Τέσσερα πλεονεκτήματα των κινητήρων BLDC χωρίς σχισμές έναντι των κινητήρων BLDC με σχισμές

τέσσερα πλεονεκτήματα των κινητήρων BLDC χωρίς σχισμές έναντι των κινητήρων BLDC με σχισμές

Κατά την τελευταία δεκαετία, οι κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες (bldcs) έχουν αντικαταστήσει όλο και περισσότερο τους κινητήρες DC, ειδικά σε εφαρμογές όπου απαιτούνται υψηλές ταχύτητες (πάνω από 12.000 σ.α.λ.) και μεγάλη διάρκεια ζωής.

Αλλά οι κινητήρες BLDC δεν έχουν όλα τα πλεονεκτήματα: οι κινητήρες BLDC προσφέρουν απλό έλεγχο και χωρίς γρανάζι, ενώ η πολύπλοκη δομή των κινητήρων BLDC σημαίνει υψηλότερο κόστος - οι συμβατικοί κινητήρες BLDC είναι σχέδια με σχισμές, δηλαδή τα πηνία τυλίγονται στις σχισμές γύρω από τον στάτορα.

Ως αποτέλεσμα, αναπτύχθηκε ένας κινητήρας BLDC με σχεδιασμό χωρίς σχισμές, ο οποίος έχει 4 σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι των συμβατικών κινητήρων BLDC με σχισμές.

Οι κινητήρες BLDC χωρίς σχισμές χρησιμοποιούν σχεδιασμό χωρίς σχισμές. Τα πηνία τυλίγονται σε ξεχωριστή εξωτερική λειτουργία και στη συνέχεια εισάγονται απευθείας στο διάκενο αέρα κατά τη συναρμολόγηση του κινητήρα.

1) Ο όγκος του κινητήρα Slotless BLDC μπορεί να γίνει μικρότερος

Σε κινητήρες BLDC με σχισμές, η παρουσία δοντιών στάτορα εμποδίζει την ελαχιστοποίηση του συνολικού μεγέθους του κινητήρα. Επιπλέον, καθώς το μέγεθος του κινητήρα συρρικνώνεται, η διαδικασία περιέλιξης γίνεται όλο και πιο δύσκολη. Αντίθετα, οι κινητήρες DC χωρίς σχισμές χωρίς ψήκτρες έχουν περιελίξεις που είναι κεκλιμένες ή αξονικά στερεωμένες σε κυλινδρικό πυρήνα στάτορα, διευκολύνοντας τη μείωση του μεγέθους.

2) Οι κινητήρες BLDC χωρίς σχισμές κοστίζουν λιγότερο

Ο σχεδιασμός χωρίς σχισμές έχει επίσης πλεονεκτήματα κόστους, καθώς μειώνει την πολυπλοκότητα και ο πυρήνας του στάτορα είναι ευκολότερος στην κατασκευή.

Slotless BLDC Motors Cost Less

3) Οι κινητήρες BLDC χωρίς σχισμές έχουν υψηλή πυκνότητα ισχύος

Ενώ και τα δύο σχέδια μπορούν να λειτουργήσουν σε ταχύτητες πολύ υψηλότερες από τους βουρτσισμένους κινητήρες DC, τα σχέδια με σχισμές και χωρίς σχισμές έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά σε υψηλές ταχύτητες. Για να επιτευχθεί μηχανική σταθερότητα σε υψηλές ταχύτητες (από 40.000 έως 60.000 σ.α.λ.), οι ρότορες χωρίς σχισμές έχουν συνήθως σχεδιασμό διπολικού μόνιμου μαγνήτη. Επιπλέον, λόγω της ύπαρξης του μεγάλου διακένου αέρα, όταν ο κινητήρας λειτουργεί με υψηλή ταχύτητα, η απώλεια του πυρήνα του στάτορα περιορίζεται σε αποδεκτό εύρος. Αυτό σημαίνει ότι ένας κινητήρας BLDC χωρίς σχισμές επωφελείται από μια δομή στάτορα χωρίς σχισμές με σχετικά χαμηλές απώλειες πυρήνα και επομένως υψηλή πυκνότητα ισχύος.

