كيفية اختيار محرك BLDC المناسب

محركات التيار المستمر بدون فرش(BLDC) تستخدم على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية، والسيارات، والمعدات الطبية، والذكاء الاصطناعي، وغيرها من الصناعات بسبب عمرها الطويل، وانخفاض مستوى الضجيج، وعزم الدوران العالي. تأتي BLDC في مجموعة واسعة من الأحجام والأنواع، ومن الناحية العملية، نحن تحتاج إلى اختيار محرك BLDC المناسب لتلبية متطلبات الأداء للتطبيق. في هذه المدونة، ستقدم SIT كيفية اختيار محرك BLDC المناسب لتطبيقك.

 

1. حدد نوع محرك BLDC الصحيح

وفقًا للهيكل، يمكن تقسيم محركات DC بدون فرش إلى نوعين: نوع Inrunner ونوع Outrunner. في الأساس، إنهم يعملون على نفس المبدأ ولكن لديهم مزايا وقيود مختلفة. تضع محركات Inrunner BLDC الجزء الثابت (العنصر الثابت) في الخارج والعضو الدوار (العنصر الدوار) في الداخل، مع دوران الجزء المتحرك داخل الجزء الثابت. تتميز محركات Outrunner BLDC بتصميم معاكس: يتم وضع الجزء الثابت في الداخل، والدوار في الخارج، ويدور الدوار الخارجي حول الجزء الثابت في المركز. بالمقارنة، فإن المحركات الداخلية بدون فرش أصغر قطرًا وأسرع، مما يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات عالية السرعة، في حين أن المحركات الخارجية بدون فرش لها قطر أكبر وتبديد أفضل للحرارة، مما يسهل استخدام عزم الدوران منخفض السرعة ومناسب للاستخدامات المنخفضة. - تطبيقات السرعة .

 

 

وفقًا لما إذا كان هناك أجهزة استشعار أم لا، تنقسم محركات BLDC أيضًا إلى محركات BLDC مُستشعرة ومحركات BLDC بدون مستشعر. عادة ما يعتمد الاختيار بينهما على التكلفة. يتم استخدام المحركات بدون مستشعر بشكل متزايد في تطبيقات مثل تطبيقات المحركات ذات السرعة المتغيرة منخفضة التكلفة مثل المراوح وضواغط الثلاجة ومكيفات الهواء وأدوات الحدائق. ومع ذلك، فإن التطبيقات التي تتطلب عزم دوران عاليًا عند بدء التشغيل، مثل الأدوات الكهربائية مثل الدراجات الإلكترونية والدراجات الكهربائية، تتطلب استخدام محركات مزودة بأجهزة استشعار.

 

بالإضافة إلى ذلك، فيما يتعلق بالمواد، فإننا نعطي الأولوية لمحركات الفريت BLDC ذات الكفاءة العالية والسعر المنخفض وارتفاع درجة الحرارة المنخفض. يجب النظر في محركات Alnico BLDC أو محركات BLDC الأرضية النادرة فقط في حالة متطلبات الأداء الصارمة، وصغر الحجم، وارتفاع درجة الحرارة المحيطة.

 

2. معلمات الأداء الرئيسية لاختيار المحرك

عند اختيار محرك DC بدون فرش، تعد المعلمات واحدة من أهم عوامل الاختيار. من بينها، معايير الأداء الثلاثة الأكثر أهمية هي عزم الدوران والسرعة والقوة.

 

2.1 عزم الدوران

عزم دوران المحرك، بعبارات بسيطة، هو حجم القوة الدورانية للمحرك، والتي تعكس سعة تحميل المحرك - كلما زاد عزم الدوران، زاد الحمل الذي يمكن للمحرك تحمله، وكان أداء المحرك أفضل بالمقارنة.

 

ومع ذلك، من الناحية العملية، نحن بحاجة إلى النظر في الحد الأقصى لعزم الدوران المطلوب للتطبيق، والذي يمكن الحصول عليه عن طريق إضافة عزم دوران المحرك، وعزم القصور الذاتي، والاحتكاك. بالإضافة إلى ذلك، هناك بعض العوامل الإضافية التي تؤثر على الحد الأقصى لعزم الدوران المطلوب، على سبيل المثال، مقاومة فجوة الهواء، وما إلى ذلك، والتي تتطلب هامش عزم دوران لا يقل عن 20%.

 

بالإضافة إلى الحد الأقصى لعزم الدوران المطلوب، يجب أيضًا مراعاة عزم الدوران الجذر التربيعي (RMS) للمحرك. يمكن تقريب RMS باعتباره عزم الدوران الناتج المستمر المطلوب للتطبيق الفعلي. يتم تحديده من خلال عدد من العوامل: الحد الأقصى لعزم الدوران، وعزم دوران الحمل، ولحظة القصور الذاتي، والتسارع، والتباطؤ، ووقت التشغيل.

