εξαιρετικά υψηλή ταχύτητα, μικρό βάρος, ευρεία ρύθμιση |
| 3 | Ηλεκτρικό εργαλείο | Μηχανήματα διάτρησης, δισκοπρίονα, μηχανές λείανσης, εκκρεμή | Υψηλή ισχύς, υψηλή ταχύτητα κ.λπ |
| 4 | Ιατρικός εξοπλισμός αποκατάστασης | Αναπνευστήρες, ιατρικά κρεβάτια, ηλεκτρικά αναπηρικά αμαξίδια, καρέκλες μασάζ κ.λπ | Ευρύ εύρος ρύθμισης, μικρό μέγεθος, μεγάλη διάρκεια ζωής, χαμηλός θόρυβος κ.λπ. |
| 5 | Οικιακή συσκευή | Ψυγείο, πλυντήριο, στεγνωτήριο, ηλεκτρική σκούπα, ανεμιστήρας οροφής κ.λπ | χαμηλή ισχύς κ.λπ |
| 6 | Προϊόντα προσωπικής φροντίδας | Στεγνωτήρες μαλλιών, συσκευές ομορφιάς, σίδερα για μπούκλες. και τα λοιπά | Υψηλό επίπεδο μόνωσης, χαμηλός θόρυβος, καλή απαγωγή θερμότητας κ.λπ |
| 7 | Εργαλεία κηπουρικής | χορτοκοπτικά, φυσητήρες φύλλων, ηλεκτρικά κλαδευτήρια. και τα λοιπά | Υψηλή ισχύς και μεγάλη διάρκεια κ.λπ |
| 8 | άλλα | drones, pedicab και μηχανές παρακολούθησης βίντεο. και τα λοιπά | Εξαρτάται από την περίσταση |
Η επιλογή BLDC είναι μια διαδικασία ολοκληρωμένης ανάλυσης συστήματος, η οποία απαιτεί εξισορρόπηση όλων των πτυχών της επιλογής κινητήρα σύμφωνα με τις απαιτήσεις της εφαρμογής. Το SIT είναι ένα από ταΠρομηθευτές κινητήρων BLDCστην Κίνα. Έχουμε μια έμπειρη ομάδα μηχανικών, η οποία μπορεί να σας βοηθήσει να βρείτε την καλύτερη λύση για τις εφαρμογές σας. Εάν έχετε οποιεσδήποτε απαιτήσεις για τον κινητήρα, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας.