Fonctionnement des moteurs CC sans balais (BLDC)

Essayez Notre Instrument Pour Éliminer Les Problèmes





Le message détaille en détail le concept de fonctionnement de base des moteurs à courant continu sans balais, également appelés moteur BLDC.

Différence entre les moteurs CC à balais et sans balais

Dans nos moteurs à balais traditionnels, des brosses sont utilisées pour commuter le rotor mobile central par rapport au stator à aimant permanent de la papeterie environnante.



Les brosses deviennent impératives car le rotor est fabriqué à l'aide d'électroaimants qui ont besoin de puissance pour fonctionner, mais comme il a également besoin de tourner, les choses deviennent maladroites et les brosses deviennent la seule alternative pour alimenter le rotor électromagnétique en rotation.

Au contraire, dans les moteurs CC sans balais ou les moteurs BLDC, nous avons un stator central fixe et un rotor circulaire environnant. Le stator est composé d'un ensemble d'électroaimants tandis que le rotor a des aimants permanents fixés sur son périmètre à certaines positions calculées.



Utilisation de capteurs à effet Hall

Le mécanisme dispose également d'un capteur à effet Hall qui est installé afin de détecter la position du rotor et de ses aimants par rapport à l'électroaimant du stator et informer les données d'un circuit de commutation externe qui devient alors responsable de l'activation / désactivation des électroaimants au niveau du séquence ou synchronisation correcte, influençant un mouvement de rotation sur le rotor.

L'explication ci-dessus peut être comprise à l'aide de l'illustration de base suivante et ensuite à travers une conception élaborée dans les images suivantes.

Nous avons appris et savons pas mal de choses intéressantes sur les aimants et la façon dont ces appareils interagissent.

Nous savons qu'un pôle nord de l'aimant attire le pôle sud d'un autre aimant tandis que comme les pôles se repoussent.

Comment les aimants permanents sont-ils positionnés

Dans le diagramme illustré ci-dessus, nous voyons un disque avec un aimant intégré à son bord (représenté en rouge) qui est positionné avec le pôle nord tourné vers l'extérieur, et également un électroaimant placé à une proximité parallèle du bord circulaire du disque qui produit un champ magnétique sud lorsqu'il est sous tension.

En supposant maintenant que l'agencement est positionné comme indiqué dans le premier schéma supérieur avec l'électroaimant dans un état désactivé.

Dans cette position, dès que l'électroaimant est activé avec une entrée CC appropriée, il atteint et génère un champ magnétique sud influençant une force de traction sur l'aimant du disque qui à son tour force le disque à tourner avec un certain couple jusqu'à ce que son aimant permanent soit aligné avec les électroaimants opposés aux lignes de flux.

L'action ci-dessus montre le format de base dans lequel le concept BLDC fonctionne.

Comment le moteur BLDC fonctionne avec les capteurs à effet Hall

Voyons maintenant comment le concept ci-dessus est mis en œuvre à l'aide de capteurs à effet Hall afin de maintenir un mouvement continu sur le rotor.

L'exemple de diagramme suivant explique le mécanisme de manière exhaustive:

Dans le diagramme ci-dessus, nous voyons fondamentalement un arrangement rotor / stator BLDC simple, où l'élément circulaire extérieur est le rotor rotatif tandis que l'électroaimant central devient le stator fixe.

Le rotor pourrait être vu ayant un couple d'aimants permanents fixés à la périphérie qui ont le pôle sud comme les lignes de flux influençant, le stator central est un électroaimant puissant qui est conçu pour générer une force équivalente de flux magnétique du pôle Nord lorsqu'il est alimenté avec un DC externe.

On peut également visualiser un capteur à effet Hall situé à proximité de l'un des coins de la périphérie du rotor interne. L'effet Hall détecte fondamentalement le champ magnétique du rotor rotatif et transmet le signal à un circuit de commande chargé d'alimenter les électroaimants du stator.

En se référant à la position supérieure, nous voyons la zone vierge (qui est vide de tout champ magnétique) du rotor en contact étroit avec le capteur à effet Hall, le maintenant dans un état désactivé.

À cet instant, le signal de coupure de l'effet Hall informe le circuit de commande d'allumer les électroaimants, ce qui induit instantanément un effet de traction sur le pôle sud du rotor qui se trouve juste au coin.

Lorsque cela se produit, le pôle sud descend en augmentant, produisant le couple requis sur le rotor et essaie de s'aligner en ligne avec le pôle nord de l'électroaimant.

Cependant, dans le processus, le pôle sud du rotor se rapproche également du capteur à effet Hall (comme indiqué dans le schéma inférieur) qui le détecte immédiatement et s'allume en informant le circuit de commande d'éteindre les électroaimants.

Le temps d'arrêt des électroaimants est crucial

La coupure des électroaimants au bon moment, comme indiqué par le capteur à effet Hall, interdit le décrochage et l'entrave du mouvement du rotor, lui permet plutôt de continuer le mouvement à travers le couple généré jusqu'à ce que la position précédente commence à se former, et jusqu'à ce que le hall le capteur «sent» à nouveau la zone vierge du rotor et s'éteint en répétant le cycle.

