Обновлено в июне 2020 года. || Бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) — это двигатели постоянного тока, которые используют магниты вместо щеток и коммутатор для переключения. Преимущество этого заключается в том, что они не подвержены износу щеток, но недостаток заключается в том, что они нуждаются в электронной коммутации тока и фазы.

Вкратце, бесщеточные двигатели постоянного тока работают как двигатели с шунтирующей обмоткой, но магнитное поле создается магнитным потоком, а не током, проходящим через обмотку. Постоянные магниты изготовлены из редкоземельных элементов, таких как неодим с высокой энергией, которые генерируют магнитное поле.

Обратите внимание, что существуют некоторые оговорки в соглашении об именовании: Существуют двигатели постоянного тока с постоянными магнитами (ПМ)с кистями (формомеханическая коммутация), и в некоторых источниках эти двигатели называются двигателями постоянного тока (PMDC).

Кроме того, двигатели, называемые бесщеточными двигателями постоянного тока, имеют постоянные магниты, таким образом, технически это синхронные двигатели PM, работающие от сети переменного тока (хотя и через шину постоянного тока и электронную схему инвертора). Другими словами, это соглашение об именовании просто указывает на то, что 1) эти двигатели не работают напрямую от сети переменного тока и 2) двигатели (с соответствующими приводами) могут заменить щеточные двигатели постоянного тока (в паре с приводами) в системах с замкнутым контуром.

Из-за этой формальности некоторые инженеры утверждают, что термин “бесщеточный двигатель постоянного тока” является неправильным и что отрасль должна уйти из употребления.

Большинство двигателей постоянного тока с постоянными магнитами обеспечивают мощность в несколько лошадиных сил, хотя растет и число других применений. Выходной крутящий момент пропорционален току якоря (ротора) в диапазоне оборотов двигателя.

Двигатели PM меньше, легче и экономичнее в эксплуатации, чем многие другие щеточные двигатели.

Хотя существуют бесщеточные двигатели постоянного тока с магнитами якоря (статора) (которые питаются током, подаваемым на ротор через коллектор), гораздо более распространены двигатели с магнитами ротора. У них есть двигатели с магнитным полем ротора, которые формируют магнитное поле, действующее подобно двигателям с шунтирующим заводом. В условиях постоянно падающей стоимости электроники современные системы с электродвигателями на постоянных магнитах зачастую обходятся дешевле, чем аналогичные системы с электродвигателями щеток.

Прочтите соответствующую статью, в которой подробно описывается влияние количества полюсов и элементов управления: Моторные породы отличаются умом, связью и компактностью

Прочтите соответствующую статью:Что такое двигатели постоянного тока и как различаются их определения? Краткое техническое описание для инженеров

Все двигатели постоянного тока генерируют магнитное поле либо с помощью электромагнитных обмоток, либо с помощью постоянных магнитов. Якорь, который часто представляет собой моток проводов, помещается между северным и южным полюсами магнита. Когда ток протекает через якорь, поле, создаваемое якорем, взаимодействует с магнитным полем магнитов и в конечном итоге создает крутящий момент и, следовательно, движение.

Для систем управления движением наиболее распространенными типами двигателей постоянного тока являются щеточные двигатели постоянного тока и бесщеточные двигатели с постоянными магнитами.

Прочтите соответствующую статью:Лучшие способы коммутации блоков питания



В электродвигателе постоянного тока с щеточным приводом магнит выполняет роль статора. Якорь встроен в ротор, а коммутатор переключает ток. Функция коммутатора заключается в передаче тока от неподвижной точки к вращающемуся валу. Электродвигатели постоянного тока с матовой головкой генерируют крутящий момент непосредственно от источника постоянного тока, подаваемого на двигатель, с помощью внутренней коммутации, неподвижных постоянных магнитов и вращающихся электромагнитов.

Электродвигатели постоянного тока с щеточным приводом, как правило, имеют низкую начальную стоимость и простое управление частотой вращения. Однако у них есть некоторые недостатки. В определенные периоды во время вращения электродвигателя постоянного тока коллектор должен переключать ток на противоположный, что приводит к сокращению срока службы двигателя из-за образования дуги и трения. Следовательно, электродвигатели постоянного тока с щеточным приводом требуют более тщательного технического обслуживания, например, частой замены пружин и щеток, по которым проходит электрический ток, а также замены или очистки коллектора. Эти компоненты важны для передачи электроэнергии снаружи двигателя к обмоткам вращающейся катушки ротора внутри двигателя.

С другой стороны, двигатели постоянного тока отказываются от механической коммутации в пользу электронной Это устраняет механический износ, связанный с двигателями постоянного тока с щеточным приводом.

В двигателях постоянного тока постоянный магнит расположен в роторе, а катушки — в статоре. Обмотки катушек создают вращающееся магнитное поле, поскольку они электрически отделены друг от друга, что позволяет включать и выключать их. Коммутатор постоянного тока не подает ток на ротор. Вместо этого поле постоянного магнита ротора перемещается по вращающемуся статору, создавая поле ротора.

Успешное переключение зависит от точных данных о положении ротора, часто получаемых с помощью магнитного датчика с эффектом Холла, который также позволяет отслеживать частоту вращения и крутящий момент.

Двигатели постоянного тока BLDC имеют ряд преимуществ перед своими аналогами с щеточным приводом. По сравнению с двигателями постоянного тока с щеточным приводом, Двигатели постоянного тока более эффективны в основном за счет устранения трения со стороны щеток. Они также более надежны и, как правило, имеют более длительный срок службы. Отказ от щеток также означает снижение уровня электромагнитных помех и отсутствие искрения при контакте щеток с коллектором.

В некоторых серводвигательных системах используются бесщеточные двигатели постоянного тока вместо двигателей других типов (либо бесщеточный двигатель постоянного тока, либо двигатель переменного тока, такой как асинхронный двигатель).

Двигатели постоянного тока BLDC используются во всем — от маломощных приложений, таких как потребительские товары, до мощных приложений в электромобилях и промышленном оборудовании.