1. Giới thiệu chung
Động cơ một chiều không cổ góp (BLDC) từ rất lâu đã có ứng dụng rộng rãi trong số hệ truyền đụng công suất nhỏ tuổi (vài ba W mang lại vài ba chục W) nhỏng trong các ổ đĩa quang đãng, quạt có tác dụng mát vào máy tính cá thể, sản phẩm văn uống phòng (trang bị in, scan…). Trong những ứng dụng kia, mạch tinh chỉnh và điều khiển được thiết kế theo phong cách khôn xiết dễ dàng và đơn giản với bao gồm độ tin cậy cao. Cùng với sự cách tân và phát triển của technology đưa mạch phân phối dẫn và kỹ thuật thi công những bộ thay đổi năng suất phệ, phần nhiều điểm mạnh của hệ truyền rượu cồn áp dụng động cơ BLDC càng được diễn tả rõ rệt hơn so với động cơ một chiều truyền thống cuội nguồn tương tự như hộp động cơ không đồng bộ, đặc biệt là bên trên các phương tiện di động cầm tay sử dụng nguồn điện áp một chiều độc lập trường đoản cú acquy, pin, tốt tích điện khía cạnh ttách. Trong đó cấp thiết không nhắc đến là trong các hệ truyền cồn kéo trên xe pháo điện với công suất từ bỏ vài ba chục mang lại 100kW. Trong công nghiệp, bọn chúng còn được thực hiện rộng rãi trong các hệ điều khiển và tinh chỉnh servo có hiệu suất dưới 10kW.
Bạn đang xem: Động cơ giảm tốc điện một chiều 12v dc
Mặc cho dù được Hotline là hộp động cơ một chiều tuy thế thực tế động cơ BLDC trực thuộc nhiều loại động cơ luân phiên chiều đồng nhất áp dụng nam châm từ vĩnh cửu. Nhưng bao gồm một lý do mang tính lịch sử dân tộc của tên gọi “bộ động cơ một chiều ko cổ góp” là nó được tạo thành nhằm mục tiêu loại bỏ đa số điểm yếu kém của bộ động cơ một chiều trong lúc vẫn giữ lại được tính năng mômen/vận tốc tuyến tính cùng đầy đủ ưu thế vào điều khiển và tinh chỉnh của động cơ một chiều.
Txuất xắc cho việc chuyển mạch mẫu phần ứng thực hiện chổi than cùng cổ góp thì động cơ BLDC thực hiện chuyển mạch năng lượng điện tử. Vấn đề này sa thải được những điểm yếu của tổ chức cơ cấu gửi mạch chổi than – cổ góp cơ khí, đó là hiện tượng lạ tấn công lửa cùng mài mòn. Do đó, động cơ BLDC vận động tin yêu hơn động cơ một chiều truyền thống với ít bắt buộc bảo trì. Do gồm các cuộn dây phần ứng bỏ lên trên Stator đề xuất dễ dàng dẫn nhiệt độ tự các cuộn dây ra phía bên ngoài vỏ, cũng tương tự sử dụng các cách thức làm đuối cưỡng dâm khác giả dụ bắt buộc. Vì vậy động cơ BLDC bao gồm tỷ lệ công suất to hơn hộp động cơ một chiều truyền thống lâu đời.Động cơ BLDC có không ít ưu điểm đối với động cơ một chiều truyền thống lâu đời với động cơ không đồng bộ, kia là:
- Đặc tính tốc độ/mômen tuyến tính
- Đáp ứng động nkhô nóng vị cửa hàng tính nhỏ
- Hiệu suất cao bởi thực hiện rôkhổng lồ nam châm hút từ tồn tại nên không tồn tại tổn hao đồng bên trên rôto
- Tuổi tbọn họ cao bởi vì không có chuyển mạch cơ khí
- Không tạo nhiễu Khi hoạt động
- Dải vận tốc rộng
- Mật độ công suất lớn
