Как выбрать подходящий двигатель BLDC

Бесщеточные двигатели постоянного тока(BLDC) широко используются в промышленной автоматизации, автомобилестроении, медицинском оборудовании, искусственном интеллекте и других отраслях из-за их длительного срока службы, низкого уровня шума и высокого крутящего момента. BLDC бывают самых разных размеров и типов, и на практике мы необходимо выбрать правильный двигатель BLDC, отвечающий требованиям к производительности приложения. В этом блоге компания SIT расскажет, как правильно выбрать двигатель BLDC для вашего применения.

 

1. Выберите правильный тип двигателя BLDC.

По конструкции бесщеточные двигатели постоянного тока можно разделить на два типа: с внутренним бегуном и с внешним бегунком. По сути, они работают по одному и тому же принципу, но имеют разные преимущества и ограничения. В двигателях Inrunner BLDC статор (неподвижный элемент) расположен снаружи, а ротор (вращающийся элемент) внутри, при этом ротор вращается внутри статора. Двигатели Outrunner BLDC имеют противоположную конструкцию: статор расположен внутри, ротор снаружи, а внешний ротор вращается вокруг статора в центре. Для сравнения, бесщеточные двигатели с внутренним бегуном меньше в диаметре и работают быстрее, что делает их более подходящими для высокоскоростных применений, в то время как бесщеточные двигатели с внешним бегунком имеют больший диаметр и лучшее рассеивание тепла, что облегчает использование крутящего момента на низкой скорости и подходит для низких скоростей. -скоростные приложения.

 

 

В зависимости от наличия датчиков двигатели BLDC также делятся на двигатели BLDC с датчиками и двигатели BLDC без датчиков. Выбор между ними обычно зависит от стоимости. Бездатчиковые двигатели все чаще используются в таких устройствах, как недорогие двигатели с регулируемой скоростью, такие как вентиляторы, компрессоры холодильников, кондиционеры и садовые инструменты. Однако приложения, требующие высокого крутящего момента при запуске, такие как электрические инструменты, такие как электронные велосипеды и электровелосипеды, требуют использования двигателей с датчиками.

 

Кроме того, с точки зрения материалов мы отдаем приоритет ферритовым двигателям BLDC с высоким КПД, низкой ценой и низким ростом температуры. Двигатели Alnico BLDC или двигатели BLDC из редкоземельных металлов следует рассматривать только в случае строгих требований к производительности, небольших размеров и высокой температуры окружающей среды.

 

2. Ключевые параметры производительности для выбора двигателя

При выборе бесщеточного двигателя постоянного тока параметры являются одним из наиболее важных факторов выбора. Среди них тремя наиболее важными параметрами производительности являются крутящий момент, скорость и мощность.

 

2.1 Крутящий момент

Проще говоря, крутящий момент двигателя — это величина вращательной силы двигателя, которая отражает нагрузочную способность двигателя: чем выше крутящий момент, тем большую нагрузку может выдержать двигатель и тем лучше будут его характеристики.

 

Однако на практике нам необходимо учитывать максимальный крутящий момент, необходимый для применения, который можно получить путем сложения крутящего момента двигателя, момента инерции и трения. Кроме того, существуют некоторые дополнительные факторы, влияющие на максимальный требуемый крутящий момент, например, сопротивление воздуха в воздушном зазоре и т. д., которые требуют запаса крутящего момента не менее 20%.

 

В дополнение к максимальному требуемому крутящему моменту необходимо также учитывать квадратичный крутящий момент (RMS) двигателя. Среднеквадратичное значение можно аппроксимировать как непрерывный выходной крутящий момент, необходимый для фактического применения. Он определяется рядом факторов: максимальным крутящим моментом, моментом нагрузки, моментом инерции, ускорением, замедлением и временем работы.

 

2.2 Скорость вращения

Скорость вращения двигателя тесно связана с применением, например, скорость вращения двигателя напрямую определяет скорость полета дрона. Поэтому при выборе двигателя обязательным фактором является частота вращения.

 

Скорость двигателя представлена ​​значением KV, KV — количество оборотов на вольт или об/мин/В, которое указывает, сколько раз двигатель будет вращаться на вольт. Максимальную скорость (об/мин) двигателя можно определить, просто умножив значение KV на напряжение аккумулятора.

 

Об/мин=КВ * В (напряжение питания)

 

Согласно формуле, скорость бесщеточного двигателя теоретически линейно связана с напряжением. Значение KV — это величина, на которую увеличивается частота вращения двигателя при каждом увеличении напряжения на вольт. Если напряжение увеличивается, двигатель вращается быстрее.

 

Типичные электронные велосипеды вращаются со скоростью несколько сотен об/мин, а электронные транспортные средства — немного выше, до нескольких тысяч или даже десятков тысяч об/мин. Если требуется очень низкая выходная скорость, необходимо подумать, стоит ли сочетать ее с редуктором и с каким редуктором.

 

Кроме того, в некоторых условиях применения нам также необходимо учитывать диапазон регулировки скорости. Например, требования к скорости фена заключаются в том, чтобы разница между максимальной и средней скоростью была небольшой, то есть диапазон скоростей двигателя был небольшим; в то время как в некоторых системах двухточечного позиционирования, таких как конвейерные ленты и системы роботизированных манипуляторов, требуются двигатели с большим диапазоном скоростей.

