BLDC электр қозғалтқыштары дәстүрлі электр қозғалтқыштармен салыстырғанда неге үстемдік көрсетеді

BLDC Motor негізгі технологиясын түсіну

Щеткасыз конструкция мен дәстүрлі коммутаторлар салыстыру

Таза дағдысыз тұрақты ток двигателдері өзінің бұршақтары жоқ конструкциясы арқасында ескі тәртіптегі бұршақты двигателдермен салыстырғанда жалпы өнімділік деңгейін арттырады. Дәстүрлі двигателдер жұмыс істеу үшін коммутатормен бірге көмірлі бұршақтарға тәуелді болса, таза дағдысыз тұрақты ток двигателдері электрондық басқару жүйесіне сүйенеді. Бұл бақылауыштар кернеу қолданылатын уақытты әлдеқайда дәл анықтайды. Коммутаторлар болмағанымен, таза дағдысыз тұрақты ток двигателдері жалпы алғанда тиімдірек жұмыс істейді. Оларға күтім жасау сирек қажет, ұзақ қызмет етеді және тиімді жұмыс істейді. Біз өрісте көріп жүргендей, таза дағдысыз двигателдер күтімге сұраныс көбірек болатын дәстүрлі бұршақты модельдерге қарағанда қызмет көрсетуге сирек қажетті. Бұл олардың жөндеу аралықтары ұзақ екенін білдіреді. Тағы бір үлкен артықшылық – таза дағдысыз тұрақты ток двигателдері шамалы электромагниттік кедергі туғызады, соған орай олар кедергінің кішігірім мөлшері маңызды болып табылатын орындарда, мысалы, автомобильдерде және ұшақтарда қолдануға ыңғайлы. Мысалы, автомобиль өнеркәсібін алып қарастырайық. Электромобильдер таза дағдысыз двигателдердің үнсіз жұмыс істеуі мен тиімді тұтынуы арқасында үлкен пайда көреді. Дәл осы себепті көптеген қазіргі заманғы электромобильдер өз қозғалтқыштары мен басқа да жүйелері үшін осы технологияға сүйенеді.

Статор-ротор конфигурациясының рөлі

Статорлар мен роторлардың орналасуы BLDC электр қозғалтқыштарындағы айналу моменті мен пайдалы әрекет коэффициенті жағынан айтарлықтай айырмашылық жасайды. Негізінен екі негізгі тәсіл бар: радиалды және осьтік конфигурациялар. Электр көліктерінде жиі кездесетін осьтік орналасулар әдетте жақсырақ пайдалы әрекет коэффициенті мен күшті айналу моментін қамтамасыз етеді, себебі олардың магниттік өрістері біріне-бірі тығыз келеді. Радиалды конструкциялар да жақсы жұмыс істейді. Инженерлік есеп берулерде олар энергияны үнемдеуге және әсіресе дрондар немесе роботтық қолдар сияқты қозғалысы тұрақты өзгеріп тұратын құрылғыларда орындалатын жұмысты тұрақтандыруға көмектесетіні көрсетілген. Қорытындысында, осы конфигурациялардың қайсысын таңдау электр қозғалтқышының жұмыс істеу тиімділігі мен жалпы өнімділігіне үлкен әсер ететінін айта кету керек. Инженерлер әртүрлі өнеркәсіптік қолданулар үшін тиісті электр қозғалтқыш түрін таңдағанда осыны ескеруі тиіс.

Энергия тиімділігі: BLDC артықшылығы

Қызыл мыс пен темір өзегінің шығындарын азайту

Таза тұрақты токтың электр қозғалтқыштары энергияны үнемдеу үшін қолданылады, негізінен орама әдістерін жақсарту және мыс шығынын азайтуға бағытталған ақылды материал таңдаулары арқасында. Өндірушілер орамалар үшін жоғары сапалы мысты таңдаса, онда кедергісі төмен болатын қозғалтқыштар пайда болады, сәйкесінше жылу ретінде жоғалатын қуат азаяды. Шынайы әлемдегі сынақтар таза электр қозғалтқыштардың бұрынғы түрлерімен салыстырғанда күнделікті жағдайларда шамамен 20% немесе одан да көп энергия үнемдейтінін көрсетті. Келесі маңызды компонент – қозғалтқыштың негізін құрайтын құрылыс болаты. Бұл арнайы материал тиімділікті төмендететін гистерезис әсерлері мен айналу токтарына қарсы күреседі. Қозғалтқыштардың өнімділігі ерекше маңызды болып табылатын жағдайлар үшін барлық осындай өзгерістер қозғалтқыштардың тиімді жұмыс істеуін және қоршаған ортаға әсерінің азаюын қамтамасыз етеді, өйткені олар уақыт өткен сайын электр энергиясын аз тұтынады.

