Історія двигунів почалася з відкриттям електромагнітних явищ на початку 19 століття і поступово стала однією з найважливіших електронних систем індустріальної епохи. З розвитком технології інженери та техніки винайшли багато типів двигунів, включаючи двигуни постійного струму (DC), асинхронні двигуни та синхронні двигуни.
Як тип синхронного двигуна з постійним магнітом (PMSM), безщіточні двигуни мають довгу історію. Однак у перші дні, через труднощі запуску та зміни швидкості, він не мав широкого використання, за винятком промислових застосувань із дорогими механізмами керування. Однак останніми роками з удосконаленням потужних постійних магнітів і підвищенням обізнаності людей про енергозбереження безщіточні двигуни швидко розвиваються в різних сферах.
Різниця між щітковими двигунами постійного струму та безщітковими двигунами
Щітковий двигун постійного струму (зазвичай його називають двигуном постійного струму) має хорошу керованість, високу ефективність і легку мініатюризацію. Це найбільш часто використовуваний тип двигуна. У порівнянні зі щітковим двигуном постійного струму безщітковий двигун не потребує щіток і комутаторів, тому він має тривалий термін служби, простий в обслуговуванні та має низький рівень шуму при роботі. Крім того, він не тільки має високу керованість двигуна постійного струму, але також має високий ступінь структурної свободи та його легко вбудовувати в обладнання. Завдяки цим перевагам застосування безщіткових двигунів поступово розширюється. В даний час він широко використовується в промисловому обладнанні, оргтехніці та побутовій техніці.
Умови роботи безщіткових двигунів
Коли безщітковий двигун працює, постійний магніт спочатку використовується як ротор (обертова сторона), а котушка використовується як статор (фіксована сторона). Потім схема зовнішнього інвертора контролює перемикання струму на котушку відповідно до обертання двигуна. Безщітковий двигун використовується разом із схемою інвертора, яка визначає положення ротора та вводить струм у котушку відповідно до положення ротора.
Існують три основні методи визначення положення ротора: один — визначення струму, що є необхідною умовою для керування, орієнтованого на магнітне поле; другий — датчик Холла, який використовує три датчики Холла для визначення положення ротора через магнітне поле ротора; третій – це визначення індукованої напруги, яке визначає положення ротора через індуковану зміну напруги, спричинену обертанням ротора, що є одним із методів визначення положення індуктивного двигуна.
Існує два основних способи керування безщітковими двигунами. Крім того, існують деякі методи керування, які потребують складних розрахунків, наприклад векторне керування та керування слабким полем.
Привід квадратної хвилі
Відповідно до кута повороту ротора перемикається стан перемикання силового елемента схеми інвертора, а потім змінюється напрямок струму котушки статора, щоб обертати ротор.
Привід синусоїди
Ротор обертається шляхом визначення кута повороту ротора, генерування трифазного змінного струму зі зсувом фази на 120 градусів у схемі інвертора, а потім зміни напрямку струму та розміру котушки статора.
Безщіточні двигуни постійного струму в даний час широко використовуються в різних галузях, включаючи побутову техніку, автомобільну електроніку, промислове обладнання, офісну автоматизацію, роботів і портативну побутову електроніку. У майбутньому, з постійним прогресом технології двигунів, застосування безщіткових двигунів постійного струму матиме ширший простір розвитку.
