O que é motor CC sem escova

 

A motor DC sem escova (BLDC)é um produto mecatrônico típico que consiste em um corpo de motor e um driver. Também é chamado de "motor sem comutador" porque não possui escovas e nem comutador (ou anel coletor).

 

A história dos motores sem escova remonta ao século XIX. Naquela época, o inventor americano Nikola Tesla inventou o motor assíncrono em 1887. Embora alguns se refiram ao motor assíncrono como "um dos antecessores do motor sem escova", as limitações tecnológicas da época tornaram o desenvolvimento do motor um processo relativamente lento. . Somente em meados do século 19 ocorreu um avanço na tecnologia de motores com a invenção e aplicação do transistor. Através do uso do circuito de comutação do transistor em vez da escova e do comutador tradicionais, nasceram oficialmente os motores CC comutados eletronicamente. Este novo motor sem escova não apenas supera os defeitos técnicos do motor assíncrono, mas também melhora muito a eficiência e a confiabilidade.

 

Hoje em dia, o motor DC sem escovas é amplamente utilizado nas áreas de ferramentas elétricas, eletrodomésticos e automação industrial devido às suas vantagens de alta eficiência, baixa manutenção e longa vida útil.

 

 

1. Modos de regulação de velocidade

Motor sem escova pode substituir o tradicionalmotor DC escovadopara regulação de velocidade, podendo ainda substituir o sistema de regulação de velocidade de inversor + motor inversor ou motor assíncrono + redutor. Não necessita de equipamento adicional de mudança de velocidade e realiza diretamente uma regulação de velocidade eficiente.

 

2. Construção de escova de carbono e anel coletor

Os motores escovados utilizam escovas de carbono e anéis coletores para realizar a transmissão de energia elétrica, e essas peças se desgastam com o uso, aumentando o trabalho de manutenção. Já os motores sem escova eliminam as escovas de carbono e a estrutura dos anéis coletores, eliminando o desgaste desses componentes e melhorando a vida útil e a confiabilidade do motor.

 

3. Operação de baixa velocidade e alta potência

Os motores sem escova podem atingir alta potência em baixas velocidades e podem acionar diretamente grandes cargas sem um redutor de velocidade, reduzindo a complexidade e o tamanho do equipamento mecânico.

 

4. Volume e peso

Os motores sem escova são pequenos e leves, mas possuem uma potência muito alta, o que lhes confere uma vantagem em dispositivos portáteis e compactos.

 

5. Características de torque

O motor sem escova possui excelentes características de torque, especialmente em velocidades baixas e médias. Seu alto torque de partida e baixa corrente de partida o tornam adequado para cenários de aplicação que exigem partidas e paradas frequentes.

 

6. Regulação de velocidade e capacidade de sobrecarga

O motor sem escova possui função de regulação de velocidade contínua, ampla faixa de regulação de velocidade e possui forte capacidade de sobrecarga, adaptando-se a uma variedade de condições de trabalho complexas.

 

7. Características de partida e frenagem

Motores sem escova com boas características de partida suave e parada suave podem eliminar a necessidade de dispositivos tradicionais de frenagem mecânica ou eletromagnética, simplificando ainda mais a complexidade do sistema.

 

8. Eficiência e conservação de energia

Os motores sem escova são altamente eficientes porque não há escovas de carvão ou perdas de excitação. Ao mesmo tempo, como os motores sem escova eliminam a necessidade de redução de velocidade em vários estágios, a economia de energia combinada pode ser de 20% a 60% ou até mais.

 

9. Confiabilidade e estabilidade

Os motores sem escova são estáveis, fáceis de reparar e manter, adaptáveis ​​e funcionam bem em uma variedade de ambientes agressivos, como ocasiões acidentadas e vibrantes.

 

10. Ruído e vida útil

Os motores sem escova funcionam de forma mais silenciosa e suave, com menos vibração e ruído, e têm uma vida útil mais longa do que os motores com escova, porque não há escovas de carbono que possam desgastar.

 

11. Faíscas e Explosividade

Os motores com escovas podem gerar faíscas devido ao contato das escovas de carvão, enquanto os motores sem escovas não apresentam esse problema e são particularmente adequados para locais onde é necessária proteção contra explosão. Além disso, os motores sem escova podem ser selecionados com campos magnéticos trapezoidais ou sinusoidais, conforme necessário, para otimizar ainda mais o desempenho.