2. Cấu trúc nổi bật của động cơ BLDCKhác với bộ động cơ một chiều truyền thống lịch sử, động cơ BLDC thực hiện đưa mạch năng lượng điện tử cụ cho kết cấu thanh hao than và cổ góp nhằm chuyển mạch cái điện cung cấp cho các cuộn dây phần ứng. cũng có thể Gọi đó là cơ cấu tổ chức chuyển mạch tĩnh. Để có tác dụng được điều ấy, phần ứng cũng phải tĩnh. Như vậy, về khía cạnh kết cấu hoàn toàn có thể thấy rằng hộp động cơ BLDC cùng động cơ một chiều truyền thống lâu đời có sự hoán thù đổi vị trí thân phần cảm với phần ứng: phần cảm trên rôkhổng lồ với phần ứng bên trên stakhổng lồ.Như sẽ ra mắt, bộ động cơ BLDC bao gồm những cuộn dây phần ứng bỏ trên stalớn (Gọi là những cuộn dây stato) còn các nam châm từ vĩnh cửu được đặt lên rôlớn theo vô số cách thức kết cấu khác nhau
Hình: Các bộ phận chính của một bộ động cơ BLDC điển hình
Tuỳ nằm trong vào số cuộn dây stalớn ta bao gồm các một số loại động cơ BLDC một trộn, nhì trộn, tía trộn tương xứng có một cuộn dây, nhì cuộn dây, cha cuộn dây trên stakhổng lồ. Trong số đó nhiều loại hộp động cơ bố trộn được thực hiện thịnh hành hơn cả.
Trong bộ động cơ một chiều truyền thống lâu đời, thời khắc gửi mạch cái năng lượng điện thân các cuộn dây phần ứng được khẳng định một bí quyết tự nhiên và thoải mái do kết cấu với sự bố trí phù hợp thân các cặp cực trên stakhổng lồ với cơ cấu chổi than - cổ góp. Động cơ BLDC không có cơ cấu tổ chức chổi than - cổ góp bắt buộc cần được gồm các bộ phận với phương thức nhằm xác xác định trí của rôto lớn nhằm giới thiệu những biểu hiện tinh chỉnh trình từ bỏ cung cấp điện cho các cuộn dây pha cân xứng.
+ Kết cấu rôlớn của động cơ BLDC
Rôlớn của hộp động cơ BLDC có có phần lõi bằng thép với các nam châm sống thọ được gắn thêm bên trên kia theo các giải pháp khác biệt. Về cơ phiên bản có nhì cách thức thêm những nam châm hút từ mãi sau trên lõi rôto:
- Rôlớn tất cả nam châm thêm trên bề mặt lõi:
Các nam châm từ tồn tại được gắn thêm trên bề mặt lõi rôto lớn. Kết cấu này dễ dàng trong sản xuất tuy vậy không chắc chắn đề xuất thường xuyên được sử dụng trong phạm vi vận tốc mức độ vừa phải với thấp.
Hình: Rôkhổng lồ có nam châm đính bên trên bề mặt
- Rôto gồm nam châm ẩn bên phía trong lõi:
Trong lõi rôto lớn có những khe dọc trục và các thanh khô nam châm hút mãi sau được cnhát vào những khe này. Kết cấu này trở ngại vào sản xuất với đính thêm ráp, đặc biệt là Khi hiệu suất bự, nhưng lại chắc chắn cùng được áp dụng trong các áp dụng tốc độ cao.
Hình: Rôto lớn tất cả nam châm hút ẩn bên trong lõi
Trong động cơ BLDC, những nam châm hút từ lâu dài bên trên rôto tạo thành sóng ngắn hướng trung khu và phân bổ gần như dọc từ khe hsinh hoạt bầu không khí giữa stakhổng lồ với rôto.
Vật liệu có tác dụng nam châm hút từ thường thì là ferit, mặc dù túi tiền phải chăng tuy nhiên tỷ lệ sóng ngắn từ trường rẻ. Các nhiều loại nam châm được phân phối trường đoản cú các hợp kim khu đất thi thoảng bao gồm mật độ từ trường sóng ngắn cao hơn các, và cho phép tạo nên những nam châm từ tất cả tỷ lệ sóng ngắn cao trong những khi kích thước và trọng lượng rẻ. Như vậy quan trọng có ích so với những hộp động cơ năng suất bự. Nam châm được tiếp tế tự kim loại tổng hợp thi thoảng tất cả Chi phí cao cùng thường chỉ được áp dụng trong những ứng dụng thời thượng.