Щетка үйкелісін жою

BLDC моторлардың щеткалары болмайды, сондықтан олар бұрынғы моторлардың конструкцияларында кездесетін үйкеліс шығындарын болдырмаиды. Дәстүрлі щеткалы моторлар щеткалардың үйкелісінен қатты зардап шегеді, бұл энергияны шығындауға және уақыт өте келе бөлшектердің тозып кетуіне әкеліп соғады. Щеткалар қатыспайтын болса, BLDC моторларының пайдалану әсері 85%-дан жоғары болады. Бұл операциялар бойынша шығындардың нақты ақшалай үнемделуін білдіреді. Кейбір зерттеулер BLDC технологиясына ауысқан өндірушілердің оларды біраз уақыт пайдаланғаннан кейін шығындарды 30% дейін қысқартуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұл пайдалану тиімділігін арттыру әсіресе робототехника мен зауыттарды автоматтандыру салаларында үлкен айырмашылық жасайды. Компаниялар ақша үнемдейтіні анық, бірақ басқа да артықшылық бар. Тиімді моторлармен жабдықталған жүйелер ұзақырақ қызмет етіп, жақсырақ өнім береді, соның арқасында көптеген өнеркәсіптік қолданбалар үшін ақылға қонымды инвестицияға айналады.

Айналу моменті мен қуат тығыздығы жаңалықтары

Сыртқы ротордың конструкциясының әсері

Бұл орташа моторлардың ортасында орналасқан ротордың орнына статор корпусының сыртында айналатын ротор мен магниттік құрылғылары бар BLDC моторлар өзінің құрылымында үлкен диаметрге ие болғандықтан, қалыпты конфигурациялармен салыстырғанда әлдеқайда жоғары сәттілік қатынасын және қуаттылықты қамтамасыз етеді. Бұл конструкцияның ерекшелігі неде? Ротордың көбірек бет ауданы жылумен басқаруды жақсартуға және ұзақ уақыт пайдалану кезінде де тұрақты жұмыс істеуге мүмкіндік беретін әлдеқайда жоғары әсер ету коэффициентіне әкеледі. Әсіресе өзіндік сапаны және сенімділікті жоғалтпай тұрақты қуат беру маңызды болып табылатын салалар үшін, мысалы, ұшатын құралдар жүйелері немесе дәл медициналық құралдар үшін сыртқы роторлы BLDC моторлар нақты артықшылықтар ұсынады.

Тәжірибелік мысал: 47% айналу моментінің артуы

Жақында жарияланған жағдай зерттеуінде BLDC технологиясы айналу моментін жартыға жуық, шамамен 47% арттыруға қалай қол жеткізгені қарастырылды. Зерттеушілер осы эксперимент үшін әртүрлі ротор конструкцияларын сынақтан өткізді, сонымен қатар динамометр қондырғысы арқылы өлшеу жүргізе отырып, жабық және ашық ойық нұсқаларын тексерді. Олар тапқан нәтиже шын мәнінде таң қалдырарлық болды. Жабық ротордан ашық ойықты конструкцияға ауысқан кезде, максималды айналу моменті 8000 RPM жиілікте 54 мНм-ден 80,5 мНм-ге дейін өсті. Бұл жұмысты қарастырған инженерия сарапшылары осындай өзгерістердің жалпы өнімділік пен тиімділік артуы үшін қаншалықты маңызды екенін атап көрсетті. Қорытындысында, BLDC электр қозғалтқыштарындағы стратегиялық конструкциялық шешімдердің үлкен рөл атқаратыны айқын болып тұр, әсіресе роботтық жүйелер мен өндірісті автоматтандыру сияқты сенімділіктің ең маңызды болып табылатын жағдайларда.

Кешірілетін Қызметкер Сistemalarы

Ашық ойықты роторды желдету

BLDC электр қозғалтқыштары үшін ашық ұяшықты ротор конструкциялары желдетуді нақты жақсартады, бұл жалпы жылу шығарудың жақсы екенін білдіреді. Бұл конструкциялардың жұмыс істеу тәсілі қозғалтқыш корпусы арқылы ауаның еркін қозғалуына мүмкіндік береді. Бұл маңызды, өйткені құрылғы жұмыс істеп тұрған кезде ішкі компоненттердің салқындауын қамтамасыз етеді. Қозғалтқыштар қызып кетпеген сайын ұзақ қызмет етеді, әсіресе үздіксіз немесе ауыр жүктеме астында жұмыс істейтін жабдықтар үшін маңызды. Дәстүрлі тұйықталған роторлар жылуды ішінде ұстап қалуға бейім, бұл уақыт өте күшейіп, жанарлы бөлшектерге зиян келтіруі мүмкін.

