В сфере электродвигателей моторов постоянных синхронных двигателей магнитов (PMSM) и бесщеточных двигателей постоянного тока (BLDC) выделяются как два из самых популярных вариантов для различных применений. Как поставщик PMSM, я имел привилегию тесно сотрудничать с этими двигателями, понимать их тонкости и свидетельствовать об их успевах в различных условиях. В этом блоге я углубляюсь в различия между двигателями PMSM и BLDC, проливая свет на их уникальные характеристики, преимущества и приложения.
Основные принципы
Давайте начнем с фундаментальных принципов работы этих двух типов двигателей. Моторы PMSM и BLDC являются синхронными двигателями, которые полагаются на постоянные магниты на роторе. Однако их обмотки статора и методы контроля значительно различаются.
Мотор BLDC работает на трапеции задней части - форма волны ЭДС (электродвижущая сила). Обмотки статора включены в последовательность для создания вращающегося магнитного поля. Коммутация в двигателе BLDC обычно контролируется датчиками зала - эффекта, которые обнаруживают положение магнитов ротора и отправляют сигналы контроллеру двигателя, чтобы переключить ток в обмотках статора в соответствующее время. Это приводит к относительно простой схеме управления, что обеспечивает стоимость двигателей BLDC - эффективными для многих приложений.
С другой стороны, PMSM работает на синусоидальной задней форме EMF. Обмотки статора предназначены для получения синусоидального магнитного поля, которое синхронизируется с постоянными магнитами на роторе. Чтобы достичь этого, PMSM часто требуют более продвинутых алгоритмов управления, таких как полевой контроль (FOC). FOC допускает точное управление крутящим моментом и скоростью двигателя, разделяя ток статора на два компонента: крутящий момент - создающий компонент и поток - создающий компонент.
Строительство
Строительство моторов PMSM и BLDC также показывает некоторые различия.
В двигателе BLDC обмотки статора обычно являются концентрированными обмотками. Эти обмотки относительно просты в изготовлении и расположены таким образом, чтобы упростить процесс коммутации. Ротор двигателя BLDC обычно имеет простую структуру с постоянными магнитами, установленными на ее поверхности. Использование датчиков зала - эффекта для коммутации делает общий дизайн менее сложным.
Для PMSM обмотки статора часто распределяют обмотки. Распределенные обмотки помогают производить более синусоидальное магнитное поле, что важно для гладкой работы двигателя. Ротор может иметь различные конфигурации, такие как поверхностные - установленные постоянные магниты (SPM) или интерьер - постоянный - магнит (IPM). Роторы IPM особенно интересны, поскольку они предлагают дополнительный крутящий момент нежелания в дополнение к магнитному крутящему моменту, что может повысить эффективность и производительность двигателя.
Характеристики производительности
Крутящий момент и скорость
PMSM обычно предлагают более высокую плотность крутящего момента по сравнению с двигателями BLDC. Синусоидальный контроль PMSM обеспечивает более эффективное использование магнитного поля, что приводит к лучшему производству крутящего момента на единицу объема. Это делает PMSs отличным выбором для применений, где в компактном пространстве требуется высокий крутящий момент, например, в электромобилях и промышленной робототехнике.
С точки зрения управления скоростью, PMSM имеют более широкий диапазон скорости и лучшее регулирование скорости. Усовершенствованные алгоритмы управления, используемые в PMSM, такие как FOC, обеспечивают точное управление скоростью двигателя даже в различных условиях нагрузки. Motors BLDC, хотя и способный к хорошему контролю за скоростью, могут иметь ограничения в достижении того же уровня точной и широкой работы диапазона.
Эффективность
PMSM часто более эффективны, чем двигатели BLDC, особенно на более высоких скоростях и в условиях переменной нагрузки. Синусоидальная работа PMSMS уменьшает потери гармоники в двигателе, что приводит к повышению общей эффективности. Кроме того, способность оптимизировать крутящий момент - производительность и поток - создание компонентов тока статора в PMSM с помощью FOC дополнительно повышает эффективность.
Тем не менее, двигатели BLDC могут быть довольно эффективными в приложениях, где они работают с постоянной скоростью и нагрузкой. Их простая схема управления и концентрированные обмотки приводят к относительно низким потери при устойчивой работе.