+ Kết cấu stalớn của động cơ BLDC
Stato lớn của hộp động cơ BLDC tất cả các lá thxay mỏng manh được xếp chặt với các cuộn dây được đặt trong số khe dọc từ mặt phía bên trong của stato. Kết cấu như thế trông y hệt như vào bộ động cơ không nhất quán.
Tuy nhiên, khác với động cơ ko đồng nhất, những cuộn dây trên stakhổng lồ của bộ động cơ BLDC được phân bổ cùng với tỷ lệ đông đảo nhau dọc từ khía cạnh trong của stato lớn.
Hình: Cách phân bổ những cuộn dây trên stato
Với sự phân bố sóng ngắn với cách phân bố các cuộn dây stalớn những điều đó, động cơ BLDC bao gồm mức độ điện cồn hình thang và tạo nên mômen lớn hơn, công nghệ sản xuất đơn giản dễ dàng hơn, tốt chi phí hơn; dẫu vậy đập mạch mômen cũng lớn hơn động cơ bao gồm mức độ năng lượng điện động hình sin.
+ Cảm đổi mới vị trí rôto
Các cảm biến vị trí rôkhổng lồ được đính thêm trên stato có trọng trách đưa thông tin về địa điểm của rôto lớn mang đến mạch điều khiển và tinh chỉnh cấp cho năng lượng điện cho các cuộn dây stalớn. Các cảm biến này sẽ được nghiên cứu kỹ rộng ở chỗ sau.
3. Sức điện đụng cảm ứng
Hình vẽ sau đây minc hoạ kết cấu dễ dàng của một động cơ BLDC với rôkhổng lồ gồm hai cực từ:
Hình: Minh hoạ kết cấu động cơ BLDC
Như sẽ phân tích ở chỗ kết cấu động cơ BLDC, ta thấy rằng tất cả sự phân bổ mọi các vòng dây ngơi nghỉ phương diện vào stakhổng lồ tương tự như sự phân bổ gần như từ trường sóng ngắn rôkhổng lồ dọc theo khe hngơi nghỉ không gian giữa stato và rôkhổng lồ. Có thể đưa sử thêm rằng sự phân bổ sóng ngắn từ trường trên trục tiếp giáp thân nhì rất từ (trục Δ1Δ2) cũng đều.
Phân tích sự ra đời sức điện cồn cảm ứng vào cuộn dây trộn A Khi rôkhổng lồ quagiống hệt như sau:
- khi góc θr thân trục trường đoản cú rôto với trục tự cuộn dây trộn A có giá trị trong khoảng trường đoản cú π/6 cho 5π/6.
Trong phạm vi này, Lúc rôto con quay theo chiều mũi thương hiệu trên hình vẽ thì cục bộ những tkhô cứng dẫn của cuộn dây pha A rất nhiều chuyển động vuông góc với 1 trừ trường những. Do kia trong mỗi tkhô giòn dẫn cảm ứng một sức năng lượng điện rượu cồn khẳng định theo biểu thức:
E0=Blv=Blrωm (2.1)
Trong đó:
B: là mật độ sóng ngắn vì các nam châm rôto lớn chế tạo ra ra
l: chiều nhiều năm của từng tkhô hanh dẫn
v: gia tốc nhiều năm của tkhô cứng dẫn khi giảm qua tự trường
ωm: vận tốc góc của rôto
r: nửa đường kính rôto
Nếu cuộn dây pha có N vòng dây, có nghĩa là tất cả 2N tkhô cứng dẫn giảm qua từ trường, thì mức độ năng lượng điện hễ tổng trong cuộn dây là:
E=2NBlrωm
Vậy Lúc tốc độ quay ko thay đổi thì mức độ năng lượng điện hễ cảm ứng là hằng số.
- lúc góc θr có giá trị trong vòng từ 5π/6 đến 7π/6.
