Børsteløs DC-motor: Forskelle mellem versioner

Gennemse historikken interaktivt

← Gå til forrige forskel Gå til næste forskel →

Content deleted Content added

VisueltWikitekst

Inline

Versionen fra 1. jun. 2009, 13:34

Denne artikel kan blive bedre, hvis der indsættes et (bedre) billede

Hjælp os ved at uploade dit eget billede eller finde et på Internettet.

Se nærmere om hvordan

Du kan hjælpe ved at uploade et eller flere af dine billeder til Wikimedia Commons iht. de tilladte licenser og indsætte det/dem i artiklen.

Har du ikke selv taget et billede, kan du søge efter eksisterende filer på Wikimedia Commons eller på fx på Flickr - fx med værktøjet Free Image Search Tool. Værktøjet er på engelsk, men du skal blot klikke på linket og derefter på knappen "Do it!". Du kan ændre antallet af viste eksempler ved at rette "5" til fx "25" hvis du ikke fandt et godt billede. Du skal være opmærksom på, at fair use ikke er tilladt på den danske Wikipedia. Er du i tvivl kan du spørge en administrator om hjælp.

Kan du ikke finde nogle frie billeder, kan du prøve at spørge ejeren af ikke-frie billeder, om de vil donere et billede. Du kan finde eksempler på forespørgsel her.

Et eksempel på en børsteløs DC motor (BLDC). Den anvendes til en videokassetteoptagers kapstanmotor. Statoren med de grønblå kobbertrådsbeviklinger er boltet fast på metalpladen. Rotoren er består af en ringformet magnet med mange poler og er limet fast på en ydre metalring som sidder fast på en rund rotormetalplade på bagsiden. Denne rotormetalplade sidder fast på selve kapstanakslen.

Bagsiden af videokassetteoptagerens kapstanmotor. Det elektroniske kontrollerede kommutatorsystem udgøres af den integrerede kreds og muligvis af en eller flere Hall-sensorer. Nogle elektroniske kontrollerede kommutatorsystemer er designet til Hall-sensorer og andre kan blot registrere/aftaste magnetfeltet mellem rotor og stator ved hjælp af den elektromotoriske kraft af en fasevikling i "tomgang".

En børsteløs DC motor, BLDC-motor (eng. Brushless DC electric motor) er en jævnstrøm el-motor der bruger et elektronisk kontrolleret kommutator system, i stedet for et mekanisk kommutator system (se eventuelt elektromotor). En børsteløs motor i sig selv er forholdsvis simplere end traditionelle elektromotorer. Den elektroniske kommutering og styring af børsteløse motorer er avanceret og er i dag på trods af det relativ billige end tidligere.

BLDC-motor kræver mindre vedligeholdelse (da der er færre dele der bliver slidt) og har sædvanligvis bedre ydeevne, højere drejningsmoment og effektivitet, da magnetfelternes vinkel mellem rotoren og statoren kan styres og optimeres øjeblikkeligt efter ønsket kraft, acceleration, deceleration, vinkelhastighed og friløb.

BLDC-motor bliver anvendt til bl.a. elektriske modelfly, el-cykler, diskettedrev, harddisk-drev, videokassetteoptagerhovedets og evt. kapstan motor, elektriske blæsere...

Opbygning

BLDC-motor er i langt de fleste tilfælde 3-fasede og har derfor i langt de fleste tilfælde 3 tilledninger, som i princippet skal tilkobles 3 vekselstrømsfaser med 120 graders indbyrdes faseforskydning.

En BLDC-motor kan have Hall-sensorer og disse har så separate signaltilledninger.

I alle BLDC-motorer er det roterende armatur permanentmagneter og induktionsspolerne sidder på statoren og er dermed stationære.

BLDC-motor kan konstrueres i to forskellige fysiske opbygninger:

inrunner - her er permanentmagneterne monteret på den indre rotorkerne. Stator spolerne omkranser og indelukker rotoren.
outrunner (omløber) - opbygningen er permanentmagneterne sidder i en omkransende rotor der roterer om de indre stator-spoler.

Gear kan i mange tilfælde overflødiggøres ved anvendelse af det rette BLDC-motor design. F.eks. kan langsomtgående BLDC-motorer designes med mange poler, så drejningsmomentet og effektiviteten holdes højt. Denne designegenskab har gjort BLDC-motorer meget populære til elektriske modelfly, da det sparer vægt og er mere effektivt.

Den elektroniske kommutering og styring udgøres af en 3-faset vekselretter, som via Hall-sensorer eller ved hjælp af den elektromotoriske kraft af en fasevikling i "tomgang", registrerer/aftaster magnetfeltet mellem rotor og stator - og rotorretning og anvender dette til at styre de tre faser i henhold til ønsket kraft, acceleration, deceleration, vinkelhastighed og friløb.

Sammenligning af børsteløse med børstede motorer

I en traditionel (børstet) DC-motor, skaber børsterne, også kendt som kullene, mekanisk kontakt med et sæt kontakter på rotoren (kaldet kommutatoren), og danner et elektrisk kredsløb imellem DC strømforsyningen og rotorens spoleviklinger. Når armaturet roterer på akslen, vil den roterende kommutator og de stationære børster skabe en elektrisk kontakt, så strømmen sluttes til den rotor-spole der er nærmest den stationære stator (permanent magnet).

