Як влаштований безщітковий двигун

Робота безщіткового електродвигуна ґрунтується на електричних приводах, створюють обертове магнітне поле. В даний час існує кілька типів пристроїв, що мають різні характеристики. З розвитком технологій і використанням нових матеріалів, що відрізняються високою коерцитивною силою і достатнім рівнем магнітного насичення, стало можливим отримання сильного магнітного поля і, як наслідок, вентильних конструкцій нового виду, в яких відсутня обмотка на роторних елементах або стартері. Велике поширення перемикачів напівпровідникового типу з високою потужністю і прийнятною вартістю прискорило створення подібних конструкцій, полегшило виконання і позбавило від безлічі труднощів з комутацією.

Принцип роботи

Збільшення надійності, зменшення ціни і більш просте виготовлення забезпечується відсутністю механічних комутаційних елементів, обмотки ротора і постійних магнітів. При цьому підвищення результативності можливо завдяки зменшенню втрат тертя в колекторної системи. Безщітковий двигун може функціонувати на змінному або безперервному струмі. Останній варіант відрізняється помітним схожістю з колекторними двигунами. Його характерною особливістю є формування магнітного обертового поля та застосування імпульсного струму. В його основі присутній електронний комутатор, з-за чого підвищується складність конструкції.

Обчислення положення

Генерування імпульсів відбувається в керуючій системі після сигналу, що відображає положення ротора. Від стрімкості обертання двигуна безпосередньо залежить ступінь напруги і подачі. Датчик в стартері визначає положення ротора і подає електричний сигнал. Разом з магнітними полюсами, що проходять поруч з датчиком, змінюється амплітуда сигналу. Також існують бездатчиковие методики встановлення положення, до їх числа відносяться точки проходження струму і перетворювачі. ШІМ на вхідних затискачах забезпечують збереження змінного рівня напруги і управління потужністю.


Для ротора з незмінними магнітами підведення струму необов'язково, завдяки чому відсутні втрати в обмотці ротора. Безщітковий двигун для шуруповерта відрізняється низьким рівнем інерції, забезпечуваним відсутністю обмоток і механізованого колектора. Таким чином з'явилася можливість використання на високих швидкостях без іскріння та електромагнітного шуму. Високі значення струму і спрощення розсіювання тепла досягаються розміщенням нагріваючих ланцюгів на статорі. Варто також відзначити наявність вбудованого електронного блоку на деяких моделях.

Магнітні елементи

Розташування магнітів може бути різним у відповідності з розмірами двигуна, приміром, на полюсах або по всьому ротору. Створення якісних магнітів з більшою потужністю можливо завдяки використанню неодиму в поєднанні з бором і залізом. Незважаючи на високі показники експлуатації, безщітковий двигун для шуруповерта з постійними магнітами володіє деякими недоліками, в їх числі втрата магнітних характеристик при високих температурах. Але вони відрізняються більшою ефективністю та відсутністю втрат порівняно з машинами, в конструкції яких є обмотки.
Імпульси інвертора визначають швидкість обертання механізму. При незмінній частоті живильної робота двигуна здійснюється з постійною швидкістю в розімкнутій системі. Відповідно, швидкість обертання змінюється в залежності від рівня живильної частоти.

Характеристики

Вентильний електродвигун працює в установлених режимах і має функціонал щіткового аналога, швидкість якого залежить від прикладеної напруги. Механізм володіє безліччю достоїнств:

відсутність змін при намагнічуванні і витоку струму;

відповідність швидкості обертання і самого обертального моменту;

швидкість не обмежується відцентровою силою, що впливає на колектор і роторну електрообмотку;

немає необхідності в комутаторі і обмотці збудження;

використовувані магніти відрізняються невеликою вагою і компактними розмірами;

високий момент сили;

енергонасиченість та ефективність.

Використання

Безщітковий двигун постійного струму з постійними магнітами зустрічається в основному в пристроях з потужністю більше 5 кВт. У більш потужної апаратури їх застосування нераціонально. Також варто відзначити, що магніти в двигунах даного типу відрізняються особливою чутливістю до високих температур і сильним полів. Індукційні та щіткові варіанти позбавлені таких недоліків. Двигуни активно використовуються в електричних мотоциклах, автомобільних приводах завдяки відсутності тертя в колекторі. Серед особливостей потрібно виділити рівномірність обертаючого моменту і струму, що забезпечує зниження акустичного шуму.