Xem thêm: Ebook Bài Giảng Giải Phẫu Học, Bài Giảng Giải Phẫu Học _Đh Y Hà Nội
Trong phạm vi này, các tkhô cứng dẫn đã chuyển động vuông góc với 1 sóng ngắn từ trường có tỷ lệ phần đông tuy vậy bao gồm những vectơ chạm màn hình tự trái chiều nhau. Do đó sức điện cồn chạm màn hình trong các tkhô giòn dẫn cũng ngược hướng và làm bớt dần tiếp đến hòn đảo chiều sức điện cồn tổng. Tại địa chỉ θr bởi 7π/6 đang chấm dứt một bán kỳ vận động của rôkhổng lồ. Bán kỳ sau tái diễn giống như tuy nhiên với sức điện hễ vẫn đổi lốt. Phân tích giống như cho các pha còn lại ta sản xuất được những đường cong sức điện đụng pha theo địa chỉ rôto như sau
Hình: Sức điện cồn cảm ứng bên trên các cuộn dây pha
Những đối chiếu trên áp dụng với hộp động cơ mà rôlớn gồm một cặp rất cơ mà trọn vẹn tương tự đến các loại có khá nhiều cặp cực. Chỉ bao gồm một điều xem xét là lúc đó một chu kỳ cơ (một vòng xoay của rôto) đang tất cả gồm p/2 chu kỳ điện (p là số rất từ trên rôto).
Nhận thấy rằng mức độ điện rượu cồn chạm màn hình trên các trộn gồm làm ra thang với khoảng quý giá hằng số bao gồm phạm vi là 1200 năng lượng điện.
4. Nguim lý hoạt động của bộ động cơ BLDC
Điều khiển hộp động cơ BLDC bằng phương pháp chuyển mạch cái điện giữa những cuộn dây pha theo một thứ tự và vào hầu như thời điểm nhất mực.
Mômen cù được tạo nên là vì sự can dự giữa nhị trường đoản cú trường: sóng ngắn vì chưng nam châm hút rôto lớn tạo nên với sóng ngắn tổng bởi loại năng lượng điện trong các cuộn dây pha tạo nên. Xu vị trí hướng của rôlớn là quay mang lại địa chỉ làm sao cho nhì vectơ sóng ngắn tổng trùng nhau. Mômen tảo đạt cực hiếm lớn nhất là lúc nhì từ trường sóng ngắn vuông góc với nhau.
Trong quá trình vận động, tại 1 thời điểm chỉ gồm nhị cuộn dây pha được cấp cho năng lượng điện, cuộn dây đồ vật cha ko được cung cấp điện, cùng việc đưa mạch cái điện từ bỏ cuộn dây này thanh lịch cuộn dây không giống sẽ khởi tạo ra sóng ngắn con quay cùng tạo nên rôto lớn xoay theo.
bởi vậy, sản phẩm công nghệ từ gửi mạch loại năng lượng điện thân những cuộn dây pha nên căn cứ vào chiều tảo của rôto.
Thời điểm chuyển mạch loại điện trường đoản cú pha này thanh lịch trộn khác được khẳng định làm thế nào cho mômen đạt quý giá lớn số 1 và đập mạch mômen vì quá trình chuyển mạch dòng điện là bé dại tốt nhất.
Ta tất cả mômen được xác định bởi biểu thức:
Te= (eaia+ebib+ecic)/ωm
Trong đó:
ea,eb,ec: sức điện rượu cồn cảm ứng của pha A, B, C (V)
ia, ib,ic: loại điện các pha A, B, C (A)
ωm: vận tốc góc của trục Rotor (rad/s)
Để đạt được trải nghiệm trên, ta ước muốn cung cấp năng lượng điện mang lại cuộn dây vào thời điểm thế nào cho mẫu năng lượng điện trùng trộn với sức điện đụng chạm màn hình và mẫu điện cũng khá được điều chỉnh để đạt biên độ ko đổi trong khoảng gồm độ rộng 1200 điện. Nếu ko trùng trộn cùng với mức độ điện cồn thì loại năng lượng điện cũng sẽ có mức giá trị béo với tạo thêm tổn định hao bên trên stato
Việc xác minh thời khắc đưa mạch dòng điện bằng việc thống kê giám sát thẳng mức độ điện đụng chạm màn hình trộn được điện thoại tư vấn là nghệ thuật điều khiển không cảm ứng với sẽ được nghiên cứu kỹ rộng ở phần sau.