Στην πραγματικότητα, στις πρώτες μέρες του σχεδιασμού κινητήρα BLDC χωρίς σχισμές, η πυκνότητα ισχύος του ήταν χαμηλότερη από αυτή του ισοδύναμου κινητήρα με σχισμές. Ωστόσο, η έλευση των μόνιμων μαγνητών υψηλής ενέργειας και των εναλλακτικών συσκευών μαγνήτισης τους έχει μειώσει το χάσμα απόδοσης. Οι κινητήρες BLDC με σχισμές είναι λιγότερο ικανοί να χρησιμοποιούν μαγνήτες υψηλής ενέργειας λόγω των παχύτερων δοντιών που απαιτούνται για την αύξηση του μαγνητικού φορτίου στον κινητήρα, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση της περιοχής της σχισμής και επομένως του ηλεκτρικού φορτίου στον κινητήρα.

Slotless BLDC Motors Have High Power Density

4) Ο κινητήρας BLDC χωρίς σχισμές έχει καλύτερη υπερφόρτωση

Slotless BLDC Motor Has Better Overload

Οι κινητήρες BLDC με σχισμές μπορούν να παρέχουν υψηλότερη ροπή από τα σχέδια χωρίς σχισμές, επειδή τα σχέδια με σχισμές μπορούν να χειριστούν υψηλότερες θερμοκρασίες, επιτρέποντας την παραγωγή περισσότερης ροπής. Ωστόσο, λόγω του κορεσμού του μαγνητικού κυκλώματος κατά τη λειτουργία υπερφόρτωσης, η ροπή του κινητήρα μειώνεται και το χωρίς δόντια στον σχεδιασμό χωρίς σχισμές δεν έχει μαγνητικό κορεσμό, παρέχοντας έτσι καλύτερη υπερφόρτωση.

Αν και οι κινητήρες BLDC χωρίς σχισμές έχουν πολλά πλεονεκτήματα έναντι των τυπικών bldc, σε πρακτικές εφαρμογές, οι κινητήρες BLDC χωρίς σχισμές δεν είναι πάντα η καλύτερη επιλογή. Για παράδειγμα, οι κινητήρες BLDC χωρίς σχισμές προσφέρουν χαμηλή επαγωγή, γεγονός που αποτελεί πρόκληση για τον έλεγχο της κίνησης. Εάν χρησιμοποιείται έλεγχος διαμόρφωσης πλάτους παλμού (pwm), η χαμηλότερη επαγωγή έχει ως αποτέλεσμα υψηλότερες απώλειες κινητήρα. Χειριστήρια με υψηλότερες συχνότητες μεταγωγής (80 έως 100 khz) ή αντισταθμισμένη επαγωγή σειράς μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανακούφιση του προβλήματος χαμηλής επαγωγής.

Στην πραγματικότητα, διαφορετικές τεχνολογίες κινητήρων BLDC είναι κατάλληλες για διαφορετικές εφαρμογές. Οι κινητήρες BLDC με σχισμές είναι κατάλληλοι για εφαρμογές όπως ηλεκτρικά οχήματα ή οικιακές συσκευές που απαιτούν μεγάλο αριθμό πόλων και το τελικό μέγεθος δεν αποτελεί πρόβλημα. Προτιμώνται επίσης σε σκληρά περιβάλλοντα, καθώς τα πηνία σχεδιασμού με σχισμές προστατεύονται ευκολότερα και συγκρατούνται μηχανικά από τα δόντια του στάτορα. Και για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ταχύτητα και μικρό μέγεθος, όπως σε ιατρικό εξοπλισμό ή φορητά βιομηχανικά εργαλεία, οι κινητήρες BLDC χωρίς σχισμές είναι μια καλύτερη επιλογή, προσφέροντας την καλύτερη λύση.