Cách chọn động cơ BLDC phù hợp
Jan 08, 2024
Động cơ DC không chổi than(BLDC) được sử dụng rộng rãi trong tự động hóa công nghiệp, ô tô, thiết bị y tế, trí tuệ nhân tạo và các ngành công nghiệp khác vì tuổi thọ cao, độ ồn thấp và mô-men xoắn cao. BLDC có nhiều kích cỡ và chủng loại khác nhau, và trong thực tế, chúng tôi cần chọn động cơ BLDC phù hợp để đáp ứng yêu cầu về hiệu suất của ứng dụng. Trong blog này, SIT sẽ giới thiệu cách chọn động cơ BLDC phù hợp cho ứng dụng của bạn.
1. Chọn đúng loại động cơ BLDC
Theo cấu trúc, động cơ DC không chổi than có thể được chia thành hai loại: loại Inrunner và loại outrunner. Về cơ bản, chúng hoạt động trên cùng một nguyên tắc nhưng có những ưu điểm và hạn chế khác nhau. Động cơ BLDC bên trong đặt stato (phần tử cố định) bên ngoài và rôto (phần tử quay) bên trong, còn rôto quay bên trong stato. Động cơ BLDC vượt trội có thiết kế ngược lại: stato được đặt bên trong, rôto ở bên ngoài và rôto bên ngoài quay quanh stato ở giữa. Nói một cách tương đối, động cơ không chổi than hướng nội có đường kính nhỏ hơn và nhanh hơn, khiến chúng phù hợp hơn cho các ứng dụng tốc độ cao, trong khi động cơ không chổi than hướng tâm có đường kính lớn hơn và tản nhiệt tốt hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng mô-men xoắn tốc độ thấp và phù hợp với tốc độ thấp. -ứng dụng tốc độ.
Tùy theo việc có cảm biến hay không, động cơ BLDC cũng được chia thành động cơ BLDC có cảm biến và động cơ BLDC không cảm biến. Sự lựa chọn giữa chúng thường phụ thuộc vào chi phí. Động cơ không cảm biến đang ngày càng được sử dụng nhiều trong các ứng dụng như động cơ có tốc độ thay đổi chi phí thấp như quạt, máy nén tủ lạnh, máy điều hòa không khí và dụng cụ làm vườn. Tuy nhiên, các ứng dụng yêu cầu mô-men xoắn cao khi khởi động, chẳng hạn như các công cụ điện như xe đạp điện và xe đạp điện, yêu cầu sử dụng động cơ có cảm biến.
Ngoài ra, về mặt vật liệu, chúng tôi ưu tiên các loại động cơ ferit BLDC có hiệu suất cao, giá thành rẻ và độ tăng nhiệt độ thấp. Động cơ BLDC Alnico hoặc động cơ BLDC đất hiếm chỉ nên được xem xét trong trường hợp yêu cầu hiệu suất nghiêm ngặt, kích thước nhỏ và nhiệt độ môi trường cao.
2. Các thông số hoạt động chính để lựa chọn động cơ
Khi chọn động cơ DC không chổi than, các thông số là một trong những yếu tố lựa chọn quan trọng nhất. Trong số đó, ba thông số hiệu suất quan trọng nhất là mô-men xoắn, tốc độ và công suất.
2.1 Mô-men xoắn
Mô-men xoắn của động cơ, nói một cách đơn giản, là độ lớn của lực quay của động cơ, phản ánh khả năng chịu tải của động cơ - mô-men xoắn càng cao thì tải trọng mà động cơ có thể chịu được càng lớn và hiệu suất của động cơ sẽ càng tốt khi so sánh.
Tuy nhiên, trong thực tế, chúng ta cần xem xét mô-men xoắn cực đại cần thiết cho ứng dụng, có thể đạt được bằng cách cộng mô-men xoắn của động cơ, mô men quán tính và ma sát. Ngoài ra, còn có một số yếu tố bổ sung ảnh hưởng đến mô-men xoắn yêu cầu tối đa, ví dụ như lực cản của khe hở không khí, v.v., đòi hỏi biên độ mô-men xoắn ít nhất là 20%.
