आधुनिक ब्रशलेस डीसी मोटर्स

सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स में महत्वपूर्ण प्रगति और शक्तिशाली नियोडिमियम मैग्नेट बनाने की तकनीक के लिए धन्यवाद, आज ब्रशलेस डीसी मोटर्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग वाशिंग मशीन, वैक्यूम क्लीनर, पंखे, ड्रोन आदि में किया जाता है।

और यद्यपि ब्रशलेस मोटर के संचालन के सिद्धांत का विचार 19 वीं शताब्दी की शुरुआत में ही व्यक्त किया गया था, यह सेमीकंडक्टर युग की शुरुआत तक पंखों में इंतजार करता था, जब प्रौद्योगिकियां व्यावहारिक कार्यान्वयन के लिए तैयार हो गईं यह दिलचस्प और कुशल अवधारणा, जिसने ब्रशलेस डायरेक्ट करंट मोटर्स को आज की तरह व्यापक रूप से चलने की अनुमति दी। …

अंग्रेजी संस्करण में उन्हें इस प्रकार के इंजन कहा जाता है बीएलडीसी मोटर - ब्रशलेस डीसी मोटर्स - ब्रशलेस डीसी मोटर। मोटर रोटर में शामिल है स्थायी मैग्नेट, और काम करने वाली वाइंडिंग्स स्टेटर पर स्थित हैं, अर्थात, बीएलडीसी मोटर डिवाइस क्लासिक ब्रश मोटर में पूरी तरह से विपरीत है। बीएलडीसी मोटर को एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक द्वारा नियंत्रित किया जाता है जिसे कहा जाता है ईएससी - इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रक - इलेक्ट्रॉनिक क्रूज नियंत्रण।

इलेक्ट्रॉनिक नियामक और उच्च दक्षता

इलेक्ट्रॉनिक नियामक ब्रशलेस मोटर को आपूर्ति की जाने वाली विद्युत ऊर्जा को सुचारू रूप से विविध करने की अनुमति देता है। प्रतिरोधी गति नियंत्रकों के सरल संस्करणों के विपरीत, जो मोटर के साथ श्रृंखला में एक प्रतिरोधी भार को जोड़कर शक्ति को सीमित करता है, जो अतिरिक्त शक्ति को गर्मी में परिवर्तित करता है, इलेक्ट्रॉनिक गति नियंत्रण अनावश्यक ताप के लिए विद्युत शक्ति को बर्बाद किए बिना महत्वपूर्ण रूप से उच्च दक्षता प्रदान करता है। ..

ब्रशलेस डीसी मोटर को वर्गीकृत किया जा सकता है स्व-सिंक्रनाइज़िंग सिंक्रोनस मोटर, जहां नियमित रखरखाव की आवश्यकता वाले स्पार्किंग नोड को पूरी तरह से बंद कर दिया जाता है — एकत्र करनेवाला... कलेक्टर का कार्य इलेक्ट्रॉनिक्स द्वारा ले लिया जाता है, जिसके कारण उत्पाद का पूरा डिज़ाइन बहुत सरल हो जाता है और अधिक कॉम्पैक्ट हो जाता है।

ब्रश को वास्तव में इलेक्ट्रॉनिक स्विच द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जिसमें यांत्रिक स्विचिंग की तुलना में बहुत कम नुकसान होता है। रोटर पर शक्तिशाली नियोडियमियम चुंबक शाफ्ट पर अधिक टोक़ की अनुमति देते हैं। और ऐसा इंजन अपने पूर्ववर्ती संग्राहक की तुलना में कम गर्म होता है।

नतीजतन, इंजन की दक्षता सबसे अच्छी है, और प्रति किलोग्राम वजन की शक्ति अधिक है, साथ ही रोटर गति विनियमन की एक विस्तृत श्रृंखला और उत्पन्न रेडियो हस्तक्षेप की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति है। संरचनात्मक रूप से, इस प्रकार के इंजन पानी और आक्रामक वातावरण में काम करने के लिए आसानी से अनुकूलित होते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल यूनिट ब्रशलेस डीसी मोटर का एक बहुत ही महत्वपूर्ण और महंगा हिस्सा है, लेकिन इसके बिना नहीं किया जा सकता है।इस उपकरण से, इंजन शक्ति प्राप्त करता है, जिसके पैरामीटर एक साथ गति और शक्ति दोनों को प्रभावित करते हैं जो इंजन लोड के तहत विकसित करने में सक्षम होगा।

यहां तक ​​​​कि अगर रोटेशन की गति को समायोजित करने की आवश्यकता नहीं है, तब भी एक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण इकाई की आवश्यकता होती है, क्योंकि इसमें न केवल नियंत्रण कार्य होता है, बल्कि इसमें बिजली आपूर्ति घटक भी होता है। हम कह सकते हैं कि ESC का एक अनुरूप है अतुल्यकालिक एसी मोटर्स के लिए आवृत्ति नियंत्रकविशेष रूप से ब्रशलेस डीसी मोटर को शक्ति देने और नियंत्रित करने के लिए डिज़ाइन किया गया।

बीएलडीसी मोटर नियंत्रण

यह समझने के लिए कि BLDC मोटर को कैसे नियंत्रित किया जाता है, आइए पहले याद करें कि कम्यूटेटर मोटर कैसे काम करती है। मूलतः चुंबकीय क्षेत्र में करंट के साथ फ्रेम के घूमने का सिद्धांत.