 

2.2 سرعة الدوران

ترتبط سرعة دوران المحرك ارتباطًا وثيقًا بالتطبيق، على سبيل المثال، ستحدد سرعة دوران المحرك بشكل مباشر سرعة طيران الطائرة بدون طيار. ولذلك، عند اختيار المحرك، فإن عدد الدورات في الدقيقة هو الاعتبار الذي لا غنى عنه.

 

يتم تمثيل سرعة المحرك بقيمة KV، أو KV - عدد الدورات لكل فولت، أو RPM/V، مما يشير إلى عدد المرات التي سيدور فيها المحرك لكل فولت. يمكن تحديد السرعة القصوى (RPM) للمحرك ببساطة عن طريق ضرب قيمة KV بجهد البطارية.

 

دورة في الدقيقة=كيلو فولت * فولت (جهد الإمداد)

 

وفقًا للصيغة، فإن سرعة المحرك بدون فرش ترتبط نظريًا خطيًا بالجهد. قيمة KV هي المقدار الذي يزيد به عدد دورات المحرك في الدقيقة لكل فولت زيادة في الجهد. إذا زاد الجهد، فإن المحرك يدور بشكل أسرع.

 

تدور الدراجات الإلكترونية النموذجية بسرعة بضع مئات من الدورات في الدقيقة، وترتفع المركبات الإلكترونية قليلاً، حيث تصل إلى بضعة آلاف من الدورات في الدقيقة أو حتى عشرات الآلاف من الدورات في الدقيقة. إذا كانت سرعة الإخراج منخفضة جدًا مطلوبة، فمن الضروري التفكير فيما إذا كان سيتم إقرانها بعلبة تروس تخفيضية ومع أي نوع من علبة التروس.

 

بالإضافة إلى ذلك، في ظل بعض ظروف التطبيق، نحتاج أيضًا إلى مراعاة نطاق ضبط السرعة. على سبيل المثال، متطلبات السرعة لمجفف الشعر هي أن الفرق بين السرعة القصوى ومتوسط ​​السرعة ليس كبيرًا، أي أن نطاق سرعة المحرك صغير؛ بينما في بعض أنظمة تحديد المواقع من نقطة إلى نقطة مثل سيور النقل وأنظمة الذراع الآلية، تكون هناك حاجة إلى محركات ذات نطاق سرعة كبير.

 

2.3 القوة

يجب اختيار قوة المحرك وفقًا للطاقة التي تتطلبها آلات التطبيق ومحاولة تشغيل المحرك عند الحمل المقدر. يجب ملاحظة النقطتين التاليتين عند الاختيار

 

إذا تم تحديد قوة المحرك صغيرة جدًا، فسوف يتسبب ذلك في تحميل المحرك بشكل زائد لفترة طويلة من الوقت، مما سيؤدي إلى ظاهرة تسخين المحرك، والاهتزاز، وانخفاض السرعة، والصوت غير الطبيعي، وما إلى ذلك. في الحالات الخطيرة، يمكن للمحرك حتى سيتم حرقها.

 

إذا تم تحديد قوة المحرك كبيرة جدًا، فلا يمكن الاستفادة من الطاقة الميكانيكية الناتجة بشكل كامل، كما أن عامل الطاقة والكفاءة ليسا مرتفعين، ليس فقط بالنسبة للمستخدم والشبكة ليست جيدة، ولكن أيضًا تتسبب في إهدار الطاقة.

 

لذلك، من المهم جدًا اختيار محرك بقدرة معقولة وفقًا لاحتياجات التطبيق. يمكننا اختيار المحرك باستخدام الصيغة لحساب قيم ثلاث معلمات: القوة وعزم الدوران والسرعة.

 

الطاقة (وات)=السرعة (دورة في الدقيقة) * عزم الدوران (نيوتن متر) / 9.55

 

على سبيل المثال، إذا كنت تريد تحديد محرك بقوة 120واط، فكيف يمكنك القيام بذلك؟ أولاً، يمكنك التحقق من عدد الدورات في الدقيقة، ثم يمكنك التحقق من مقدار عزم الدوران الذي يتطلبه الحمل. على سبيل المثال، إذا كانت السرعة 3000 دورة في الدقيقة وعزم الدوران 0.3 نيوتن متر فقط، وفقًا للمعادلة المذكورة أعلاه، W=RPM*NM/9.55=90، أي أنه تم التأكد من أن الحد الأقصى للطاقة هو 90 وات. ، فيجب أن يكون اختيار محرك بقوة 100 واط أمرًا جيدًا. ومع ذلك، إذا كانت بيئة التطبيق قاسية أو كان وقت التشغيل المستمر أطول، فيمكنك اختيار 125 وات، وسيكون الهامش أكبر قليلاً وأكثر أمانًا.

