DC fırçasız motorların yapısı ve temel prensipleri

Fırçasız DC Motora (BLDC) Genel Bakış

DC motorların ana avantajları, iyi hız düzenlemesi ve başlatma özellikleri, büyük kilitli rotor torku ve çeşitli sürüş cihazlarında ve servo sistemlerde yaygın olarak kullanılmasıdır. Ancak DC motorların hepsinde fırçalar ve komütatörler bulunur ve bunlar arasında oluşan kayan mekanik kontak motorun doğruluğunu, performansını ve güvenilirliğini ciddi şekilde etkiler. Oluşan kıvılcımlar radyo parazitine neden olabilir. Elektrik motorlarının ömrünü kısaltan komütatör fırça cihazı, DC motorların yapısını karmaşık, gürültülü ve bakımı zor hale getirir. Uzun zamandır insanlar fırça ve komütatör cihazları gerektirmeyen DC motorlar arıyorlar.

Elektronik teknolojisinin hızla gelişmesi ve çeşitli yüksek güçlü elektronik cihazların yaygınlaşmasıyla bu istek yavaş yavaş gerçekleşmiştir. Bu bölümde tanıtılacak olan fırçasız DC motor, fırçaların ve komütatörlerin yerine elektronik anahtar devreleri ve konum sensörleri kullanır, bu da bu motorun bir DC motor özelliklerine sahip olmasını sağlar. Aynı zamanda basit yapı, güvenilir çalışma ve AC motorların uygun bakımı gibi avantajlara da sahiptir; Hızı artık mekanik komütasyonla sınırlı değil ve eğer yüksek hızlı rulmanlar kullanılırsa dakikada birkaç yüz bin devirlik hızlarda da çalışabilir.

Fırçasız DC motorlar (BLDC'ler), genel DC motorlar, servo motorlar ve tork motorları dahil olmak üzere geniş bir uygulama alanına sahiptir. Özellikle gelişmiş elektronik ekipmanlar, robotlar, havacılık teknolojisi, CNC cihazları, tıp ve kimya endüstrileri ve diğer yüksek teknoloji alanları için uygundurlar. Fırçasız DC motorlar, elektronik devreleri motorlarla bütünleştirir ve motor teknolojisinin güncellenmesini ve daha hızlı gelişmesini teşvik edecek ileri elektronik teknolojiyi motor alanına uygular.

2. BLDC yapısı ve temel çalışma prensibi

BLDC, bir tür kendi kendini kontrol eden değişken frekanslı sabit mıknatıslı senkron motordur; bu, statoru ve rotoru tarafından üretilen manyetik alanın aynı frekansta olduğu anlamına gelir, bu nedenle BLDC, sıradan endüksiyon motorlarının frekans farkı fenomenini üretmez. Tek fazlı, 2-fazlı ve 3-fazlı motorlar arasında BLDC'de farklılıklar vardır ve farklı faz türleri, stator bobini sargılarının sayısını belirler. Burada en yaygın olarak kullanılan 3-faz BLDC'ye odaklanacağız.

2.1 STATOR

BLDC statoru, Şekil 2.1.1'de gösterildiği gibi, her yuvada sarımı oluşturan belirli sayıda bobin ile lamine edilmiş ve eksenel olarak damgalanmış çok sayıda silikon çelik sacdan yapılmıştır. Geleneksel olarak, bir BLDC'nin statoru bir endüksiyon motorunun statoruna benzer, ancak stator sargılarının dağıtımında belirli farklılıklar vardır. Çoğu BLDC statorunda, her biri belirli bir şekilde içten bağlanmış çok sayıda çelik sacdan oluşan, yıldız şeklinde düzenlenmiş üç sargı bulunur. Çift numaralı sargılar stator etrafında çift numaralı manyetik kutuplar oluşturacak şekilde dağıtılır. Arka elektromotor kuvvetle ilgili dikkat edilmesi gereken bir diğer nokta, farklı sargıların faz akımlarının da trapezoidal ve sinüzoidal dalga formları sergilemesidir. Sinüzoidal sargıların düzgün dalga şekilleri nedeniyle trapez sargılara göre nispeten düzgün çalıştığı düşünülebilir. Bununla birlikte, daha fazla sargının varlığından dolayı, sinüzoidal sargılar, trapez sargılara kıyasla bakır telde daha yaygın olarak kullanılır. Farklı uygulama voltajları nedeniyle ihtiyaca göre farklı voltaj aralıklarına sahip fırçasız motorları tercih edebilmekteyiz. Uygulama gerilimi 48V ve altında olan motorlar otomobillerde, robotlarda, küçük robot kollarında ve diğer alanlarda kullanılabilir. 100V ve üzeri gerilim aralığına sahip motorlar, özel cihazlarda, otomatik kontrolde ve endüstriyel üretim alanlarında kullanılabilir.