 

 

Depois de compreender os conceitos básicos e as vantagens do motor DC sem escovas, devemos também entender como ele funciona. Ao contrário dos motores de escova tradicionais, ele utiliza um sistema de controle eletrônico para regular a corrente e a comutação para acionar o rotor. A seguir está uma introdução sobre como funciona um motor DC sem escovas e seus principais componentes.

 

1. Sistemas de comutação eletrônica

A característica central de um motor DC sem escovas é a ausência de escovas e comutadores mecânicos encontrados em motores convencionais. Em vez disso, existe um sistema de comutação eletrônica, que é controlado por um conjunto de PCB. O sistema muda o sentido da corrente de acordo com a posição do rotor, permitindo assim a rotação contínua do rotor. A posição do rotor é geralmente monitorada por meio de sensores Hall ou outros detectores de posição, e o controlador eletrônico ajusta continuamente a corrente do enrolamento de acordo com os sinais do sensor.

 

2. Interação estator-rotor

O estator de um motor CC sem escovas é fixo e consiste em um núcleo de estator e enrolamentos enrolados em torno dele. Quando a corrente passa pelos enrolamentos, um campo magnético rotativo é produzido. Este campo magnético gerado pelo estator interage com os ímãs (ímãs permanentes) no rotor para acionar o rotor.

 

Estator:Os enrolamentos do estator produzem um campo eletromagnético que gira com a corrente, que é acionado por um controlador eletrônico de comutação.

 

Rotor:O rotor consiste em ímãs e um núcleo de rotor. Quando o campo eletromagnético do estator muda, os ímãs permanentes do rotor são submetidos a forças atrativas e repulsivas e começam a girar.

 

3. Principais etapas da operação

Começando:Quando a corrente passa pelos enrolamentos do estator, o campo magnético gerado pelos enrolamentos do estator interage com os ímãs permanentes do rotor, gerando um torque que faz o rotor girar. Os motores sem escova têm alto torque de partida e corrente de partida relativamente baixa.

 

Operação sem carga:Na ausência de uma carga externa, o motor opera com alta eficiência e o controlador eletrônico ajusta a corrente nos enrolamentos de acordo com o feedback do sensor para manter o rotor girando de forma constante.

 

Funcionando sob carga:Quando o motor está conectado a uma carga, o rotor gerará mais torque para superar a carga. O comutador eletrônico ajusta automaticamente a corrente de acordo com as mudanças de carga, garantindo que o motor funcione suavemente sob diferentes cargas.

 

4. Características de torque e regulação de velocidade

Os motores CC sem escovas proporcionam excelentes características de torque, especialmente em velocidades baixas e médias. Devido à função de regulação de velocidade contínua e à ampla faixa de velocidade, o motor é capaz de manter uma saída de torque estável em diferentes velocidades. Esse recurso torna os motores BLDC adequados para uma ampla gama de aplicações que exigem controle de alta precisão, como automação industrial e ferramentas elétricas.

 

5. Vantagens dos controles eletrônicos

A vida útil e a eficiência dos motores BLDC são bastante melhoradas devido ao sistema de comutação eletrônica que substitui as escovas de carvão e o comutador nos motores convencionais. Não há escovas que se desgastem no motor, reduzindo a necessidade de manutenção, além de reduzir ruídos e interferências eletromagnéticas. Além disso, o controlador eletrônico permite partida e parada suaves, resultando em operação mais suave do motor e menor impacto na estrutura mecânica.

 

 

No processo de fabricação de um motor CC sem escovas, a montagem dos principais componentes é a base para garantir o funcionamento eficiente do motor. A seguir está uma estrutura típica e processo de fabricação de um de nossos motores CC sem escovas de rotor interno (VSD).

 

Introdução aos principais componentes

1. tampa frontal 2. carcaça 3. enrolamentos 4. núcleo do estator

5. ímãs permanentes 6. núcleo do rotor 7. bobinas de enrolamento traseiro e bobinas de enrolamento dianteiro 8. conjuntos de PCB

9. rolamentos dianteiros e traseiros 10. tampa traseira 11. eixos 12. espaçadores e anéis de retenção

 

processo de fabricação

Montagem do estator

Primeiro, o núcleo do estator é fixado na carcaça, seguido pelo enrolamento dos enrolamentos no núcleo do estator e usando bobinas de enrolamento frontal e traseira para fixar os enrolamentos para garantir que as bobinas estejam perfeitamente alinhadas e não sejam afetadas por vibração ou fricção externa. Após a conclusão do enrolamento, o conjunto PCB é conectado para fornecer suporte para regulação de corrente e controle do motor.