Ашық пазды ротордың конструкциясы жылу мәселелерін біраз азайтады. Зерттеу нәтижелерінен шығатыны, ашық паздары бар электр қозғалтқыштары жұмыс істеу барысында әлдеқайда салқын болып қалады, бұл оқшаулау қабатының бұзылу ықтималдығын және бізге жақсы таныс жылуға байланысты мәселелерді азайтады. Өндірушілер осындай қыздыру мәселелеріне тікелей қарсы тұрса, екі еселеп пайда келеді - жалпы сенімділікті арттыру және жұмыс көрсеткіштерін жақсарту. Қозғалтқыштар ұзақ уақыт бойы тегіс жұмыс істейді, қиын жағдайларда жұмыс істеу кезінде де терінен қалмай өзінің қызметін атқарады.

Біріктірілген салқындату желдеткішінің шешімдері

Особенно қажетті желдеткіш жүйелерін қамтитын BLDC двигательдеріне салынған суыту шешімдері әртүрлі жүктеме жағдайларында осы двигательдердің ең жақсы жұмыс істеуін қамтамасыз етеді. Негізгі пайда температураны бақылау болып табылады, өйткені осы желдеткіштер артық жылуды үрлеп түсіреді, сондықтан двигатель қызып кетпейді. Біз тексеріп көрдік, желдеткіштермен жабдықталған двигательдер жылырақ жұмыс істейтінін байқадық. Бұл қаншалықты ұзақ және сенімді жұмыс істеуге әсер ететінін күнделікті өлшеммен айтуға болады. Двигательдің істен шығуына жол бермеу қажетті өнеркәсіптік қолданбалармен айналысатын кез келген адам үшін сапалы суыту технологияларына инвестиция салу жөнінде шешім қабылдау техникалық қызмет көрсетуге кететін шығындар мен жүйенің жалпы тиімділігіне үлкен әсер ететінін дәлелдейді.

Келесі жылдары көптеген өндірушілер интеграцияланған суытуды өздерінің өнімдер ол тек қана ескі әдістерге қарағанда жақсы жұмыс істейтіндіктен. Компаниялар моторларға кіші салқындату желдеткіштерін қосқан кезде, олар шынымен де машиналар жасайды, олар кез келген жүктеме өзгерістеріне және қиын орталарға төзімді болып, істен шықпайды. Қазіргі кезде біз барлық жағынан нақты жақсаруларды байқаймыз. Қозғалтқыш жүйелері күшейіп, ұзақ қызмет етіп жатыр, яғни техникалық қызмет көрсету бригадалары үшін тоқтау уақыты азаяды. Нағыз щеткасыз тұрақты токтың қозғалтқыштары үшін осы салқындату жаңартуы тек қана ыңғайлы болып қала бермейді, ол әлдеқайда тиімділік көрсеткіштері мен жалпы өнімділік метрикаларына қарап тұтынушылар күтетін нәрсеге айналып келеді.

Жұмыс істеу ұзақтығының факторлары

10,000+ сағат құрылым

Қозғалтқыштары жоқ тұрақты ток қозғалтқыштары көбінесе күтілетін уақыттан әлдеқайда ұзақ жұмыс істейді, кейде 10 000 сағаттан астам жұмыс уақытын қамтамасыз етеді. Себебі неде? Ескі қозғалтқыштардың керісінше, бөлшектер бір-біріне үйкелмейді. Мысалы, көліктерді алыңыз – өндірушілер бұл қозғалтқыштардың мыңдаған шақырым жүргеннен кейін де тұрақты жөндеу қажеттілігінсіз жұмыс істеу қабілетіне ие болғандықтан, бұл технологияны барынша қолданып жатыр. BLDC жүйелеріне ауысқан компаниялар жөндеу шығындарын шамамен 30% немесе одан да көп азайтып, ай сайын тұрақты өнімділік көрсетіп жатыр. Аз үйкеліс – бұл ақаулар санының азаюын білдіреді, ал бұл фабрикалар мен қоймаларда тұрақты жұмыс жасайтын машиналар үшін өте маңызды. Ұзақ мерзімді шығындарды ескеріп отырған кәсіпкерлер үшін BLDC қозғалтқыштарына инвестиция салу жұмыстың тоқтау уақытын азайтып, жоспарланған жөндеулерді өндіріс циклдеріне кірістіруге мүмкіндік береді.

