정의
브러시리스 DC 모터는 영구 자석 형태의 로터와 다상 전기자 권선 형태의 고정자로 구성됩니다. 기존 DC 모터와는 달리 브러시가 포함되지 않고 정류가 전기적으로 이루어지며 전자 드라이브를 사용하여 고정자 권선을 공급합니다.
기본적으로 BLDC 모터는 로터를 코어 외부에 배치하고 권선을 코어에 배치하는 방식과 권선을 코어 외부에 배치하는 방식으로 구성 할 수 있습니다. 전자 배열에서 회 전자 자석은 절연체 역할을하여 모터의 열 발산 속도를 줄이고 저 전류에서 작동합니다. 일반적으로 팬에서 사용됩니다. 후자의 배열에서 모터는 더 많은 열을 발산하여 토크를 증가시킵니다. 하드 디스크 드라이브에 사용됩니다.
BLDC
4 극 2 상 모터 작동
브러시리스 DC 모터는 회전자가 회전 할 때 고정자 권선 사이의 공급 전압을 전환하는 전자 드라이브에 의해 구동됩니다. 회 전자 위치는 전자 컨트롤러에 정보를 제공하는 변환기 (광 또는 자기)에 의해 모니터링되며이 위치를 기반으로 전원을 공급할 고정자 권선이 결정됩니다. 이 전자 드라이브는 마이크로 프로세서를 통해 작동하는 트랜지스터 (상당 2 개)로 구성됩니다.
BLDC-DC
영구 자석에 의해 생성 된 자기장은 고정자 권선의 전류에 의해 유도 된 자기장과 상호 작용하여 기계적 토크를 생성합니다. 전자 스위칭 회로 또는 드라이브는 상호 작용하는 필드 사이에서 0 ~ 90 도의 일정한 각도를 유지하기 위해 고정자로 공급 전류를 전환합니다. 홀 센서는 대부분 고정자 또는 회 전자에 장착됩니다. 로터가 북극 또는 남극을 기준으로 홀 센서를 통과하면 높거나 낮은 신호를 생성합니다. 이러한 신호의 조합에 따라 전원을 공급할 권선이 정의됩니다. 모터가 계속 작동하려면 로터가 고정자 필드를 따라 잡기 위해 움직일 때 권선에 의해 생성 된 자기장이 위치를 이동해야합니다.
회로
4 극, 2 상 브러시리스 DC 모터에서는 고정자에 내장 된 단일 홀 센서가 사용됩니다. 로터가 회전하면 홀 센서가 위치를 감지하고 자석의 극 (북 또는 남)에 따라 높거나 낮은 신호를 발생시킵니다. 홀 센서는 저항을 통해 트랜지스터에 연결됩니다. 센서의 출력에서 고전압 신호가 발생하면 코일 A에 연결된 트랜지스터가 전도를 시작하여 전류가 흐르는 경로를 제공하여 코일 A에 전원을 공급합니다. 커패시터는 전체 공급 전압까지 충전을 시작합니다. 홀 센서가 로터의 극성 변화를 감지하면 출력에서 저전압 신호가 발생하고 트랜지스터 (1)에 전원이 공급되지 않기 때문에 차단 상태입니다. 커패시터 주변에서 발생하는 전압은 Vcc이며, 이는 2에 대한 공급 전압입니다.nd트랜지스터 및 코일 B는 전류가 통과함에 따라 전류가 공급됩니다.
BLDC 모터에는 회전하는 고정 영구 자석과 고정 아마추어가있어 전류를 이동 아마추어에 연결하는 문제를 제거합니다. 그리고 고정자 또는 릴럭 턴스 모터보다 회 전자에 더 많은 극이있을 수 있습니다. 후자는 영구 자석이 없을 수 있으며, 회 전자에 유도 된 극만 시간이 지정된 고정자 권선에 의해 배열로 당겨집니다. 전자 컨트롤러는 브러시 DC 모터의 브러시 / 정류자 어셈블리를 대체하여 모터가 계속 회전하도록 위상을 권선으로 계속 전환합니다. 컨트롤러는 브러시 / 정류자 시스템 대신 솔리드 스테이트 회로를 사용하여 비교 시간에 따른 전력 분배를 수행합니다.
BLDC 모터
브러시리스 DC 모터의 7 가지 장점
- 더 나은 속도 대 토크 특성
- 높은 동적 응답
- 고효율
- 전기 및 마찰 손실이 없어 긴 작동 수명
- 무소음 작동
- 더 높은 속도 범위
신청 :
브러시리스 DC 모터의 비용은 재료 및 디자인의 발전으로 인해 발표 이후 감소했습니다. 이러한 비용 감소는 브러시 DC 모터에 대한 수많은 초점과 결합되어 브러시리스 DC 모터를 수많은 독특한 응용 분야에서 인기있는 구성 요소로 만듭니다. BLDC 모터를 사용하는 애플리케이션에는 다음이 포함되지만 이에 제한되지는 않습니다.
- 가전
- 수송
- 난방 및 환기
- 산업 공학
- 모델 엔지니어링
일의 원리
BLDC 모터 작동 원리 브러시 드 DC 모터, 즉 내부 샤프트 위치 피드백의 경우와 동일합니다. 브러시 DC 모터의 경우 피드백은 기계적 정류자와 브러시를 사용하여 구현됩니다. BLDC 모터 내에서는 여러 피드백 센서를 사용하여 수행됩니다. BLDC 모터에서 우리는 주로 홀 효과 센서를 사용하는데, 회 전자 자극이 홀 센서 근처를 지나갈 때마다 샤프트의 위치를 결정하는 데 사용할 수있는 HIGH 또는 LOW 레벨 신호를 생성합니다. 자기장의 방향이 반전되면 발생 된 전압도 반전됩니다.