हर बार करंट के साथ फ्रेम घूमता है और एक संतुलन स्थिति पाता है, कम्यूटेटर (कलेक्टर के खिलाफ दबाए गए ब्रश) फ्रेम के माध्यम से करंट की दिशा बदलते हैं और फ्रेम जारी रहता है। यह प्रक्रिया दोहराई जाती है क्योंकि फ्रेम पोल से पोल तक जाता है। केवल कलेक्टर मोटर में ऐसे कई फ्रेम होते हैं और चुंबकीय ध्रुवों के कई जोड़े होते हैं, यही वजह है कि ब्रश कलेक्टर में दो संपर्क नहीं होते हैं, बल्कि कई होते हैं।

ईसीएम वही करता है। जैसे ही रोटर को संतुलन की स्थिति से दूर जाना पड़ता है, यह चुंबकीय क्षेत्र की ध्रुवीयता को उलट देता है। रोटर को केवल नियंत्रण वोल्टेज की आपूर्ति नहीं की जाती है, लेकिन स्टेटर वाइंडिंग्स को, और यह सही समय पर सेमीकंडक्टर स्विच (रोटर चरणों) की मदद से किया जाता है।

यह स्पष्ट है कि ब्रशलेस मोटर की स्टेटर वाइंडिंग को करंट सही समय पर दिया जाना चाहिए, यानी जब रोटर एक निश्चित ज्ञात स्थिति में हो। ऐसा करने के लिए, निम्न विधियों में से एक का उपयोग करें।पहला रोटर पोजीशन सेंसर पर आधारित है, दूसरा कॉइल के ईएमएफ को मापकर है जो वर्तमान में बिजली प्राप्त नहीं कर रहा है।

सेंसर अलग, चुंबकीय और ऑप्टिकल हैं, सबसे लोकप्रिय चुंबकीय सेंसर हैं हॉल प्रभाव... दूसरी विधि (ईएमएफ माप पर आधारित), हालांकि प्रभावी है, कम गति और स्टार्ट-अप पर सटीक नियंत्रण की अनुमति नहीं देती है। दूसरी ओर, हॉल सेंसर सभी मोड में अधिक सटीक नियंत्रण प्रदान करते हैं। थ्री फेज बीएलडीसी मोटर में ऐसे तीन सेंसर होते हैं।

बिना रोटर पोजिशन सेंसर वाले मोटर्स उन मामलों में लागू होते हैं जहां मोटर शाफ्ट लोड (पंखे, प्रोपेलर, आदि) के बिना शुरू होती है। यदि स्टार्टिंग लोड के तहत की जाती है, तो रोटर पोजीशन सेंसर वाली मोटर की आवश्यकता होती है। दोनों विकल्पों में उनके पेशेवरों और विपक्ष हैं।

सेंसर के साथ एक समाधान अधिक सुविधाजनक नियंत्रण में बदल जाता है, लेकिन अगर कम से कम एक सेंसर विफल हो जाता है, तो इंजन को अलग करना होगा, इसके अलावा, सेंसर को अलग तारों की आवश्यकता होती है। सेंसर रहित संस्करण में, किसी विशेष तार की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन स्टार्ट-अप के दौरान रोटर आगे और पीछे झूलेगा। यदि यह अस्वीकार्य है, तो सिस्टम में सेंसर स्थापित करना आवश्यक है।

रोटर और स्टेटर, चरणों की संख्या

बीएलडीसी मोटर का रोटर क्रमशः बाहरी या आंतरिक और स्टेटर आंतरिक या बाहरी हो सकता है। स्टेटर चुंबकीय रूप से प्रवाहकीय सामग्री से बना होता है, जिसमें दांतों की संख्या पूरी तरह से चरणों की संख्या से विभाजित होती है। रोटर बनाया जा सकता है, जरूरी नहीं कि चुंबकीय रूप से प्रवाहकीय सामग्री हो, लेकिन जरूरी है कि इसके साथ मजबूती से चुंबक जुड़ा हो।

मैग्नेट जितना मजबूत होगा, उपलब्ध टॉर्क उतना ही अधिक होगा। स्टेटर दांतों की संख्या रोटर मैग्नेट की संख्या के बराबर नहीं होनी चाहिए।दांतों की न्यूनतम संख्या नियंत्रण चरणों की संख्या के बराबर होती है।

डिजाइन और नियंत्रण की सादगी के लिए, अधिकांश आधुनिक ब्रशलेस डीसी मोटर्स तीन चरण हैं। एसी इंडक्शन मोटर्स की तरह, तीन चरणों की वाइंडिंग्स यहां "डेल्टा" या "स्टार" द्वारा स्टेटर से जुड़ी होती हैं।

रोटर पोजिशन सेंसर के बिना ऐसी मोटरों में 3 बिजली के तार होते हैं, और सेंसर वाली मोटरों में 8 तार होते हैं: सेंसर को पावर देने के लिए दो अतिरिक्त तार और सेंसर के सिग्नल आउटपुट के लिए तीन।

स्टेटर वाइंडिंग को इंसुलेटेड कॉपर वायर से बनाया जाता है ताकि यह रोटर की परिधि के साथ समान रूप से वितरित चरणों की आवश्यक संख्या के चुंबकीय ध्रुवों का निर्माण करे। प्रत्येक चरण के लिए फ्री-स्टैंडिंग स्टेटर पोल की संख्या आवश्यक मोटर के आधार पर चुनी जाती है गति (और घूर्णन क्षण)।

नियंत्रण धारा की आवृत्ति से काफी कम कोणीय आवृत्ति के साथ रोटेशन प्राप्त करने के लिए प्रति चरण कम गति वाले बाहरी रोटर मोटर्स को बड़ी संख्या में ध्रुवों (और इसलिए दांत) के साथ बनाया जाता है। लेकिन हाई-स्पीड थ्री-फेज मोटर्स के साथ भी, आमतौर पर 9 से कम दांतों की संख्या का उपयोग नहीं किया जाता है।