Paano gumagana ang Brushless DC (BLDC) Motors

Ang post ay komprehensibong detalye ng pangunahing konsepto ng pagpapatakbo ng mga brushless DC motor na tinatawag ding BLDC motor.

Pagkakaiba sa Pagitan ng Brush at Brushless DC Motors

Sa aming tradisyunal na brushing na mga motor na brush ay nagtatrabaho upang ilipat ang gitnang gumagalaw na rotor patungkol sa nakapalibot na stationery na permanenteng magnet stator.

Ang mga brush ay naging sapilitan dahil ang rotor ay ginawa gamit ang electromagnets na nangangailangan ng lakas upang gumana ngunit dahil kinakailangan din nitong paikutin ang mga bagay na maging malamya at ang mga brush ay naging tanging kahalili para sa pagbibigay ng lakas sa umiikot na electromagnetic rotor.

Sa kabaligtaran sa mga motor na Brushless DC o mga motor ng BLDC mayroon kaming isang stationery central stator at isang nakapaligid na pabilog na rotor. Ang stator ay binubuo ng isang hanay ng mga electromagnet habang ang rotor ay may permanenteng mga magnet na nakakabit sa buong perimeter nito sa isang tiyak na kinakalkula na posisyon.

Paggamit ng Mga Sensor ng Epekto ng Hall

Ang mekanismo ay mayroon ding sensor ng epekto ng Hall na naka-install upang maunawaan ang posisyon ng rotor at ang mga magnet nito patungkol sa stator electromagnet at ipaalam ang data sa isang panlabas na switching circuit na kung saan ay magiging responsable para sa pag-aktibo / pag-deactivate ng mga electromagnet sa tamang pagkakasunud-sunod o tiyempo, nakakaimpluwensya sa isang kilusan ng pag-ikot sa rotor.

Ang paliwanag sa itaas ay maaaring maunawaan sa tulong ng sumusunod na pangunahing paglalarawan at pagkatapos ay sa pamamagitan ng isang detalyadong disenyo sa mga kasunod na imahe.

Nalaman at alam natin ang ilang mga kagiliw-giliw na bagay tungkol sa mga magnet at kung paano nakikipag-ugnay ang mga aparatong ito.

Alam namin na ang isang Hilagang Pole ng pang-akit ay umaakit sa timog na Pole ng isa pang pang-akit habang tulad ng mga poste ay nagtataboy.

Paano Nakaposisyon ang Permanenteng Magneto

Sa ipinakita sa itaas na diagram nakikita natin ang isang disc na may naka-embed na magnet sa gilid nito (ipinapakita sa pulang kulay) na nakaposisyon na may hilagang poste na nakaharap sa labas, at isang electromagnet din na nakalagay sa isang parallel na kalapitan sa pabilog na gilid ng disc na gumagawa ng southern magnetic field kapag pinalakas.

Ipagpalagay na ang pag-aayos ay nakaposisyon tulad ng ipinakita sa unang itaas na diagram na may electromagnet sa isang deactivated na estado.

Sa posisyon na ito sa lalong madaling paganahin ang electromagnet na may naaangkop na DC input na nakakamit at bumubuo ng isang southern magnet field na nakakaimpluwensyang isang puwersa sa paghihilot sa disc magnet na siya namang pinipilit ang disc na paikutin ng ilang mga metalikang kuwintas hanggang sa ang permanenteng magnet na ito ay umaayon sa ang mga electromagnet na kabaligtaran ng mga linya ng pagkilos ng bagay.

Ipinapakita ng pagkilos sa itaas ang pangunahing format kung saan gumagana ang konsepto ng BLDC.

Paano Gumagana ang BLDC Motor sa Mga Sensor ng Epekto ng Hall

Tingnan natin ngayon kung paano talaga ipinatupad ang konsepto sa itaas gamit ang mga sensor ng epekto ng Hall upang mapanatili ang isang tuluy-tuloy na paggalaw sa rotor.

Ang sumusunod na halimbawa ng diagram ay nagpapaliwanag ng mekanismo ng komprehensibo:

Sa diagram sa itaas nakikita natin ang isang prangka na pag-aayos ng rotor / stator ng BLDC, kung saan ang panlabas na elemento ng pabilog ay ang umiikot na rotor habang ang gitnang electromagnet ay nagiging nakapirming stator.

Ang rotor ay maaaring makitang pagkakaroon ng isang pares ng mga permanenteng magnet na naayos sa periphery na mayroong timog na poste bilang mga nakakaimpluwensyang linya ng pagkilos ng bagay, ang gitnang stator ay isang malakas na electromagnet na idinisenyo upang makabuo ng isang katumbas na lakas ng North Pole magnetic flux kapag pinasigla ng isang panlabas DC.