 

بالإضافة إلى المعلمات الثلاثة الرئيسية المذكورة أعلاه، اعتمادًا على متطلبات التطبيق، قد يكون من الضروري أيضًا مراعاة جهد المحرك والتيار وتصنيف مقاومة الماء وما إلى ذلك.

 

2.4 الجهد

 

يشير الجهد المقنن لمحرك DC إلى الجهد الأكثر كفاءة للتشغيل. من الضروري التأكد من أن الجهد المطبق بواسطة التطبيق مناسب للجهد المقنن للمحرك؛ إذا كان الجهد صغيرًا جدًا، فلن يعمل المحرك، في حين أن الجهد الزائد المطبق سيؤدي إلى قصر دائرة اللفات، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة أو تلف كامل للمحرك.

 

2.5 الحالي

التيار هو القدرة على تشغيل المحرك، ويمكن أن يؤدي التيار الزائد إلى إتلاف المحرك. بالنسبة لمحركات التيار المستمر، يعد تيار التشغيل والتيار المماطلة أمرًا مهمًا. تيار التشغيل هو متوسط ​​التيار الذي من المتوقع أن يسحبه المحرك عند عزم الدوران النموذجي. سيطبق تيار التوقف عزمًا كافيًا لتشغيل المحرك عند توقف أو 0 دورة في الدقيقة.

 

2.6 تصنيف مقاوم للماء

 

تتم الإشارة إلى تصنيف الحماية للمحرك بدون فرش بواسطة IP بالإضافة إلى رقم، كلما زاد الرقم، ارتفع تصنيف مقاومة الماء.

 

3. تحديد أهداف التطبيق

 

بالنسبة للتطبيقات المختلفة، سيكون لمحركات التيار المستمر بدون فرش تصميمات وطرق قيادة مختلفة، مما يجعل الاختيار معقدًا للغاية. لتبسيط اختيار المحرك، نحتاج إلى تحديد المتطلبات الأساسية بناءً على استخدام المحرك.

 

لا	مجال التطبيق الرئيسي	أمثلة التطبيق	متطلبات
1	الأتمتة الصناعية	الروبوتات الصناعية، مراوح السقف الصناعية الكبيرة، مضخات المياه الصناعية الكبيرة	عزم دوران عالي، هيكل بسيط، سعر منخفض، موثوقية عالية، سهولة الصيانة، إلخ.
2	سيارة	محرك القيادة، المقعد الكهربائي، النوافذ الكهربائية، المرايا الكهربائية، مضخة المياه، مضخة الوقود، الخ	سرعة عالية للغاية، وزن صغير، تعديل واسع
3	أداة كهربائية	آلات الحفر، المناشير الدائرية، آلات الطحن، البندولات	قوة عالية، سرعة عالية، الخ
4	معدات إعادة التأهيل الطبي	أجهزة التنفس الصناعي، الأسرة الطبية، الكراسي المتحركة الكهربائية، كراسي التدليك، وغيرها	نطاق تعديل واسع، حجم صغير، عمر طويل، ضوضاء منخفضة، إلخ.
5	الأجهزة المنزلية	ثلاجة، غسالة، مجفف، مكنسة كهربائية، مروحة سقف، الخ	طاقة منخفضة، الخ
6	منتجات العناية الشخصية	مجففات الشعر، أجهزة التجميل، مكواة تجعيد الشعر. إلخ	مستوى عزل عالٍ، ضوضاء منخفضة، تبديد جيد للحرارة، إلخ
7	أدوات الحدائق	ماكينات جز العشب، منفاخ الأوراق، المقصات الكهربائية. إلخ	قوة عالية ومدة طويلة، الخ
8	آخر	الطائرات بدون طيار، وسيارات الأجرة، وآلات المراقبة بالفيديو. إلخ	يعتمد على الموقف

 

إن اختيار BLDC هو عملية تحليل شامل للنظام، الأمر الذي يتطلب موازنة جميع جوانب اختيار المحرك وفقًا لمتطلبات التطبيق. SIT هي واحدة منموردي المحركات BLDCفي الصين. لدينا فريق هندسي ذو خبرة، يمكنه مساعدتك في العثور على أفضل الحلول لتطبيقاتك. إذا كان لديك أي متطلبات للمحرك، فلا تتردد في الاتصال بنا.