I børsteløse motorer erstatter en intelligent elektronisk kontrol børste-/kommutator systemet. Den elektroniske kontroller styrer kommuteringsfunktionen, og håndtere strømfordelingen til hver stator-spole sådan at det elektromagnetiske felt produceret af stator-spolerne altid ”følger rotoren”. I systemer med børsteløse DC motorer, kaldes de integrerede kredsløb der udfører kommuteringsfunktionen elektronisk hastighedskontrol. Kontrolleren består af et sæt effekt MOSFET enheder, der driver den kraftige DC strøm og en microcontroller til at styre de hurtigt skiftende strømme præcist. Da kontrolleren altid følger rotoren, har den brug for en måde til at bestemme rotorens position i forhold til stator spolerne. Nogle designs bruger HALL effekt sensorer til direkte at måle rotorens position. Andre måler den dannede spænding i de spoler, der ikke forsynes med spænding til at bestemme positionen og gør separate HALL effekt sensorer overflødige. (børsteløse DC motorer danner en trapezformet spænding, hvor en børsteløs AC motor danner en sinusformet spænding).

Børsteløse motorer har følgende fortrin frem for børstede DC-motorer; højere pålidelighed, længere levetid (ingen eroderende børster), eliminere de ioniserende gnister fra kommutatoren, ogen generel reduktion af elektromagnetisk interferens (EMI). Børsteløse motorers største ulempe er den højere pris, som opstår fra to punkter: For det første kræver en børsteløs motor høj effekt MOSFET enheder i fabrikationen af den elektroniske hastighedskontrol. Børstede DC-motorer kan reguleres med i sammenligningen simple variable modstande (potentiometer eller rheostat), som ikke er effektive men tilfredsstillende til lavpris apparater. For det andet, når man sammenligner teknikkerne til motor fremstillingen imellem børsteløse og børstede motorer, kræver mange børsteløse designs manuelt arbejde til at hånd-vikle stator spolerne, hvor børstede motorer bruger armatur spoler der kan maskine vikles billigt.

Børsteløse motorer betragtes som mere effektive end børstede motorer. Det betyder at ved den samme indgangs effekt, vil en børsteløs motor omdanne mere elektrisk energi til mekanisk energi end en børstet motor. Den øgede effektivitet er størst i den ubelastede og lavt belastede område af motorens effektivitets kurve. Under høj mekanisk belastning er børsteløse og en højkvalitets børstet motor næsten lige effektive.

Anvendelse

Børsteløse motorer kan anvendes alle steder hvor der ellers bruges en børstet DC motor. Prisen forhindre at børsteløse motorer erstatter børstede motorer i mange af de mest almindelige anvendelser. Alligevel er børsteløse motorer kommet til at dominere i mange områder: Høj effekt børsteløse motorer bruges i elektriske biler, industrielle apparater og robotter. Bruger enheder som computer harddiske, CD/DVD afspillere, og PCens køle blæsere bruger næsten kun børsteløse motorer. Lav hastigheds, lav effekts børsteløse motorer bruges i direkte-drevne pladetallerkener

En stigende popularitet af eldrevne modelfly har skabt en efterspørgsel på højtydende børsteløse motorer. Mange hobbybyggere er begyndt at pille børsteløse motorer ud af kasserede CD-drev og DVD-drev - og genbruge dem i radiostyrede modelfly. Det har medført et stigende udbud af børsteløse motorer tilgængelige for slutbrugeren, til robotter og radiostyrede modelbiler. Børsteløse motorer sælges også som DIY (do-it-yourself - gør det selv) sæt, hvorved køberen kan spare penge ved at samle motoren selv.

Eksterne henvisninger

Wikimedia Commons har flere filer relateret til Børsteløs DC-motor
LRK torquemax (PS: Den med viklingerne er statoren og huset og centeraksen roterer):
- Peters LRK Site
- machinedesign.com: Do-it-yourself brushless Citat: "...Authors report good results using 1-mm wire with a polyamide lacquer coating able to take up to 250°C...efficiencies of around 90% or better. Typical prop motors generally weigh less than 5 oz and those built to date produce outputs ranging from 20 W to 2 kW. Some reportedly run at around 15,000 rpm..."
- groups.yahoo.com: lrk-torquemax · building high-torque brushless e-motors

Gør-det-selv motor sæt (direkte-salg igennem onlinebutik)