Le basculement ci-dessus du capteur à effet Hall en fonction des différentes positions du rotor inflige un mouvement de rotation continu avec un toque qui peut être directement proportionnel aux interactions magnétiques stator / rotor, et bien sûr au positionnement à effet Hall.

Les discussions ci-dessus expliquent le mécanisme le plus fondamental à deux aimants et un capteur à effet Hall.

Afin d'atteindre des couples exceptionnellement plus élevés, plus d'aimants et d'ensembles d'électroaimants sont utilisés dans d'autres moteurs sans balais à plus haut rendement dans lesquels plus d'un capteur à effet Hall peut être vu pour la mise en œuvre de la détection multiple des aimants du rotor afin que différents ensembles d'électroaimants puissent être commutés au niveau du séquence correcte préférée.

Comment contrôler le moteur BLDC

Jusqu'à présent, nous avons compris le concept de travail de base de Moteurs BLDC et appris comment un capteur à effet Hall est utilisé pour activer l'électroaimant du moteur via un circuit électronique externe attaché pour maintenir un mouvement de rotation continu du rotor, dans la section suivante, nous étudierons comment le circuit de pilotage BLDC fonctionne réellement pour contrôler les moteurs BLDC

Le procédé de mise en œuvre d'un électroaimant de stator fixe et d'un rotor magnétique libre rotatif assure une efficacité améliorée des moteurs BLDC par rapport aux moteurs à balais traditionnels qui ont exactement la topologie opposée et nécessitent donc des balais pour les opérations du moteur. L'utilisation de brosses rend les procédures relativement inefficaces en termes de durée de vie, de consommation et de taille.

Inconvénient du moteur BLDC

Bien que les types BLDC puissent être le concept de moteur le plus efficace, il présente un inconvénient important en ce qu'il nécessite un circuit électronique externe pour le faire fonctionner. Cependant, avec l'avènement des CI modernes et des capteurs à effet Hall sensibles, ce problème semble maintenant assez trivial par rapport au haut degré d'efficacité impliqué par ce concept.

4 Magnet BLDC Driver La conception

Dans le présent article, nous discutons d'un circuit de commande simple et de base pour un moteur BLDC à quatre aimants et à capteur à effet Hall unique. Le fonctionnement du moteur peut être compris en se référant au schéma de mécanisme du moteur suivant:

L'image ci-dessus montre un agencement de moteur BLDC de base ayant deux ensembles d'aimants permanents à travers la périphérie d'un rotor externe et deux ensembles d'électroaimant central (A, B, C, D) comme stator.

Afin d'initier et de maintenir un couple de rotation A, B ou C, les électroaimants D doivent être dans un état activé (jamais ensemble) en fonction des positions des pôles nord / sud de l'aimant du rotor par rapport aux électroaimants activés.

Fonctionnement du pilote de moteur BLDC

Pour être précis, supposons la position indiquée dans le scénario ci-dessus avec A et B dans un état allumé de telle sorte que le côté A est alimenté par le pôle Sud tandis que le côté B est alimenté par le pôle Nord.

Cela signifierait que le côté A exercerait un effet de traction sur son pôle nord bleu gauche et un effet répulsif sur son pôle sud du côté droit du stator, de même le côté B tirerait le pôle sud rouge inférieur et repousserait le nord supérieur pôle du rotor .... l'ensemble du processus pourrait alors être supposé exercer un mouvement impressionnant dans le sens des aiguilles d'une montre sur le mécanisme du rotor.
Supposons également que dans la situation ci-dessus, le capteur Hall est dans un état désactivé car il peut s'agir d'un capteur Hall «activé par le pôle sud».

L'effet ci-dessus essaierait d'aligner et de forcer le rotor de telle sorte que le sud se verrouille face à face avec le côté B tandis que le pôle nord avec le côté A, mais avant que cette situation ne puisse transpirer, le capteur à effet Hall est amené à proximité du déplacement du pôle sud supérieur du rotor, et lorsque cela transite simplement à travers le capteur à effet Hall, il est forcé de s'allumer, envoyant un signal positif au circuit de commande connecté qui répond instantanément et éteint les électroaimants A / B, et allume les électroaimants C / D, en s'assurant que le moment dans le sens des aiguilles d'une montre du rotor est à nouveau appliqué en maintenant un couple de rotation constant sur le rotor.

Circuit de pilote BLDC de base

La commutation expliquée ci-dessus des électroaimants en réponse au signal de déclenchement du capteur à effet Hall peut être mise en œuvre très simplement en utilisant l'idée de circuit de commande BLDC simple suivante.

Le circuit n'a pas besoin de beaucoup d'explications car il est trop basique, pendant les situations d'allumage du capteur à effet Hall, le BC547 et le TIP122 couplé est allumé en conséquence, ce qui à son tour allume les ensembles correspondants d'électroaimants attachés à travers leur collecteur et positif. , pendant les périodes de coupure du capteur à effet Hall, la paire BC547 / TIP122 est éteinte, mais le transistor TIP122 extrême gauche est commuté sur ON activant les ensembles opposés d'électroaimant.

La situation est basculée en alternance, en continu tant que la puissance reste appliquée en maintenant le BLDC en rotation avec les couples et l'élan requis.




Une paire de: Circuit de chargeur d'ordinateur portable à partir d'une batterie 12V Un article: Comment créer un circuit brouilleur de signal RF puissant