موتورهای بدون جاروبک ( براشلس ) جریان مستقیم (Brush-less DC) که به اختصار به BLDC معروف هستند، نسل جدید الکتروموتورهای صنعتی به شمار می روند. در واقع موتورهای BLDC جایگزین موتورهای نسل قدیم که از نوع DC یا القایی هستند شده اند.
ساختار موتور های براشلس BLDC
موتور BLDC بر خلاف موتور DC نیاز به جاروبک (زغال) و کماتاتور ندارد و طول عمر آن بیشتر بوده و نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارد. در موتور BLDC هیچ سیم پیچی و هادی حامل جریان در روتور بکار نرفته است و برای تحریک از آهنربا استفاده می شود. این نکته سبب می شود تا تلفات سیم پیچی در روتورِ موتور BLDC صفر باشد و لذا این موتورها نسبت به موتور القایی و DC دارای راندمان بالاتری هستند. علاوه براین، استفاده از آهنرباهای با چگالی انرژی زیاد در موتور BLDC سبب شده است که وزن و حجم این موتورها نسبت به موتورهای القایی و DC به میزان چشمگیری کمتر باشد. موتور BLDC دارای نوسان گشتاور و سرعت بسیار کمی بوده و لذا نویز ارتعاش بسیار کمی دارد.
موتور براشلس BDLC
اجزای موتور بدون جاروبک
همانند سایر موتورهای موجود در صنعت، موتور BLDC نیز از دو قسمت اصلی روتور و استاتور تشکیل شده است که در ادامه بدان پرداخته می شود.
روتور موتور BLDC
روتور یک موتور BLDC از دو قسمت آهنربای دائم و یوق تشکیل شده است. بسته به نوع طراحی، آهنربا می تواند از جنس فریت، آلنیکو، ساماریوم کبالت (SmCo) و یا نیودمیوم (NdFeB) باشد. یوق یا همان قسمت آهنی روتور می تواند از جنس آهن یکپارچه و یا ورق های آهن سیلیس دار باشد. بنا به ساختار روتور، روتور موتور BLDC می تواند انواع مختلفی داشته باشد.
آهنربا موتور براشلس
ساختار روتور موتور های براشلس :
از حیث محل قرار گیری روتور نسبت به استاتور می تواند به دو نوع روتور بیرونی و روتور داخلی تقسیم شود. در شکل پایین هردو نوع روتور که دو نمونه از پروژه های همین مجموعه می باشد را ملاحظه می نمایید.
موتور شکل الف از نوع روتور بیرونی بوده و روتور استاتور را احاطه می کند در حالی که موتور شکل شکل ب از نوع روتور داخلی می باشد و روتور توسط استاتور احاطه می شود. علاوه بر این، بنا به محل قرارگیری آهنربا، این روتورها به دو نوع سطحی و دفنی نیز تقسیم بندی می شوند.
در شکل الف نوع سطحی را مشاهده می کنید که آهنربا روی سطح روتور قرار گرفته است در حالی که در روتور شکل ب آهنربا درون روتور دفن شده است. در مقالات بعدی بررسی دقیق تری از مزایا و معایب هر ساختار و نحوه انتخاب آن ارایه خواهد شد.
روتور موتور BLDC ، دو نمونه از روتورهای ساخته شده توسط مجموعه
استاتور موتور براشلس BLDC
استاتور موتور BLDC از دو قسمت آهنی و سیم پیچی تشکیل شده است. قسمت آهنی از روی هم قرار گرفتن ورق های برش خورده آهن سیلیس دار ساخته می شود. سیم پیچی استاتور موتورهای BLDC عموما از نوع متمرکز است؛ بدین صورت که هر کلاف به دور یک دندانه پیچیده می شود. با توجه به اینکه برای تعیین موقعیت روتور از سه سنسور اثر هال استفاده می شود، محل قرار گیری این سه سنسور توسط برش لیزر بر روی سه دندانه استاتور ایجاد می شود (شکل الف). در شکل زیر دو نمونه استاتور ساخته شده توسط این مجموعه را ملاحظه می کنید.