Do có mối tương tác giữa sức điện cồn chạm màn hình trộn với địa điểm của rôkhổng lồ nlỗi mô tả ở đoạn trên nên việc xác định thời khắc cấp cho năng lượng điện cho các cuộn dây còn có thể thực hiện được bằng câu hỏi xác định vị trí của rôlớn nhờ vào các cảm ứng địa chỉ.
Trong hộp động cơ BLDC áp dụng cảm biến địa chỉ cảm giác Hall (Hotline tắt là cảm biến Hall). Hiệu ứng Hall được E.H.Hall tìm ra năm 1879 cùng được biểu lộ nhỏng sau: lúc một dây dẫn năng lượng điện đặt trong một sóng ngắn từ trường, từ trường sóng ngắn đang tác động một lực lên các năng lượng điện vẫn vận động vào dây điện cùng tất cả xu thế đẩy bọn chúng qua một mặt của dây dẫn. Vấn đề này rất đơn giản hình dung lúc dây dẫn tất cả dạng tấm mỏng. Sự tích tụ những năng lượng điện ở 1 bên dây dẫn làm cho xuất hiện thêm năng lượng điện áp giữa nhị phương diện của dây dẫn. Điện áp này còn có độ lớn Tỷ Lệ với cường độ từ trường sóng ngắn và độ mạnh chiếc năng lượng điện qua dây dẫn
Động cơ BLDC bao gồm tía cảm ứng Hall được đặt lên trên stato lớn. khi các cực của nam châm hút từ bên trên rôto lớn chuyển động cho địa điểm cảm ứng Hall thì áp ra output của cảm ứng bao gồm mức xúc tích và ngắn gọn cao hoặc rẻ, tuỳ ở trong vào rất nam châm hút là N xuất xắc S. Dựa vào tổ hợp các biểu hiện súc tích của ba cảm biến nhằm xác định trình trường đoản cú và thời gian đưa mạch chiếc năng lượng điện thân những cuộn dây pha stakhổng lồ.
Thông thông thường sẽ có nhì biện pháp bố trí bố cảm ứng Hall bên trên stato lớn là bố trí lệch nhau 600 hoặc 1200 trong không khí. Mỗi bí quyết bố trí kia sẽ khởi tạo ra những tổ hợp biểu đạt logic không giống nhau khi rôto lớn xoay.
Quan cạnh bên hình bên trên ta thấy, thời khắc gửi mạch chiếc điện là thời gian mà lại một trong các ba bộc lộ cảm biến Hall biến hóa nút xúc tích và ngắn gọn. Cũng trường đoản cú hình trên thấy rằng trong một chu kỳ luân hồi điện bao gồm sáu sự gửi mức súc tích của bố cảm ứng Hall. Do kia trình tự gửi mạch này điện thoại tư vấn là trình trường đoản cú chuyển mạch sáu bước.
Việc thêm những cảm ứng Hall trên stato là một quy trình phức tạp cùng thử dùng độ đúng mực cao. Việc gắn thêm những cảm ứng Hall trên stalớn không đúng đắn đã dẫn tới những sai số lúc xác định vị trí rôkhổng lồ. Để khắc phục và hạn chế vấn đề này, một trong những hộp động cơ gồm thêm những nam châm phụ trên rôto để ship hàng đến việc xác định vị trí rôto lớn. Các nam châm hút từ phụ này được gắn nhỏng các nam châm hút bao gồm cơ mà nhỏ dại hơn và hay được thêm trên phần trục rôkhổng lồ nằm quanh đó các cuộn dây stakhổng lồ nhằm một thể đến việc hiệu chỉnh. Kết cấu như vậy y như tổ chức cơ cấu chổi than - cổ góp vào bộ động cơ một chiều truyền thống lâu đời. Từ khóa: Xe năng lượng điện, xe hơi điện việt nam, electric vehicles, electric car