Ngoài mô-men xoắn yêu cầu tối đa, mô-men xoắn bình phương gốc (RMS) của động cơ cũng phải được xem xét. RMS có thể được tính gần đúng bằng mômen đầu ra liên tục cần thiết cho ứng dụng thực tế. Nó được xác định bởi một số yếu tố: mô-men xoắn cực đại, mô-men xoắn tải, mô men quán tính, khả năng tăng tốc, giảm tốc và thời gian chạy.
2.2 Tốc độ quay
Tốc độ quay của động cơ có liên quan chặt chẽ đến ứng dụng, ví dụ, tốc độ quay của động cơ sẽ quyết định trực tiếp đến tốc độ bay của máy bay không người lái. Vì vậy, khi lựa chọn động cơ, RPM là yếu tố không thể thiếu.
Tốc độ động cơ được biểu thị bằng giá trị KV, KV - số vòng quay trên vôn hoặc RPM/V, cho biết số lần động cơ sẽ quay trên mỗi vôn. Tốc độ tối đa (RPM) của động cơ có thể được xác định bằng cách nhân giá trị KV với điện áp pin.
RPM=KV * V (điện áp nguồn)
Theo công thức, tốc độ của động cơ không chổi than về mặt lý thuyết có liên quan tuyến tính với điện áp. giá trị KV là lượng RPM của động cơ tăng lên cho mỗi lần tăng điện áp. Nếu điện áp tăng, động cơ sẽ quay nhanh hơn.
Xe đạp điện thông thường quay với tốc độ vài trăm vòng/phút và xe điện tử quay cao hơn một chút, lên tới vài nghìn vòng/phút hoặc thậm chí hàng chục nghìn vòng/phút. Nếu cần tốc độ đầu ra rất thấp, cần cân nhắc xem có nên ghép nó với hộp số giảm tốc hay không và với loại hộp số nào.
Ngoài ra, trong một số điều kiện ứng dụng, chúng ta cũng cần xem xét phạm vi điều chỉnh tốc độ. Ví dụ, yêu cầu về tốc độ của máy sấy tóc là sự chênh lệch giữa tốc độ tối đa và tốc độ trung bình không lớn, tức là phạm vi tốc độ của động cơ nhỏ; trong khi ở một số hệ thống định vị điểm-điểm như băng tải, hệ thống cánh tay robot lại yêu cầu động cơ có dải tốc độ lớn.
2.3 Nguồn điện
Công suất của động cơ phải được chọn theo công suất mà máy móc ứng dụng yêu cầu và cố gắng chạy động cơ ở mức tải định mức. Cần lưu ý hai điểm sau đây khi lựa chọn
Nếu chọn công suất động cơ quá nhỏ sẽ khiến động cơ bị quá tải trong thời gian dài dẫn đến hiện tượng động cơ nóng, rung, giảm tốc độ, âm thanh bất thường,… Trong trường hợp nghiêm trọng, động cơ sẽ bị rung. thậm chí sẽ bị đốt cháy.
Nếu chọn công suất động cơ quá lớn thì công suất cơ đầu ra không thể phát huy hết, hệ số công suất và hiệu suất không cao, không chỉ người sử dụng và lưới điện không tốt mà còn gây lãng phí điện năng.
Vì vậy, việc lựa chọn động cơ có công suất hợp lý tùy theo nhu cầu ứng dụng là rất quan trọng. Chúng ta có thể chọn động cơ bằng cách sử dụng công thức tính giá trị của ba thông số: công suất, mômen xoắn và tốc độ.
Công suất (W)=Tốc độ (RPM) * Mô-men xoắn (Nm) / 9,55
Ví dụ: nếu bạn muốn chọn động cơ 12{2}}W, bạn thực hiện như thế nào? Đầu tiên, bạn có thể kiểm tra RPM, sau đó bạn có thể kiểm tra xem tải yêu cầu bao nhiêu mô-men xoắn. Ví dụ: nếu tốc độ là 3000RPM và mô-men xoắn chỉ 0,3NM, theo công thức trên, W=RPM*NM/9.55=90, tức là công suất tối đa được xác nhận là 90W , thì chọn động cơ 100W là được. Tuy nhiên, nếu môi trường ứng dụng khắc nghiệt hoặc thời gian chạy liên tục lâu hơn thì bạn có thể chọn 125W, biên độ sẽ lớn hơn một chút và an toàn hơn.