 

Montagem do rotor

Ímãs permanentes são instalados no núcleo do rotor para garantir um ajuste perfeito. O núcleo do rotor é fixado ao eixo para garantir uma folga precisa entre os ímãs permanentes e os enrolamentos do estator para garantir a ação efetiva do campo magnético.

 

Montagem de rolamentos e outros suportes

Instale os rolamentos dianteiro e traseiro na tampa frontal e traseira para apoiar a rotação suave do eixo do motor. Além disso, instale os espaçadores e os anéis elásticos no lugar para garantir que os rolamentos e outras peças estejam seguros e não soltos.

 

Montagem completa da máquina

Monte a caixa, o estator, o rotor, o eixo e as tampas dianteira e traseira juntos em sequência. Certifique-se de que cada peça se encaixe perfeitamente, especialmente a folga entre o estator e o rotor deve ser ajustada com precisão para garantir a operação eficiente do motor.

 

Teste e depuração

Depois que o motor é montado, o motor é testado para operação, incluindo teste sem carga, teste de carga e teste de característica de torque, para garantir que o motor atenda aos requisitos de projeto e opere suavemente sem qualquer anormalidade.

 

 

Para garantir a operação adequada e desempenho estável de um motor CC sem escovas bem feito, é necessário verificar periodicamente o status do motor. A seguir estão os métodos comuns para verificar um motor CC sem escovas:

 

1. Teste sem carga

O teste sem carga serve para verificar a operação de um motor CC sem escovas quando nenhuma carga externa está conectada para garantir que o motor dará partida e funcionará corretamente. As etapas são as seguintes:

 

Etapas do teste:

Conecte o motor à fonte de alimentação do inversor, sem manter cargas externas.

 

Aumente gradualmente a tensão de entrada e observe se o motor consegue dar partida suavemente.

 

Monitora a velocidade do motor e a corrente operacional para garantir que a velocidade e a corrente do motor estejam na faixa normal para a tensão nominal.

 

Pontos de verificação:

O motor funciona suavemente em toda a faixa de tensão?

 

Existe algum ruído anormal ou superaquecimento durante a inicialização.

 

Se a corrente sem carga atende aos requisitos técnicos, se a corrente sem carga for muito grande, isso pode indicar que há uma falha no enrolamento ou no circuito.

 

2. Teste de carga

O teste de carga visa verificar o desempenho do motor sob carga para garantir que ele atenda aos requisitos do projeto. As operações específicas são as seguintes:

 

Etapas do teste:

Conecte o motor a cargas externas, como drives, equipamentos ou bancadas de teste.

 

Opere o motor sob diferentes condições de carga e registre a velocidade, o torque e a corrente do motor.

 

Aumente gradativamente a carga e observe a resposta e estabilidade do motor sob diferentes cargas.

 

Pontos de verificação:

Se o motor é capaz de operação suave e contínua com carga nominal.

 

A corrente e o torque do motor mudam conforme esperado quando a carga é aumentada?

 

Verifique se há vibração anormal, superaquecimento ou ruído e certifique-se de que o motor não esteja se degradando sob carga.

 

3. Teste característico de torque

O teste de caracterização de torque avalia a saída de torque de um motor DC sem escova em diferentes velocidades para garantir que o motor seja capaz de fornecer energia suficiente durante a inicialização e operação.

 

Etapas do teste:

Use equipamento de medição de torque para monitorar a saída de torque do motor em diferentes velocidades e cargas.

 

Teste o torque de partida do motor para garantir que haja torque suficiente com uma corrente de partida baixa.

 

Teste as características de torque do motor em operação em baixa e média velocidade para verificar se os requisitos do projeto foram atendidos.

 

Pontos de verificação:

Se há torque de partida suficiente durante a inicialização para garantir que o equipamento possa dar partida sem problemas.

 

Se o torque permanece estável em velocidades baixas e médias e se é adequado às condições de operação do motor por um longo período de tempo.

 

A ocorrência ou não de uma saída de torque instável durante o teste pode estar relacionada a uma falha no enrolamento ou no circuito de controle.

 

Através dos três testes acima, você pode basicamente obter uma compreensão abrangente do desempenho do motor DC sem escovas para garantir que ele possa funcionar de forma estável e confiável sob diferentes condições de operação. As inspeções regulares ajudam a cronometrar a descoberta de possíveis problemas e prolongar a vida útil do motor.