Studiul unui Motor BLDC

Roboi

7GeneralitatiVariante constructiveProiectareControlul motoruluiAsezarea infasurarilor2Primul motor BLDC a fost introdus n 1962 de T.G. Wilson i T.H. Trickey

Cel mai mic motor BLDC are 1.83 mm diametru, o greutate de 0,5 grame i o vitez de rotaie de 36000 rot/min ?

Cele mai multe motoare brushless se folosesc n modelism i calculatoare?tiai c...

3Electrocasnice

8La motorul de c.c. standard cmpul magnetic este constant n stator, polii rotorici schimbndu-i polaritatea datorit comutaiei pentru a produce o rotaie constant.

nfurrile statorice ale unui motor de inducie de c.a. sunt distribuite n jurul statorului pentru a produce o distribuie aproape sinusoidal. Cnd o tensiune tri-fazat este aplicat nfurrilor se pro-duce un cmp magnetic rotitor.

Generalitati

11La motorul de cc. fr perii cmpul magnetic rotoric este fix. Comutaia cmpului magnetic n polii statorici este realizat electronic, obinndu-se astfel cmpul magnetic rotativ.

BLDC este o combinaie dintre DC motor i AC inducie, o construcie inversat a motorului cu perii sau este n esen un motor sincron autocondus, cmpul magnetic statoric i cel rotoric rotindu-se cu aceeai vitez unghiular.

Generalitati12Principiul de functionareNSSenzori de cmp magneticPiesa polar(miezul polului)Rotor cu magnei permaneni13

NCum funcioneaz ?

14

N

NCum funcioneaz ?

N

15Traductori de sens,poziia nfurrilor

Circuit decodorCircuitul de comand cu senzori Hall16Comanda cu ajutorul tensiunii contraelectromotoareMagnetii se deplaseaza prin dreptul celor 3 bobine de faza-> creeaza o legatura mai mare de flux cu fiecare bobina

Rezulta astfel ca tensiunea contraelectromotoare este proportionala cu viteza de schimbare a fluxului , in raport cu timpul sau pozitia rotorului.

Important in citirea acestei tensiuni este designul statorului si al infasurarii, dar cheia este numarul de crestaturi pe pol pe faza.17Conceptul de cupluFora de rotaiedistana pe care este aplicat-magnei mai puternici-curent mai mare-creterea mrimii magneilor1819

Flux radial, axial si liniar

Variante constructive pentru rotor20

Variante constructive pentru stator21Numai anumite combinaii de poli magnetici i crestturi statorice ndeplinesc condiiile de bobinare.Asezarea infasurarilorPentru motoarele trifazate numrul de crestturi trebuie s fie un multiplu de 3.Pentru motoarele trifazate, fiecare din cele 3 faze trebuie s produc o tensiune indus de aceeai amplitudine i form. Mai important este ca fiecare faz s fie defazat fa de celelalte cu 120 grade.Cnd aceste 3 criterii sunt ndeplinite nseamn c nfurarea este echilibrat.22Scopul aezrii nfurrilor este plasarea bobinelor care au pasul S n perechile de crestturi n aa fel nct unghiul dintre mijloacele bobinelor sa fie ct mai aproape de 0 sau 180 grade electrice.

23

Bobinele care se afla la zero grade sunt bobinate ntr-un sens iar bobinele care sunt aproape de 180 sunt bobinate n sens contrar deoarece cmpul magnetic este opus la 180 grade electrice.

