Безчеткови двигатели
Работата на безчетков DC двигател се основава на синхронния принцип на работа (синхронна промяна на EMF и скорост). Постоянните магнити 1 са фиксирани върху ротора на двигателя, а върху статора 2, сглобен от плочи, има трифазна намотка 3, свързана по схемата "звезда" или "триъгълник".
Фиг.1.54. безчетков мотор
Намотката се захранва по такъв начин, че в статора се създава въртящо се магнитно поле. За да направите това, с помощта на полупроводников ключ, фазите се превключват последователно. Тъй като постоянният магнит винаги се стреми да заеме позиция по линията на магнитното поле, с такова управление на мощността на статора, роторът започва да се върти. За осъществяване на обратна връзка, пространственото положение (ъгъл на въртене) на ротора се контролира от специален сензор, монтиран на вала на двигателя.
Фиг.1.55. Управление на безчетков двигател със сензори на Хол
Като правило за това се използва сензор на Хол или оптрон, който е свързан към полупроводников ключ. Като превключвател се използва контролер или серво усилвател, който управлява силовите превключватели на етапа на усилване на мощността (транзисторите), към който е свързана намотката на двигателя. В зависимост от ъгъла на въртене на ротора, превключвателят превключва транзисторите, регулирайки захранването на фазите на намотката. Комутаторът и сензорът за ъгъл на завъртане на ротора изпълняват функциите на четково-колекторен възел на постояннотокови колекторни двигатели.
Фиг.1.56. състояния на превключване на намотките и изходни сигнали на сензори на Хол
Ако е необходимо, валът на двигателя може да бъде направен кух за компактно окабеляване на електрически, пневматични и други комуникации през него.
Безчетковите постояннотокови двигатели се характеризират с широк диапазон на управление на скоростта, превъзхождайки AC двигателите по този показател. В същото време липсата на триене между ротора и статора води до следните предимства в сравнение с колекторните двигатели:
- много висока надеждност (експлоатационният живот всъщност е ограничен само от ресурса на лагерите и постоянните магнити *);
- много висока ефективност (до 95%);
- линейност на работната характеристика;
- минимално ниво на шум;
- минимално генериране на топлина;
- без разходи за поддръжка.
За да се увеличи експлоатационният живот в безчетковите двигатели с постоянен ток, се използват постоянни магнити с повишена намагнитност на базата на редкоземни метали - магнитна сплав неодим-желязо-бор Nd 2Fe 14B.
Фиг.1.57. състояния на превключване на намотките и изходни сигнали на сензори на Хол
Фиг.1.58. Анимация на безчетков двигател