Ngoài ba thông số chính ở trên, tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng, cũng có thể cần phải xem xét điện áp, dòng điện, định mức chống nước, v.v. của động cơ.
2.4 Điện áp
Điện áp định mức của động cơ DC cho biết điện áp hoạt động hiệu quả nhất. Cần đảm bảo rằng điện áp mà ứng dụng áp dụng phù hợp với điện áp định mức của động cơ; nếu điện áp quá nhỏ, động cơ sẽ không hoạt động, còn điện áp quá lớn sẽ làm chập mạch cuộn dây, dẫn đến mất điện hoặc hư hỏng hoàn toàn động cơ.
2,5 hiện tại
Dòng điện là nguồn điện để điều khiển động cơ, dòng điện quá lớn có thể làm hỏng động cơ. Đối với động cơ DC, dòng điện vận hành và dòng điện ngừng hoạt động rất quan trọng. Dòng điện hoạt động là dòng điện trung bình mà động cơ dự kiến sẽ tạo ra ở mô-men xoắn thông thường. Dòng điện dừng sẽ tác dụng đủ mô-men xoắn để chạy động cơ ở tốc độ dừng hoặc 0 vòng/phút.
2.6 Đánh giá chống thấm nước
Chỉ số bảo vệ của động cơ không chổi than được biểu thị bằng IP cộng với một con số, con số càng cao thì chỉ số chống nước càng cao.
3. Xác định mục tiêu ứng dụng
Đối với các ứng dụng khác nhau, động cơ DC không chổi than sẽ có thiết kế và phương pháp truyền động khác nhau, khiến việc lựa chọn trở nên rất phức tạp. Để đơn giản hóa việc lựa chọn động cơ, chúng ta cần xác định các yêu cầu cốt lõi dựa trên việc sử dụng động cơ.
| KHÔNG | Trường ứng dụng chính | Ví dụ ứng dụng | Yêu cầu |
| 1 | Tự động trong công nghiệp | Robot công nghiệp, quạt trần công nghiệp lớn, máy bơm nước công nghiệp lớn | Mô-men xoắn khởi động cao, cấu trúc đơn giản, giá thấp, độ tin cậy cao, bảo trì dễ dàng, v.v. |
| 2 | Xe hơi | Động cơ truyền động, ghế chỉnh điện, cửa sổ chỉnh điện, gương chỉnh điện, bơm nước, bơm xăng,.. | Tốc độ cực cao, trọng lượng nhỏ, điều chỉnh rộng |
| 3 | Dụng cụ điện | Máy khoan, máy cưa đĩa, máy mài, con lắc | Công suất cao, tốc độ cao, v.v. |
| 4 | Thiết bị phục hồi chức năng y tế | Máy thở, giường y tế, xe lăn điện, ghế massage,.. | Phạm vi điều chỉnh rộng, kích thước nhỏ, tuổi thọ cao, độ ồn thấp, v.v. |
| 5 | Thiết bị gia đình | Tủ lạnh, máy giặt, máy sấy, máy hút bụi, quạt trần, v.v. | công suất thấp, v.v. |
| 6 | Sản phẩm chăm sóc cá nhân | Máy sấy tóc, thiết bị làm đẹp, máy uốn tóc. vân vân | Mức độ cách nhiệt cao, độ ồn thấp, tản nhiệt tốt, v.v. |
| 7 | Dụng cụ làm vườn | máy cắt cỏ, máy thổi lá, máy cắt tỉa chạy điện. vân vân | Công suất cao và thời gian dài, v.v. |
| 8 | khác | máy bay không người lái, xích lô và máy giám sát video. vân vân | Tùy theo hoàn cảnh |
Lựa chọn BLDC là một quá trình phân tích hệ thống toàn diện, đòi hỏi phải cân bằng tất cả các khía cạnh của việc lựa chọn động cơ theo yêu cầu ứng dụng. SIT là một trong nhữngNhà cung cấp động cơ BLDCở Trung Quốc. Chúng tôi có đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm, có thể giúp bạn tìm ra giải pháp tốt nhất cho ứng dụng của mình. Nếu bạn có bất kỳ yêu cầu nào về động cơ, xin vui lòng liên hệ với chúng tôi.