Что такое вентильный двигатель постоянного тока?

Вентильные электродвигатели (постоянного тока)

бесколлекторные двигатели постоянного тока (brushless direct current motors)

 

Обычные, коллекторные двигатели постоянного тока (ДПТ) состоят из общеизвестных узлов:

                Ротор с обмотками;

                Статор с постоянными магнитами;

                Щеточноколлекторный узел: коллектор коммутирует напряжение, а щетки посредством прямого контакта передают это напряжение на вращающийся ротор.

Основные недостатки коллекторных ДПТ вытекают именно из-за щеточноколлекторного узла: ресурс щеток из-за постоянного трения не велик, побочным эффектом работы часто является искрение щеток, и прочие широко известные из школьного курса физики факты.

Вентильные электродвигатели представляют собой ДПТ, в котором намагничен ротор, а обмотки находятся на статоре. Но основной отличительной особенностью вентильного двигателя является отсутствие щеточноколлекторного узла, коммутирующего обмотки. В нашем случае коммутация происходит благодаря электронным ключам – «вентилям».

Преимущества вентильных двигателей постоянного тока вытекают из отсутствия щеточноколлекторного узла:

                Минимальный вес и габариты (в том числе благодаря неодимовым магнитам);

                Минимизация потерь на коммутацию;

                Минимально возможный уровень шума;

                Высокий КПД;

                Диапазон регулирования скорости от 0 до максимума, максимальный крутящий момент соответствует минимальной скорости вращения, что позволяет обеспечивать осложненный внешними условиями пуск;

                Хороший теплоотвод от обмоток статора благодаря их соединению с корпусом электродвигателя;

                Низкий момент инерции легкого ротора позволяет осуществлять быстрое регулирование скорости вращения электродвигателя;

                И другие.

Коммутация напряжения в вентильных электродвигателях происходит благодаря датчику Холла, встроенному в электродвигатель. То есть, система управления всегда в любой момент времени «знает» в каком положении находится вал электродвигателя. Таким образом, возможна реализация задачи позиционирования вала электродвигателя с определенной точностью. И хотя точность позиционирования в этом случае относительно не велика, применение редукторов с высоким передаточным отношением позволяет точность позиционирования поднять в передаточное число раз, при этом, конечно, скорость вращения выходного вала падает ровно так же.

Электродвигатели производства ebm-papst делятся на две большие группы: электродвигали с внешним ротором:

Вентильный ДПТ с внешним ротором.jpg

и электродвигатели с внутренним ротором:

Вентильный ДПТ с внутренним ротором.jpg

Электродвигатели с внешним ротором имеют вращающийся ротор колоколообразной формы соединенный с валом электродвигателя, внутри ротора находится неподвижный статор, соединенный с фланцем мотора и печатной платой блока управления. Такая конструкция позволяет закрепить магниты на роторе на большем диаметре, чем в электродвигателях с внутренним ротором, что дает большую плотность магнитного потока, и большую величину магнитной индукции. В результате получаем электродвигатель с лучшими показателями крутящего момента на единицу массы электродвигателя.

Помимо конструкции ротора наши двигатели подразделяются также по принципу коммутации: мы производим бесколлекторные двигатели постоянного тока (БДПТ) с прямоугольной формой фазных напряжений, и именно вентильные двигатели, в которых фазные напряжения имеют форму синусоиды, что позволяет благодаря ШИМ осуществлять более точное управление крутящим моментом и скоростью вращения.