 

2.3 Мощность

Мощность двигателя следует выбирать в соответствии с мощностью, необходимой для используемого оборудования, и стараться запустить двигатель при номинальной нагрузке. При выборе следует учитывать следующие два момента.

 

Если мощность двигателя выбрана слишком маленькой, это приведет к перегрузке двигателя в течение длительного периода времени, что приведет к явлениям нагрева двигателя, вибрации, падению скорости, ненормальному звуку и т. д. В серьезных случаях двигатель даже сгорят.

 

Если мощность двигателя выбрана слишком большой, его выходная механическая мощность не может быть полностью использована, а коэффициент мощности и эффективность не высоки, что не только вредно для пользователя и сети, но и приводит к пустой трате энергии.

 

Поэтому очень важно выбрать двигатель разумной мощности в соответствии с потребностями применения. Выбрать двигатель мы можем, воспользовавшись формулой расчета значений трех параметров: мощности, крутящего момента и скорости.

 

Мощность (Вт)=Скорость (об/мин) * Крутящий момент (Нм) / 9,55

 

Например, если вы хотите выбрать двигатель мощностью 120Вт, как вы это сделаете? Во-первых, вы можете проверить частоту вращения, а затем проверить, какой крутящий момент требуется нагрузке. Например, если скорость составляет 3000 об/мин, а крутящий момент составляет всего 0,3 НМ, согласно приведенной выше формуле, Вт=об/мин*НМ/9.55=90, т. е. максимальная мощность подтверждена как 90 Вт. , то выбор двигателя мощностью 100 Вт подойдет. Однако, если среда применения суровая или время непрерывной работы больше, вы можете выбрать мощность 125 Вт, запас будет немного больше и безопаснее.

 

В дополнение к трем вышеуказанным основным параметрам, в зависимости от требований применения, может также потребоваться учитывать напряжение двигателя, ток, водонепроницаемость и т. д.

 

2.4 Напряжение

 

Номинальное напряжение двигателя постоянного тока указывает на наиболее эффективное напряжение для работы. Необходимо убедиться, что подаваемое приложением напряжение соответствует номинальному напряжению двигателя; если напряжение слишком мало, двигатель не будет работать, а слишком большое напряжение приведет к короткому замыканию обмоток, что приведет к потере мощности или полному повреждению двигателя.

 

2,5 ток

Ток — это мощность, приводящая в движение двигатель, и слишком большой ток может повредить двигатель. Для двигателей постоянного тока важны рабочий ток и ток опрокидывания. Рабочий ток — это средний ток, который двигатель должен потреблять при типичном крутящем моменте. Ток опрокидывания создаст достаточный крутящий момент для запуска двигателя при остановке или скорости 0 об/мин.

 

2.6 Класс водонепроницаемости

 

Степень защиты бесщеточного двигателя обозначается IP плюс цифра. Чем выше цифра, тем выше степень водонепроницаемости.

 

3. Определите цели приложения

 

Для разных применений бесщеточные двигатели постоянного тока будут иметь разную конструкцию и методы привода, что делает выбор очень сложным. Чтобы упростить выбор двигателя, нам необходимо определить основные требования в зависимости от его использования.

 

Нет	Основная область применения	Примеры применения	Требования
1	Индустриальная автоматизация	Промышленные роботы, большие промышленные потолочные вентиляторы, большие промышленные водяные насосы.	Высокий пусковой момент, простая конструкция, низкая цена, высокая надежность, простота обслуживания и т. д.
2	Машина	Приводной двигатель, сиденье с электроприводом, стеклоподъемники с электроприводом, зеркала с электроприводом, водяной насос, топливный насос и т. д.	Сверхвысокая скорость, небольшой вес, широкая регулировка.
3	Электрический инструмент	Сверлильные станки, циркулярные пилы, шлифовальные станки, маятники	Высокая мощность, высокая скорость и т. д.
4	Медицинское реабилитационное оборудование	Аппараты искусственной вентиляции легких, медицинские кровати, электрические инвалидные коляски, массажные кресла и т. д.	Широкий диапазон регулировки, небольшой размер, длительный срок службы, низкий уровень шума и т. д.
5	Бытовой прибор	Холодильник, стиральная машина, сушилка, пылесос, потолочный вентилятор и т. д.	низкая мощность и т. д.
6	Средства личной гигиены	Фены, косметические приборы, щипцы для завивки. и т. д.	Высокий уровень изоляции, низкий уровень шума, хорошее рассеивание тепла и т. д.
7	Садовые инструменты	газонокосилки, воздуходувки, электрические секаторы. и т. д.	Высокая мощность и длительная продолжительность и т. д.
8	другой	дроны, велорикши и машины видеонаблюдения. и т. д.	Зависит от ситуации

 

Выбор BLDC — это процесс всестороннего анализа системы, который требует балансировки всех аспектов выбора двигателя в соответствии с требованиями применения. СИТ является одним изПоставщики двигателей BLDCв Китае. У нас есть опытная команда инженеров, которая поможет вам найти лучшее решение для ваших приложений. Если у вас есть какие-либо требования к двигателю, пожалуйста, свяжитесь с нами.