Asezarea infasurarilorBobina123456789101112131415Unghiul04896144192240288336384432480528576624672Intrare123456789101112131415Ieire456789101112131415123Exemplu motor cu 4 poli si 15 crestaturi24

25Bobina123456789101112131415Unghiul04896144-168-120-72-242472120168-144-96-48Bobina123456789101112131415Unghiul048-84-361260-72-242472-60-123684-48Exemplu motor cu 4 poli si 15 crestaturi26Bobina151298Unghiul012-1224-24Intrare181598Iesire45121211

Faza AAnaliza unui motor BLDC

4 magnei8 magnei27 Rotor cu4 magneiDistribuia nfurrilor Rotor cu8 magnei2829Bobina NumarulBobina UnghiulFaza AFaza BFaza CIntrareIesireIntrare IesireIntrareIesire10123423204567563078910894010111211112Bobina NumarulBobina UnghiulFaza AFaza BFaza CIntrareIesireIntrare IesireIntrareIesire10145836201105231230741189640710112912Distribuia nfurrilorSeciunea transversal a structurii de discretizare4 magnei8 magnei

30Distribuia liniilor de cmp n regim de generator

4 magnei8 magnei314 magnei8 magneiDistribuia liniilor de cmp n regim de motor

32Distribuia spectral4 magnei8 magnei

33

Back EMF4 magnei8 magnei

34Descompunerea armonicilor4 magnei8 magnei

35Inducia n ntrefier4 magnei8 magnei

36Descompunerea armonicilor din ntrefier4 magnei8 magnei

37Prezentare practicCazul 1Cnd magneii se apropie de dispozitivul reed, cele 2 contacte din interiorul tubului se magnetizeaz i nchid circuitul.Acest lucru face ca electromagnetul s imping magnetul din faa lui.

n momentul n care magnetul se deplaseaz, dispozitivul reed deschide circuitul, lucru care ntrerupe electromagnetul.Magnetul continu s se roteasc din inerie pn cnd un magnet ajunge n faa dispozitivului reed i nchide iar circuitul.

38Cnd magnetul 1 se apropie de senzorul Hall acesta transmite un semnal la baza tranzistorului de putere, deschizndu-l i permind prin colector un curent mai mare s treac prin electromagnet. Acesta mpinge magnetul 3 din faa sa.

n timp ce rotorul se mic, magnetul 1 nu mai afecteaz senzorul, tranzistorul oprind astfel alimentarea electromagnetului.

Rotorul i continu micarea datorit ineriei, pn cnd magnetul 2 intr n raza de aciune a senzorului i cele prezentate mai sus se repet.Prezentare practic.Cazul 2

39

Tipuri de variante constructiveAlturat sunt prezentate tipurile de variante constructive ncercate pentru a ajunge la cea final.

Clasificare:-1 senzor, 1 bobin, 4 magneisau mai muli magnei-1 senzor, 2 bobine, 4 magnei *bobinele la 90 grade *bobinele la 180 grade-1 senzor, 2 bobine cu polariti diferite, 4 sau mai muli magnei

40Motorul de cc. cu periiMotorul de cc. fr perii cu magnei permaneniMotorul sincron cu magnei permaneniMotorul de induciePuncte forteControl uor realizabilCaracteristici cuplu-curent liniareRiplu de cuplu sczutInducie i cuplu mare n comparaie cu coeficientul de inerieBun disipare a cldurii-> capaciti de funionare peste nominal Cuplu mare pe un volum datOperare la viteze ridicateFiabilCuplu netedEficien ridicatCuplu mare pe un volum datBun disipare a cldurii-> capaciti de funionare peste nominal Fiabil

Comportament dinamic excelent folosindu-se control adecvatOperare la viteze ridicatePre redus i construcie simplFiabilPuncte slabeFiabilitate sczutNecesit ntreinereCapacitti sczute de suprancrcarePreulRiplu de cupluPericol de demagnetizareSlbirea cmpului mic

PreulPericol de demagnetizareSlbirea cmpului mic

Control complicatEficien redus cu ncrcare sczut41Dimensiuni reduse (cel mai mic sub un gram)Eficien mai mare (pierderi n fier mici)Viteze mai mari (peste 100.000 rpm)ntreinere mai rar (datorit lipsei periilor)Inerie redusCuplu mare la pornire (rspuns rapid la poziia axului)Viteze reglabileCaracteristica vitez-cuplu liniar Consum mic de energie

tiai c un brushless poate funciona fr ntreinere pn la 10 000 ore?Concluzii42