Een inleiding tot de BLDC-motor

Wat is een BLDC-motor?

BLDC-motor, wat het acroniem is van borstelloze gelijkstroom-elektromotor, is een type synchrone motor die wordt aangedreven door gelijkstroom via de schakelende voeding of omvormer die de stroom van gelijkstroom naar wisselstroom overbrengt om elke fase in een gesloten regelsysteem. De motor is ook bekend als BL-motor, elektronisch gecommuteerde motor, EC-motor en synchrone DC-motoren. Zowel de omvormer als de schakelende voeding zijn vermogenselektronische apparaten die de gelijkstroom kunnen wijzigen en overdragen naar wisselstroom.

BLDC-motoren leveren pulsen, wat verwijst naar een korte uitbarsting van gelijkstroom met een abrupte opkomst en verval, tot de motorwikkelingen die de loopsnelheid en het koppel van BLDC-motoren regelen. Borstelloze gelijkstroom-elektromotoren vervingen het ontwerp van borstels, of commutators, die werden gebruikt in een verscheidenheid aan conventionele elektromotoren.

De voordelen van borstelloze gelijkstroom-elektromotoren ten opzichte van conventionele geborstelde elektromotoren zijn onder meer hoge snelheid bediening, ideale elektronische besturing, weinig onderhoud en een lange levensduur van de apparatuur, en ook de hoge vermogen-gewichtsverhouding. Borstelloze gelijkstroom-elektromotoren kunnen worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, zoals computerrandapparatuur zoals schijfstations, verschillende elektrische gereedschappen, en ook toepassingen in de lucht- en ruimtevaart- en auto-industrie. Last but not least hebben BLDC-motoren de directe aandrijving die tegenwoordig de rubberen riemen en tandwielkasten in wasmachines verving.

Hoe werkt een BLDC-motor?

De vitale elementen van een BLDC-motor zijn de permanente magneten en het roterende anker binnenin. De permanente magneten aan de buitenkant van de motorconstructie zijn stationair en de magneten worden ook wel "stators" genoemd. Aan de andere kant is het anker ook bekend als "rotor", draaiend en bevat een elektromagneet. In borstelloze gelijkstroom-elektromotoren draaien de permanente magneten rond de vaste rotor, waardoor de problemen met betrekking tot de aansluiting van stromen en de bewegende rotor worden weggenomen. BLDC-motoren worden tijdens de cyclus binnenstebuiten gekeerd, waardoor er geen borstels nodig zijn om het elektromagnetische veld te veranderen. De computercontroller laadt de elektromagneten in de stator op en laat het anker 360 graden draaien.

Vergeleken met de structuur en het werkingsprincipe van borstelloze gelijkstroom-elektromotoren, draait het anker in de geborstelde gelijkstroommotor 180 graden terwijl de huidige elektriciteit naar de rotor wordt overgebracht. Om de rotor 360 graden te laten draaien, moeten de polen van de magneet omdraaien en zullen de borstels contact maken met de stator wanneer het anker draait, waardoor het magnetische veld verder verandert. De elektronische besturingseenheid elimineert de noodzaak voor borstels of commutatormontage in de geborstelde gelijkstroommotoren en stelt de BLDC-motor in staat om consequent van fase te wisselen om te blijven draaien.

De kernelementen van borstelloze gelijkstroom-elektromotoren omvatten de permanente magneet, waardoor de constructie vergelijkbaar is met een PMS-motor, wat staat voor permanent-magneet synchrone motor. De structuur van BLDC-motoren is ook vergelijkbaar met geschakelde reluctantiemotoren of asynchrone motoren. Bij gebruik van een neodymiummagneet kunnen BLDC-motoren worden onderverdeeld in drie stijlen:out-runner, in-runner of axiaal. Het verschil tussen de drie lijnen in de relatie tussen de stator en de rotor. In de out-runner-stijl omringt de rotor de stator terwijl de rotor wordt omringd door stators in de in-runner-stijl; aan de andere kant, in axiale stijl, zijn de stator en de rotor parallel aan elkaar in de platte vorm.

Toepassingen van BLDC-motoren

Borstelloze gelijkstroom-elektromotoren hebben de voorkeur vanwege de stille werking, de lichtere behuizing van het apparaat en de veel langere levensduur. Dankzij de elektrische stroomregeling van de computers kunnen BLDC-motoren uiterst nauwkeurige bewegingsbesturing bieden. De voordelen zorgen ervoor dat BLDC-motoren op grote schaal worden gebruikt in moderne apparatuur, vooral wanneer een laag geluidsniveau, lage warmteproductie en consistente werking de vereisten van de toepassingen zijn.

Motion Control-applicaties

BLDC-motoren worden veel gebruikt als aandrijvingen van pompen, bewegingsventilatoren of spindels in verschillende toepassingen met regelbare snelheden. De borstelloze gelijkstroommotoren kunnen een hoog koppel bouwen met een ideale snelheidsrespons. Bovendien hebben de motoren een aanzienlijke energie-efficiëntie en ook ideale thermische eigenschappen. BLDC in motion control-toepassingen maakt gebruik van een elektronisch motorbesturingssysteem en een rotorpositieresponssensor om de snelheidsrespons te ontvangen.

BLDC-motoren worden vaak gebruikt als servomotoren in de servoaandrijvingen van werktuigmachines. Servomotoren vormen de kern van zeer nauwkeurige positionering, motion control en andere mechanische bewerkingen. Hoewel gelijkstroom-stappenmotoren ook in dit soort toepassingen kunnen worden gebruikt, werkt de stappenmotor met open-loopregeling en heeft daarom over het algemeen koppelpulsaties. Kortom, borstelloze gelijkstroom-elektromotoren zijn ideaal om als servomotor te dienen vanwege de nauwkeurige bewegingsregeling die afhankelijk is van de close-loopcontroller en zorgt voor een stabiele en consistente rijwerking.

Vervoeruitrusting

Tegenwoordig kunnen borstelloze gelijkstroom-elektromotoren worden toegepast in een breed scala aan transportmiddelen, zoals elektrische of hybride voertuigen, elektrische vliegtuigen en elektrische fietsen, enzovoort. Veel, maar niet volledig elektrische fietsen maken gebruik van borstelloze gelijkstroom-elektromotoren die in sommige gevallen in de wielnaaf worden ingebouwd met de magneten die zijn verbonden met en draaien met de wielen. Hetzelfde principe is ook terug te vinden in de wielen van elektrische zelfbalancerende scooters.

Draadloos elektrisch gereedschap

Borstelloze gelijkstroom-elektromotoren worden ook vaak gebruikt in een breed scala aan draadloze gereedschappen, zoals sommige trimmers, boren, drivers en zagen. De voordelen van BLDC-motoren, zoals een laag gewicht en een hoog rendement, zijn belangrijke factoren, vooral bij de selectie van handbediend draadloos elektrisch gereedschap.