BLDC 모터 제어
제어 장치는 마이크로 일렉트로닉으로 구현되며 몇 가지 첨단 기술을 선택할 수 있습니다. 이는 마이크로 컨트롤러, 전용 마이크로 컨트롤러, 유선 마이크로 전자 장치, PLC 또는 유사한 다른 장치를 사용하여 구현 될 수 있습니다.
아날로그 컨트롤러는 여전히 사용 중이지만 피드백 메시지를 처리하고 그에 따라 제어 할 수 없습니다. 이러한 유형의 제어 회로를 사용하면 모터의 전자기 상태와 관련된 벡터 제어, 필드 중심 제어, 고속 제어와 같은 고성능 제어 알고리즘을 구현할 수 있습니다. 또한 슬라이딩 모터 제어, 적응 제어, 예측 제어 등과 같은 다양한 역학 요구 사항에 대한 외부 루프 제어도 기존 방식으로 구현됩니다.
이 모든 것 외에도 고성능 PIC (전력 집적 회로), ASIC (주문형 집적 회로) 등이 있습니다. 제어 및 전력 전자 장치의 구성을 크게 단순화 할 수 있습니다. 예를 들어, 오늘날 우리는 일부 시스템에서 전체 제어 장치를 대체 할 수있는 단일 IC에 완전한 PWM (Pulse Width Modulation) 레귤레이터가 있습니다. 복합 드라이버 IC는 3 상 컨버터에서 6 개의 전원 스위치를 모두 구동하는 완벽한 솔루션을 제공 할 수 있습니다. 날마다 점점 더 추가되는 수많은 유사한 집적 회로가 있습니다. 하루가 끝나면 시스템 조립에는 모든 하드웨어가 올바른 모양과 형태로 제공되는 제어 소프트웨어 조각 만 포함될 수 있습니다.
PWM (Pulse Width Modulation) 파를 사용하여 모터의 속도를 제어 할 수 있습니다. 여기서 평균 전압이 주어 지거나 모터를 통해 흐르는 평균 전류는 모터 속도를 제어하는 펄스의 ON 및 OFF 시간에 따라 변경됩니다. 즉, 웨이브의 듀티 사이클이 속도를 제어합니다. 듀티 사이클 (ON 시간)을 변경하면 속도를 변경할 수 있습니다. 출력 포트를 교환하여 모터의 방향을 효과적으로 변경합니다.
속도 제어
BLDC 모터의 속도 제어는 모터가 원하는 속도로 작동하도록하는 데 필수적입니다. 브러시리스 DC 모터의 속도는 입력 DC 전압을 제어하여 제어 할 수 있습니다. 전압이 높을수록 속도가 높아집니다. 모터가 정상 모드로 작동하거나 정격 속도 이하로 작동 할 때 전기자의 입력 전압은 PWM 모델을 통해 변경됩니다. 모터가 정격 속도 이상으로 작동하면 출구 전류를 전진시킴으로써 자속이 약해집니다.
속도 제어는 폐쇄 루프 또는 개방 루프 속도 제어가 될 수 있습니다.
개방형 루프 속도 제어 – DC 전압을 절단하여 모터 단자에 적용되는 DC 전압을 간단히 제어합니다. 그러나 이로 인해 어떤 형태의 전류 제한이 발생합니다.
폐쇄 루프 속도 제어 – 모터의 속도 피드백을 통해 입력 공급 전압을 제어합니다. 따라서 공급 전압은 오류 신호에 따라 제어됩니다.
폐쇄 루프 속도 제어는 세 가지 기본 구성 요소로 구성됩니다.
- 필요한 PWM 펄스를 생성하기위한 PWM 회로. 마이크로 컨트롤러 또는 타이머 IC 일 수 있습니다.
- 실제 모터 속도를 감지하는 감지 장치입니다. 홀 효과 센서, 적외선 센서 또는 광학 인코더가 될 수 있습니다.
- 모터 작동을 제어하는 모터 드라이브.
오류 신호를 기반으로 공급 전압을 변경하는이 기술은 pid 제어 기술을 사용하거나 퍼지 논리를 사용할 수 있습니다.
브러시리스 DC 모터의 속도 제어에 적용
BLDC DC 모터 제어
모터 작동은 옵토 커플러와 MOSFET 배열을 사용하여 제어되며, 입력 DC 전력은 마이크로 컨트롤러의 PWM 기술을 통해 제어됩니다. 모터가 회전 할 때 샤프트에있는 적외선 LED는 샤프트에 흰색 점이 있기 때문에 흰색 빛으로 조명되고 적외선을 반사합니다. 포토 다이오드는이 적외선을 수신하고 저항을 변경하여 연결된 트랜지스터에 대한 공급 전압을 변경하고 마이크로 컨트롤러에 펄스를 제공하여 분당 회전 수를 생성합니다. 이 속도는 LCD에 표시됩니다.
필요한 속도는 마이크로 컨트롤러에 연결된 키패드에 입력됩니다. 감지 된 속도와 원하는 속도의 차이는 오류 신호이며 마이크로 컨트롤러는 모터에 DC 전원 입력을 제공하는 퍼지 논리를 기반으로 오류 신호에 따라 PWM 신호를 생성합니다.
따라서 폐 루프 제어를 사용하여 브러시리스 DC 모터의 속도를 제어 할 수 있으며 원하는 속도로 회전 할 수 있습니다.
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