Приложения
Различия в производительности и построении моторов PMSM и BLDC приводят к отдельным областям применения.
Двигатели BLDC обычно используются в приложениях, где являются ключевыми показателями стоимости - эффективности, простоты и умеренной производительности. Они широко встречаются в потребительской электронике, такой как вентиляторы компьютерного охлаждения, беспилотники и небольшие бытовые приборы. Их простота контроля и относительно низкая стоимость делают их идеальным выбором для этих массовых - рыночных приложений.
PMSM, с другой стороны, предпочитают в приложениях с высокой производительностью. В автомобильной промышленности PMSM используются в электрических и гибридных транспортных средствах для их высокой плотности крутящего момента и эффективности. Промышленные приложения, такие как сервоприводы, машины и робототехника, также полагаются на PMSM для их точной скорости и управления крутящим моментом. Например, [48V PMSM Motor] (/Motor/Permanent - Magnet - Synchronous - Motor/48V - PMSM - Motor.html) часто используется в различных малых и средних промышленных и автомобильных приложениях, где доступно стабильное источник питания 48 В. Моторная мощность двигателя - безмолв] (/Двигатель/Постоянный - Магнит - Синхронный - Двигатель/Двигатель - Мощность - Бесщета - Мотор.html) может обеспечить высокую - мощность и эффективную работу для требовательных применений. И [безрассудный двигатель] (/Motor/Permanent - Magnet - Synchronous - Motor/Larbeless - Motor.html) предлагает компактное и интегрированное решение для приложений, где пространство ограничено.
Соображения стоимости
Стоимость Motors PMSM и BLDC - это еще один аспект, где они различаются. Motors BLDC, как правило, дешевле в производстве из -за их более простой схемы строительства и управления. Использование концентрированных обмоток и датчиков зала - эффекта снижает сложность и стоимость производства. Это делает Motors BLDC более бюджетным - дружеским вариантом для приложений с ограничениями затрат.
PMSM, однако, дороже. Потребность в распределенных обмотках, передовых алгоритмах управления, а иногда и более сложных конструкциях ротора увеличивает производственные затраты. Кроме того, стоимость контроллера двигателя для PMSM выше из -за требования к более сложной управляющей электронике.
Сложность контроля
Как упоминалось ранее, контрольная сложность этих двух типов двигателей значительно варьируется. Двигатели BLDC имеют относительно простую систему управления. Датчики зала - датчики эффекта предоставляют базовую информацию о положении ротора, а контроллер двигателя может использовать эту информацию для простых коммутаций. Эта простота облегчает инженерам реализацию управления двигателем BLDC в различных приложениях.
PMSM требуют более сложных алгоритмов управления. FOC, например, включает в себя координатные преобразования и сложные расчеты для точного управления компонентами тока статора. Это требует более мощных микроконтроллеров или цифровых сигнальных процессоров (DSP) для выполнения алгоритмов управления в реальном времени. Повышенная сложность управления также означает, что для проектирования и настройки систем управления PMSM необходим больший опыт.
Заключение
Таким образом, Motors PMSM и BLDC имеют свои уникальные характеристики, преимущества и недостатки. Двигатели BLDC известны своей простотой, стоимостью - эффективностью и пригодностью для приложений с умеренными требованиями к производительности. PMSM, с другой стороны, предлагают высокую плотность крутящего момента, эффективность и точный контроль, что делает их идеальными для применений с высоким уровнем производительности.
Как поставщик PMSM, я понимаю важность выбора правильного двигателя для конкретного применения. Если вы ищете мотор для высокоэффективной промышленной машины или потребительского продукта, важно учитывать такие факторы, как производительность, стоимость и сложность контроля.
Если вы находитесь на рынке для мотора PMSM и заинтересованы в том, чтобы узнать больше о наших продуктах или обсудить ваши конкретные требования, мы приглашаем вас обратиться к обсуждению закупок. Наша команда экспертов готова помочь вам найти идеальное моторное решение для ваших нужд.
Ссылки
- Krause, PC, Wasynczuk, O. & Sudhoff, SD (2013). Анализ электрических машин и систем привода. Уайли.
- Миллер, TJE (1989). Безмолвные постоянные - магнитные и моторные приводы. Издательство Оксфордского университета.