Бесщеточный DC мотор Brushless DC motor устройство
- Информация о материале
- Обновлено: 06.05.2025, 07:51
- Опубликовано: 06.05.2025, 07:21
- Автор: DeniS
BLDC — Brushless DC electric motor - бесколлекторный электродвигатель постоянного тока.
BLDC мотор (вентильный двигатель) - это бесколлекторный синхронный двигатель постоянного тока на постоянных магнитах. Функцию коллектора в данном случае выполняет электронный контроллер, как если бы двигатель был коллекторный - контроллер переключает обмотки в зависимости от положения ротора с магнитами, определяемого датчиками Холла, установленными в мотор.
Если двигатель застопорить, то контроллер будет подавать ток в те две фазы, которые должны его стронуть в нужную сторону. Контроллер не будет переключать фазы, пока ротор стоит. Дополнительно в отличие от механических коллекторов, это обеспечивает работу большого количества магнитных пар, чем может быть обеспечен значительно больший момент.
BLDC мотор – это коллекторный двигатель с "электронным коллектором", но лишенный его недостатков в виде механического износа щеток и постоянного обслуживания щеточного узла для удаления нагара и загрязнений.
Статор BLDC мотора - неподвижная часть двигателя.
Ротор BLDC мотора - вращающаяся часть двигателя.
Inrunner BLDC мотор с внутренним ротором. Магниты находятся внутри статора
Outrunner BLDC мотор с внешним ротором. Магниты находятся снаружи статора
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) - это управление средним значением напряжения на нагрузке путём изменения скважности импульсов, управляющих ключом. Скважность - безразмерная величина, одна из характеристик импульсных систем, определяющая отношение периода следования (повторения) импульсов к длительности импульса.
На рисунке представлен график трёхуровневой ШИМ для управления электродвигателем, которая используется в приводах асинхронных электродвигателей с переменной частотой. Напряжение от ШИМ, подаваемое на обмотку двигателя показано в виде прямоугольных импульсов. Пунктирной линией грубо изображён магнитный поток в статоре двигателя. Магнитный поток имеет приблизительно синусоидальную форму, благодаря соответствующему закону ШИМ.
Поэтому, ключи открыты не все время, а открываются, и закрываются с фиксированной частой, но изменяемой скважностью. Таким образом, изменяется действующее напряжение от нулевого до напряжения питания.
При малой частоте может быть не эффективной или не обеспечивать необходимой плавности регулирования оборотов двигателя.
Управление BLDC мотором ESC контроллер
ESC регулятор скорости 20А LittleBee-Spring BLHeLi S Dshot 2-6S LiPo
Характеристики ESC LittleBee-Spring 20А BLHeLi S
- Поддержка протоколов Oneshot 125, Oneshot 42, Multishot, DSHOT
- Микроконтроллер SILABS EFM8BB21F16 8бит MCU 48МГц;
- Прошивка BLHeli_S - это улучшенный код на основе BLHeli;
- Позолоченные контакты
- Ток: 20 А импульсно до 25А <10c
- Frrevekznjhs: 2-4S LiPo
- Провод: 20 AWG
- Размеры: 23.5 x 12 x 6мм
- Вес: 4.0г
Регулятор оборотов двигателя XXD HW30A 30A 2-3S Li-Po
Регулятор оборотов для бесколлекторных двигателей.
Предназначен для установки на различные модели мультикоптеров – квадрокоптеры, гексакоптеры, трикоптеры и др. Регулятор так же подходит для установки на радиоуправляемые модели вертолетов 400-450 класса и модели самолетов.
Характеристики регулятора оборотов бесщеточного мотора XXD HW30A 30A 2-3S Li-Po
- Постоянный ток 30А, импульсный 35А, 40А не более 10 секунд.
- Размер: 45*24*11 (мм),
- Вес: 25 г (включая провода)
- Диапазон напряжения: 4-16 В
- Количество батарей:
4-12Ni-Mh
2-3 Li-Po (4Li-Po не допускают выход BEC) - Выход BEC: Непрерывный 2А, (мгновенный 3А)
2 Li-Po 4-5 миниатюрный рулевой механизм
3 Li-Po 3-4 Миниатюрный рулевой механизм
ESC (Electronic Speed Controller – электронный контроллер скорости).
Функция данного контроллера - правильная подача питания на провода BLDC двигателя чтобы двигатель вращался в нужном направлении. Это осуществляется с помощью считывания обратной ЭДС (back EMF) с каждого провода и подачи питания на катушку в то время когда магнит пересекает ее.
Внутри себя контроллер ESC содержит электронику и силовые ключи.
Управление скоростью вращения на основе ШИМ (широтно-импульсной модуляции, в англ. PWM).
Контроллер ESC может управлять скоростью вращения BLDC двигателя при помощи считывания сигнала ШИМ подаваемого на его сигнальный провод. Принцип управления им очень похож на управление сервомоторами. Сигнал ШИМ, подаваемый на контроллер ESC, должен иметь период 20ms, а коэффициент заполнения этого ШИМ сигнала будет определять скорость вращения BLDC двигателя. Поскольку точно такой же принцип используется для управления углом поворотом сервомотора, то для управления BLDC двигателем можно использовать библиотеку для управления сервомоторами.
Battery Eliminator Circuit (BEC) – цепь, исключающая батарею.
Почти все контроллеры ESC поставляются с этой схемой. Данная схема устраняет потребность в использовании отдельной батареи для питания микроконтроллера. В различных контроллерах ESC используются различные схемы регулировки данного напряжения, но в большинстве случаев распространена схема с линейной регулировкой.
Встроенное ПО.
Каждый контроллер ESC содержит в своем ПЗУ встроенную прикладную программу, написанную производителем контроллера. Эта программа во многом определяет логику функционирования контроллера. Наиболее популярными встроенными программами для контролеров ESC являются Traditional, Simon-K и BL-Heli.