Тозу механизмдерінің азаюы

BLDC моторлар дәстүрлі моторларда кездесетін тозу проблемаларын азайтатын щеткасыз конструкцияға ие, сондықтан олар ұзақ уақыт жұмыс істейді және жалпы алғанда жақсырақ жұмыс істейді. Дәстүрлі моторлар уақыт өткен сайын сынап кететін щеткалар мен коллекторлармен жабдықталған, бірақ BLDC моторлар электронды коммутацияны пайдаланып, барлығын орындайды. Щеткалар болмауы - үйкеліс пайда болмайтын және бөлшектер тез тозбайтын дегенді білдіреді. BLDC моторларға ауысқан өндірістік кәсіпорындар жабдықтарының ақаулар аралығында ұзақ уақыт жұмыс істейтінін және өндірістік үрдістердің үзілуін азайтатынын атап өтті. Зерттеулер компаниялар осы бағытта қозғалған сайын жөндеу жұмыстарының қарқынды түрде азайып, ұзақ мерзімде ақша үнемдеуге және операциялардың үздіксіз орындалуына әкелетінін көрсетті. Қолданбалы механикалық инженерия журналының бір мақаласында BLDC моторлардың өнеркәсіптік қиын жағдайларда ескі үлгілермен салыстырғанда қаншалықты жақсы өнімділік көрсететінін қарастырылған. Бұл моторлар сенімділік ең маңызды болып табылатын өндірістер үшін негізгі таңдауға айналып келеді. Стандартты моторлық конструкцияларда кездесетін тозу бөлшектерін болдырмау арқылы BLDC моторлар конвейерлік аналогтарынан ұзақ уақыт пайдалануға болады және ұзақ уақыт жұмыс істеу кезінде жүйелер тұрақты болып қалады.

Дәлдікті басқару қабілеті

Жылдамдық-айналу моментін реттеу

Безщеткалы тұрақты ток (BLDC) технологиясы жылдамдық пен моментті басқару саласында шынайы жұмыртқа тауып отыр, өйткені олар жасаған күрделі басқару алгоритмдерінің арқасында. Осы ақылды алгоритмдер өндірушілерге әртүрлі салаларда, мысалы, зауыт жабдықтары мен автомобиль бөлшектері өндірісінде қажетті жылдамдық пен моментті нақты баптауға мүмкіндік береді. Бұл тұжырымдарды ғылыми әулем де растады. «Journal of Mechanical Science and Technology» журналында жарияланған зерттеу BLDC қозғалтқыштардың өндірістік жүйелердің тиімділігін біраз арттыратынын көрсетті. Бұл қаншалықты құнды? Біріншіден, олар машиналарды тегіс жұмыс істеуге ғана емес, сонымен қатар, токты аз тұтынады. Бұл энергия үнемдеу факторы бүкіл әлемдегі зауыттар үшін көміртегі ізін және өндіріс шығындарын бір мезгілде азайту қажеттілігі артқан сайын барған сайын маңызды болып отыр.

Медициналық робототехника жүйесін енгізу

Медициналық роботтандыруда BLDC қозғалтқыштарды пайдалану нәтижесінде жағдайлар түбегейлі өзгереді, әсіресе олар өте дәл қозғалыс бақылауы мен сенімді жұмыс істеуін қамтамасыз ететіндіктен. Бұл қозғалтқыштар қозғалыстардың дәл орындалуын талап ететін жабдықтар үшін маңызды болып табылады, мысалы, жасанды жүйке жасаушы роботтар немесе күрделі протездеу. Мысалы, роботтық көмек көрсету арқылы жасалатын операцияларды қарастырайық, онда дәрігерлердің операция кезінде қозғалыстарды өте аз және бақыланатын түрде орындауына мүмкіндік беретін BLDC қозғалтқыштары қолданылады, бұл әдістердің қауіпсіздігі мен тиімділігін жалпы арттырады. Осындай қозғалтқыштар жүйесімен жұмыс істеген дәрігерлер науқастардың табалдырықтағы нәтижелері жақсырақ болғанын және емделу уақыты қысқарғанын атап өтеді. Нақты жағдайларды талдау медицинада мүмкіндіктердің ең күрделі салаларында дәлдіктің маңызы қаншалықты екенін көрсетеді. Өндірушілер медициналық құрылғыларына BLDC қозғалтқыштарын енгізген кезде, жұмыс нәтижелері бір деңгейге жоғарлайды, ал науқастардың емдеу процесстері барысында қауіпсіздігі сақталынады. Сол себепті осы қозғалтқыштар заманауи денсаулық сақтау технологияларының көптеген салаларында стандартқа айналып келеді.