Færdigbyggede motorer (direkte-salg igennem onlinebutik)

http://www.maxxprod.com/

@@ Linje 9: / Linje 9: @@
 [[File:Stator machine triphasée.jpg|thumb|200px|Beviklet jernlamineret 3-faset stator, som kan anvendes til en BLDC-motor.]]
 [[File:Electric bicycle with front motor.jpg|thumb|200px|[[El-cykel]] med en BLDC-motor i forhjulet.]]
-En '''børsteløs DC motor''', '''BLDC''' (eng. ''Brushless DC electric motor'') er en [[jævnstrøm]] [[el-motor]] der bruger et elektronisk kontrolleret [[kommutator (elektrisk)|kommutator]] system, i stedet for et mekanisk kommutator system (se eventuelt [[elektromotor]]). En børsteløs motor i sig selv er forholdsvis simplere end traditionelle elektromotorer. Den elektroniske kommutering og styring af børsteløse motorer er avanceret og er i dag på trods af det relativ billige end tidligere.
+En '''børsteløs DC motor''', '''BLDC-motor''' (eng. ''Brushless DC electric motor'') er en [[jævnstrøm]] [[el-motor]] der bruger et elektronisk kontrolleret [[kommutator (elektrisk)|kommutator]] system, i stedet for et mekanisk kommutator system (se eventuelt [[elektromotor]]). En børsteløs motor i sig selv er forholdsvis simplere end traditionelle elektromotorer. Den elektroniske kommutering og styring af børsteløse motorer er avanceret og er i dag på trods af det relativ billige end tidligere.
-Børsteløse motorer kræver mindre vedligeholdelse (da der er færre dele der bliver slidt) og har sædvanligvis bedre ydeevne, højere [[drejningsmoment]] og effektivitet, da magnetfelternes vinkel mellem [[rotor]]en og [[stator]]en kan styres og optimeres øjeblikkeligt efter ønsket [[kraft]], [[acceleration]], [[deceleration]] og [[friløb]].
+BLDC-motor kræver mindre vedligeholdelse (da der er færre dele der bliver slidt) og har sædvanligvis bedre ydeevne, højere [[drejningsmoment]] og effektivitet, da magnetfelternes vinkel mellem [[rotor]]en og [[stator]]en kan styres og optimeres øjeblikkeligt efter ønsket [[kraft]], [[acceleration]], [[deceleration]], [[vinkelhastighed]] og [[friløb]].
-Børsteløse DC motorer bliver anvendt til bl.a. elektriske [[modelfly]], [[El-cykel|el-cykler]], [[diskettedrev]], [[harddisk]]-drev, [[videokassetteoptager]]hovedets og evt. kapstan motor, elektriske [[blæser]]e...
+BLDC-motor bliver anvendt til bl.a. elektriske [[modelfly]], [[El-cykel|el-cykler]], [[diskettedrev]], [[harddisk]]-drev, [[videokassetteoptager]]hovedets og evt. kapstan motor, elektriske [[blæser]]e...
+==Opbygning==
-Børsteløse DC motorer er i langt de feste tilfælde 3-fasede og har derfor i langt de fleste tilfælde 3 tilledninger, som i princippet skal tilkobles 3 vekselstrømsfaser med 120 graders indbyrdes [[Fase (svingning)|fase]]forskydning.
+BLDC-motor er i langt de fleste tilfælde 3-fasede og har derfor i langt de fleste tilfælde 3 tilledninger, som i princippet skal tilkobles 3 vekselstrømsfaser med 120 graders indbyrdes [[Fase (svingning)|fase]]forskydning.
+En BLDC-motor kan have Hall-sensorer og disse har så separate signaltilledninger.
-Børsteløse motorer kan konstrueres i to forskellige fysiske opbygninger:
-*I den ”traditionelle” opbygning er permanent magneterne monteret på rotoren (kernen) Stator spolerne omkranser og indelukker rotoren, som en børstet DC-motor.
+I alle BLDC-motorer er det roterende armatur permanentmagneter og induktionsspolerne sidder på statoren og er dermed stationære.
-*I 'outrunner' (omløber) opbygningen er permanentmagneterne ophængt i en overhængende rotor der omkranser stator-spolerne. I alle børsteløse motorer erstatter statoren det roterende armatur og stator-spolerne er altid stationære.
+BLDC-motor kan konstrueres i to forskellige fysiske opbygninger:
+*''inrunner'' - her er [[permanentmagnet]]erne monteret på den indre rotorkerne. Stator spolerne omkranser og indelukker rotoren.
+*''outrunner'' (omløber) - opbygningen er permanentmagneterne sidder i en omkransende rotor der roterer om de indre stator-spoler.
+[[Gear]] kan i mange tilfælde overflødiggøres ved anvendelse af det rette BLDC-motor design. F.eks. kan langsomtgående BLDC-motorer designes med mange [[pol]]er, så drejningsmomentet og effektiviteten holdes højt. Denne designegenskab har gjort BLDC-motorer meget populære til elektriske modelfly, da det sparer vægt og er mere effektivt.
+Den elektroniske kommutering og styring udgøres af en 3-faset [[vekselretter]], som via Hall-sensorer eller ved hjælp af den elektromotoriske kraft af en fasevikling i "tomgang", registrerer/aftaster magnetfeltet mellem rotor og stator - og rotorretning og anvender dette til at styre de tre faser i henhold til ønsket [[kraft]], [[acceleration]], [[deceleration]], [[vinkelhastighed]] og [[friløb]].
 == Sammenligning af børsteløse med børstede motorer ==