استاتور موتور براشلس
سنسور تشخیص موقعیت
در موتورهای BLDC هدایت فازهای موتور به صورت الکترونیکی انجام می شود. به منظور چرخش پیوسته روتور و تولید گشتاور، هریک از فازهای موتور بنا به موقعیت لحظه ای روتور تحریک می شود. لذا در یک موتور BLDC سه فاز عموما از سه سنسور اثر هال استفاده می شود که معمولا در دندانه های استاتور جاسازی می شود. سنسور اثر هال بر اساس تجربه ی قطب شمال یا جنوب آهنربا، سیگنال ولتاژ مثبت یا منفی را در خروجی به نمایش می گذارد. در این صورت، با تحلیل سیگنال خروجی سه سنسور اثر هال می توان موقعیت لحظه ای روتور را تشخیص و سیم پیچ های استاتور را بر اساس آن تحریک نمود.
تشخیص موقعیت موتورهای BLDC می تواند با استفاده از یک انکودر که به شفت آن متصل است نیز صورت بپذیرد. در این صورت نسبت به استفاده از سنسورهای اثرهال به دقت بیشتری دست خواهیم یافت. معمولا تعیین موقعیت موتورهای براشلس برای کاربرد سرو (servo) که نیازمند دقت بالایی است با استفاده از شفت انکودر صورت می پذیرد.
در مقالات بعدی نحوه عملکرد موتور BLDC، نحوه درایو و نیز تفاوت های موتور BLDC با موتور سنکرون آهنربای دائم (PMSM) شرح داده خواهد شد.
سنسور اثر هال – ساختار روتور موتور های براشلس
مزایای موتور بدون جاروبک BLDC به قرار زیر می باشد:
- قابلیت اطمینان بسیار بالا: بعلت عدم استفاده از زغال و کماتاتور
- راندمان بالا: بعلت عدم استفاده از هادی حامل جریان در روتور و حذف تلفات مسی روتور
- وزن و حجم کم: بعلت استفاده از آهنرباهای کمیاب خاکی که دارای چگالی انرژی بسیار بالایی می باشند.
- نویز و ارتعاش کم: بعلت دارابودن شار پیوندی سینوسی
- کنترل چندین سرعته: با توجه به استفاده از درایور در موتورهای BLDC، تمامی سرعت ها قابل دستیابی است.
موتور براشلس یک موتور با تکنولوژی سبز
کارربرد موتور های بدون جاروبک
موتورهای BLDC در صنایع مختلفی نظیر: حمل و نقل (موتور سیکلت و دو چرخه برقی و …)، لوازم منزل (جاروبرقی، یخچال، هود آشپزخانه و …)، برشکاری رباتیک ( کوادکوپتر) ، دستگاه های سی ان سی (اسپیندل) و … مورد استفاده قرار می‌گیرند.
برای خرید دستگاه سی ان سی کلیک کنید .
موتورهای براشلس در گستره وسیعی از سرعت ها می توانند طراحی و ساخته شوند. به طور مثال موتور براشلس با سرعت 100 هزار دور بر دقیقه توسط شرکت های خارجی نظیر Maxon تولید می شود. همچنین با طراحی موتور براشلس با قطب های بالا می توان به آسانی به سرعت های پایین ( تا 50 دور بر دقیقه و حتی کمتر) نیز دست یافت. اما معمولا موتورهای براشلس دور پایین دارای ابعاد بسیار بزرگی هستند ولذا معمولا در صنعت برای دستیابی به دور پایین از یک گیربکس یک یا چند طبقه استفاده می شود.
کاربرد موتور بدون جاروبک
توان مندی ما برای قبول سفارشات ساخت موتور
این مجموعه آماده قبول سفارشات طراحی و نمونه سازی انواع الکتروموتور و درایو نظیر BLDC ، PMSM ، سوییچ و سنکرون رلوکتانس را داراست. طراحی دستگاه های الکترومغناطیسی مانند الکتروموتور، ژنراتور، کوپلینگ مغناطیسی و گیربکس مغناطیسی توسط جمعی از متخصصان حوزه ماشین های الکتریکی طراحی شده و زیر نظر کادر مجربی از مهندسین مکانیک ساخته می شود.
جهت مشاوره و ساخت الکترو موتور مد نظر خود با شماره 09117901373 تماس بگیرید و یا در صفحه تماس با ما در ارتباط باشید.
قبول سفارشات طراحی و ساخت الکتروموتور