Өнімділікті салыстыру метрикалары

8000 RPM-дегі өнімділік

ПӘК жағынан алғанда BLDC қозғалтқыштар әсіресе 8000 RPM сияқты жоғары айналу жиілігінде ерекшеленеді. Бұл қозғалтқыштардың бұрынғы түрлерінен айырмашылығы, олар энергияны үнемдеуге және қиын жағдайларда да жақсы қуат беруге арналған ақылды дизайн мен жақсы технологияларды пайдаланады. Зерттеу нәтижелері олардың жылу шығыны аз екенін және өлшеміне қатысты қуаты көп екенін көрсетті. Жылдамдықты ұстап тұру маңызды болып табылатын электромобильдер сияқты қолданыстар үшін осындай өнімділік айтарлықтай айырмашылық жасайды. Portescap компаниясы өз зерттеу тобы арқылы жаңа ротор пішіндерін жасаумен айналысып келеді, оның бастапқы нәтижелері үміт көздіріп тұр. Олардың ең соңғы үлгілері бұрынғыдан 40%-дан жартысына дейін көбірек айналу моментін ұстап тұра алады. Бұл қозғалтқыштар тек қана ПӘК-пен емес, сонымен қатар электр энергиясын шығындауды қажет етпей ұзақ уақыт пайдалануға болатын, қазіргі өнеркәсіпке қажетті құрылғылар екенін білдіреді.

5 жыл ішіндегі Құны-тиімділік

Тұрақты токтың бес жыл ішінде басқа типтегі қозғалтқыштармен салыстырғандағы орындауы олардың бастапқы бағасы жоғары болса да, ұзақ уақыт қаржы тұрғысында үнемдеуге мүмкіндік беретінін көрсетеді. Иә, тұрақты ток қозғалтқыштарының бастапқыда құны жоғары болады, себебі олар жақсырақ технологиялармен жасалған, бірақ осындай әсер ету нәтижелері соңында оны төлейді. Кәсіпорындар күнделікті жұмыс шығындарының төмендеуін және ақаулар санының азаюынан жөндеу шығындарының азаюын байқаған. Көптеген өндірушілер сандармен жұмыс істеп, осындай үнемдеулердің тез жиналатынын анықтағаннан кейін тұрақты ток қозғалтқыштарына ауысқан. Қызықты жағдай сол болды, бұл технология әрі қарай жетіліп және өнеркәсіп бойынша таралып жатқан сайын компаниялардың шығындары мен үнемдеулерінің арасындағы тепе-теңдік барған сайын жақсая береді. Энергия шығындарын қысқартуға ұмтылып, әрі қазіргі жабдықтарынан жақсы өнімділік алатын компаниялар үшін қазір тұрақты ток қозғалтқыштарына инвестиция салу қаржылық тұрғыдан қарағанда өте тиімді.

Жиі қойылатын сұрақтар

БЛДҚ қозғалтқыштары щеткалы қозғалтқыштардан неге тиімдірек?

BLDC моторлар щеткасыз конструкциясының арқасында пайдалы әрекет коэффициенті жоғары, үйкеліс шығындарын азайтады және энергия шығындарын азайту үшін кәдімгі материалдарды пайдаланады, сондықтан пайдалы әрекет коэффициенті жоғары болады.

BLDC моторларының құрылымы қандай құрылыммен салыстырғанда ыңғайлы?

BLDC моторларына күтім жасау аз қажет, себебі оларда щеткалар мен коллекторлар болмайды, бұл дәстүрлі моторларда тозу нүктелері болып табылады және жиі ауыстыру қажет.

Аэроғарыш сияқты маңызды өнеркәсіптерде неге BLDC моторлары қолданылады?

BLDC моторлары жоғары пайдалы әрекет коэффициенті, аз күтім қажеттілігі және әртүрлі жағдайларда сенімді жұмыс істеу қабілетіне байланысты қолданылады, бұл дәлдік пен сенімділікті талап ететін қолданулар үшін қажет.

BLDC моторларын медициналық құрылғыларда пайдалануға бола ма?

Иә, медициналық роботтар мен құрылғыларда BLDC моторлары пайдаланылады, себебі олар дәл басқару мен сенімділікке ие, бұл роботтық хирургия мен протездеу сияқты қолданулар үшін өте маңызды.

BLDC мотордың күтілетін қызмет ету мерзімі қаншалықты?

Бақылау және тазалау қажеттілігін азайтатын және ұзақ қызмет ету мерзіміне әкелетін олардың берік конструкциясы мен щеткалардың болмауы салдарынан BLDC двигателдер жиі 10,000 сағаттан астам жұмыс істеу мерзіміне ие болады.