Maaari rin nating makita ang isang sensor ng hall na nakatayo malapit sa isa sa mga sulok ng panloob na paligid ng rotor. Panloob na nadarama ng epekto ng hall ang magnetic field ng umiikot na rotor at pinapakain ang signal sa isang control circuit na responsable sa pag-power ng stator electromagnets.

Sumangguni sa itaas na posisyon nakikita namin ang blangko na lugar (na walang bisa ng anumang magnetic field) ng rotor na malapit na makipag-ugnay sa sensor ng hall na pinapanatili ito sa isang naka-switch na estado ng OFF.

Sa instant na ito, ipinapaalam ng switch off signal mula sa epekto ng hall ang control circuit upang lumipat SA mga electromagnet, na agad na nagpapahiwatig ng isang epekto ng paghila sa rotor timog na poste na nakatayo sa kanto lamang.

Kapag nangyari ito ay bumaba ang Timog na poste na sumisiksik na gumagawa ng kinakailangang metalikang kuwintas sa rotor at sinusubukang ihanay ang sarili nito sa linya kasama ang hilagang poste ng electromagnet.

Gayunpaman sa proseso ng timog na poste ng rotor ay hinihila din ang sarili malapit sa sensor ng hall (tulad ng ipinakita sa mas mababang diagram) na agad na nakita ito at lumilipat SA ipinaalam sa control circuit upang patayin ang mga electromagnet.

I-OFF ang Oras ng mga Electromagnet ay Pakahulugan

Ang paglipat ng mga electromagnet sa tamang sandali tulad ng sinenyasan ng sensor ng epekto ng hall ay nagbabawal sa pagtigil at hadlangan ng paggalaw ng rotor, sa halip ay pinapayagan itong magpatuloy sa paggalaw sa pamamagitan ng nabuong metalikang kuwintas hanggang sa ang dating posisyon ay nagsisimulang maghubog, at hanggang sa bulwagan ang sensor ay muli na 'nararamdaman' ang blangkong lugar ng rotor at napalipat-ulit na inuulit ang pag-ikot.

Ang toggling sa itaas ng sensor ng hall alinsunod sa iba't ibang mga posisyon ng rotor ay nagbibigay ng isang tuluy-tuloy na paggalaw ng pag-ikot na may isang toque na maaaring direktang proporsyonal sa mga pakikipag-ugnayan ng stator / rotor, at pag-andar sa pagpoposisyon ng hall effect.

Ang mga talakayan sa itaas ay nagpapaliwanag ng pinakamahalagang dalawang magnet, isang mekanismo ng isang sensor ng hall.

Upang makamit ang pambihirang mas mataas na mga torque mas maraming mga magnet at mga hanay ng mga electromagnet ay nagtatrabaho sa iba pang mas mataas na kahusayan na mga motor na walang brush kung saan higit sa isang sensor ng epekto ng hall ang maaaring makita para sa pagpapatupad ng maraming sensing ng mga rotor magnet upang ang iba't ibang mga hanay ng mga electromagnet ay maaaring ilipat sa ginustong tamang pagkakasunud-sunod.

Paano makontrol ang BLDC Motor

Sa ngayon naiintindihan namin ang pangunahing konsepto ng pagtatrabaho ng BLDC motor at natutunan kung paano ginagamit ang isang sensor ng Hall para sa pag-aktibo ng electromagnet ng motor sa pamamagitan ng isang panlabas na nakakabit na elektronikong circuit para sa pagpapanatili ng isang tuluy-tuloy na paggalaw ng rotator ng rotor, sa susunod na seksyon ay pag-aaralan namin ang pag-regode kung paano talaga gumagana ang BLDC driver circuit para sa pagkontrol sa mga BLDC motor

Ang pamamaraan ng pagpapatupad ng isang nakapirming stator electromagnet at isang umiikot na libreng magnetic rotor ay nagsisiguro ng pinahusay na kahusayan sa mga BLDC motor kumpara sa tradisyunal na brushing motor na may eksaktong kabaligtaran na topology at samakatuwid ay nangangailangan ng mga brush para sa mga pagpapatakbo ng motor. Ang paggamit ng mga brush ay gumagawa ng mga pamamaraan na medyo hindi mabisa sa mga tuntunin ng mahabang buhay, pagkonsumo at laki.

