Четыре преимущества бесщелевых двигателей BLDC по сравнению с щелевыми двигателями BLDC

четыре преимущества бесщелевых двигателей BLDC по сравнению с щелевыми двигателями BLDC

За последнее десятилетие бесщеточные двигатели постоянного тока (bldc) все чаще заменяют щеточные двигатели постоянного тока, особенно в тех случаях, когда требуются высокие скорости (более 12 000 об/мин) и длительный срок службы.

Но двигатели BLDC не обладают всеми преимуществами: двигатели BLDC обеспечивают простое управление и отсутствие зубчатых зацеплений, в то время как сложная конструкция двигателей BLDC означает более высокую стоимость — обычные двигатели BLDC имеют щелевую конструкцию, то есть катушки намотаны в пазы вокруг статора.

В результате был разработан двигатель BLDC с бесщелевой конструкцией, который имеет 4 основных преимущества по сравнению с обычными щелевыми двигателями BLDC.

В бесщелевых двигателях BLDC используется конструкция без пазов. Катушки наматываются на отдельную внешнюю операцию, а затем вставляются непосредственно в воздушный зазор во время сборки двигателя.

1) Объем двигателя BLDC без прорезей можно сделать меньше

В щелевых двигателях BLDC наличие зубьев статора предотвращает минимизацию габаритных размеров двигателя. Кроме того, по мере уменьшения размеров двигателя процесс намотки становится все более сложным. В отличие от них, бесщеточные двигатели постоянного тока без щелей имеют обмотки, которые наклонены или закреплены в осевом направлении на цилиндрическом сердечнике статора, что облегчает уменьшение размеров.

2) Бесщелевые двигатели BLDC стоят дешевле

Конструкция без пазов также имеет экономические преимущества, поскольку она снижает сложность, а сердечник статора проще в изготовлении.

Slotless BLDC Motors Cost Less

3) Бесщелевые двигатели BLDC имеют высокую удельную мощность

Несмотря на то, что обе конструкции могут работать на скоростях, намного превышающих щеточные двигатели постоянного тока, щелевые и бесщелевые конструкции имеют разные характеристики на высоких скоростях. Для получения механической стабильности на высоких скоростях (от 40 000 до 60 000 об/мин) бесщелевые роторы обычно имеют двухполюсную конструкцию с постоянными магнитами. Кроме того, из-за наличия большого воздушного зазора, при работе двигателя на высоких оборотах, потери сердечника статора ограничены приемлемым диапазоном. Это означает, что бесщелевой двигатель BLDC имеет статорную конструкцию без пазов с относительно низкими потерями в сердечнике и, следовательно, высокой удельной мощностью.

На самом деле, на заре разработки бесщелевого двигателя BLDC его удельная мощность была ниже, чем у эквивалентного двигателя с прорезями. Однако появление высокоэнергетических постоянных магнитов и их альтернативных устройств намагничивания сократило разрыв в производительности. Двигатели BLDC с прорезями менее способны использовать высокоэнергетические магниты из-за более толстых зубьев, необходимых для увеличения магнитной нагрузки на двигатель, что приводит к уменьшению площади щели и, следовательно, электрической нагрузки на двигатель.

Slotless BLDC Motors Have High Power Density

4) Бесщелевой двигатель BLDC имеет лучшую перегрузку

Slotless BLDC Motor Has Better Overload

Двигатели BLDC с прорезями могут обеспечить более высокий крутящий момент, чем конструкции без пазов, поскольку щелевые конструкции могут работать при более высоких температурах, что позволяет создавать больший крутящий момент. Однако из-за насыщения магнитопровода при работе с перегрузкой крутящий момент двигателя снижается, а беззубчатый в безщелевой конструкции не имеет магнитного насыщения, что обеспечивает тем самым лучшую перегрузку.

Несмотря на то, что бесщелевые двигатели BLDC имеют много преимуществ по сравнению со стандартными BLDC, в практическом применении бесщелевые двигатели BLDC не всегда являются лучшим выбором. Например, бесщелевые двигатели BLDC имеют низкую индуктивность, что создает проблему для управления движением. При использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ) более низкая индуктивность приводит к более высоким потерям в двигателе. Для решения проблемы низкой индуктивности можно использовать регуляторы с более высокими частотами переключения (от 80 до 100 кГц) или последовательно компенсированной индуктивностью.

На самом деле, различные технологии двигателей BLDC подходят для разных областей применения. Двигатели BLDC с прорезями подходят для таких применений, как электромобили или бытовая техника, где требуется большое количество полюсов, а окончательный размер не является проблемой. Они также предпочтительны в суровых условиях, так как катушки с прорезями легче защитить и механически удерживаются зубьями статора. А для применений, требующих высокой скорости и небольших размеров, например, в медицинском оборудовании или портативных промышленных инструментах, двигатели BLDC без пазов являются лучшим выбором, предлагая лучшее решение.