Dehado ng BLDC Motor

Bagaman, ang mga uri ng BLDC ay maaaring ang pinaka mahusay na konsepto ng motor, mayroon itong isang makabuluhang sagabal na nangangailangan ito ng isang panlabas na elektronikong circuit para sa pagpapatakbo nito. Gayunpaman, sa pag-usbong ng mga modernong IC at sensitibong Hall sensor ang isyung ito ngayon ay tila medyo walang halaga kung ihahambing sa mataas na antas ng kahusayan na kasangkot sa konseptong ito.

4 Magnet BLDC Driver Ang Disenyo

Sa kasalukuyang artikulo tinatalakay namin ang isang simple at pangunahing control circuit para sa isang apat na magnet, solong hall sensor type na BLDC motor. Maaaring maunawaan ang pagpapatakbo ng motor sa pamamagitan ng pagtukoy sa sumusunod na diagram ng mekanismo ng motor:

Ang imahe sa itaas ay nagpapakita ng isang pangunahing pag-aayos ng motor ng BLDC na mayroong dalawang hanay ng mga permanenteng magnet sa buong paligid ng isang panlabas na rotor at dalawang hanay ng gitnang electromagnet (A, B, C, D) bilang stator.

Upang mapasimulan at mapanatili ang isang paikot na metalikang kuwintas alinman sa A, B o C, D electromagnets ay dapat na nasa isang aktibong estado (hindi magkakasama) depende sa mga posisyon ng hilaga / Timog na mga poste ng pang-akit ng rotor patungkol sa mga pinapagana na electromagnets.

Paano Gumagana ang BLDC Motor Driver

Upang maging tumpak, ipagpalagay natin ang posisyon na ipinakita sa pangyayari sa itaas na may A at B sa isang naka-ON na estado na ang panig na A ay pinalakas ng Timog na poste habang ang panig B ay pinalakas ng Hilagang Pole.

Mangangahulugan ito na ang panig A ay magbibigay ng isang epekto sa paghila sa kaliwang asul na Hilagang poste at isang pagtataboy na epekto sa kanang bahagi sa timog na poste ng stator, sa katulad na panig ng B ay hinihila ang mas mababang pulang timog na poste at itinaboy ang itaas na hilaga poste ng rotor .... ang buong proseso ay maaaring pagkatapos ay ipinapalagay na nagsasagawa ng isang kahanga-hangang paggalaw sa takbo ng takbo sa mekanismo ng rotor.
Ipagpalagay din natin na sa sitwasyong nasa itaas ang sensor ng Hall ay nasa isang deactivated na estado dahil maaaring ito ay isang 'southern poste na aktibo' na aparato ng sensor ng Hall.

Ang epekto sa itaas ay susubukan na ihanay at pilitin ang rotor na ang timog ay nakakandado nang harapan sa gilid B habang ang hilagang poste na may gilid A, subalit bago maganap ang sitwasyong ito ang sensor ng Hall ay dinala malapit sa paglilipat sa itaas na poste sa timog ng rotor, at kapag lumipat lamang ito sa sensor ng Hall pinilit itong lumipat SA, nagpapadala ng isang positibong signal sa konektadong control circuit na agad na tumutugon at lumilipat sa mga electromagnet na A / B, at lumilipat SA mga electromagnet C / D, tinitiyak na ang pakaliit na sandali ng rotor ay muling ipinatutupad na pinapanatili ang isang pare-pareho na paikot na metalikang kuwintas sa rotor.

Pangunahing BLDC Driver Circuit

Sa itaas ay ipinaliwanag ang paglipat ng mga electromagnets bilang tugon sa signal ng nag-uudyok na sensor ng Hall ay maaaring napakaimplementong ipinatupad gamit ang sumusunod na deretsong ideya ng control circuit ng BLDC.

Ang circuit ay hindi nangangailangan ng maraming paliwanag dahil masyadong batayan nito, sa panahon ng switch ON na sitwasyon ng sensor ng Hall, ang BC547 at ang kaisa na TIP122 ay magkakasunod na nakabukas ON na siya namang ON SA mga kaukulang hanay ng mga electromagnet na nakakabit sa kanilang kolektor at positibo , sa panahon ng switch OFF na panahon ng sensor ng Hall, ang pares ng BC547 / TIP122 ay naka-OFF, ngunit ang matinding kaliwang TIP122 transistor ay nakabukas SA paganahin ang kabaligtaran na mga hanay ng electromagnet.

Ang sitwasyon ay pinalitan ng halili, patuloy na hangga't nananatiling inilalapat ang lakas na pinapanatili ang BLDC na umiikot sa kinakailangang mga torque at momentum.