So wählen Sie einen geeigneten BLDC-Motor aus
Jan 08, 2024
Bürstenlose Gleichstrommotoren(BLDC) werden aufgrund ihrer langen Lebensdauer, ihres geringen Geräuschpegels und ihres hohen Drehmoments häufig in der Industrieautomation, der Automobilindustrie, der Medizintechnik, der künstlichen Intelligenz und anderen Branchen eingesetzt Sie müssen den richtigen BLDC-Motor auswählen, um die Leistungsanforderungen der Anwendung zu erfüllen. In diesem Blog stellt SIT vor, wie Sie den richtigen BLDC-Motor für Ihre Anwendung auswählen.
1. Wählen Sie den richtigen BLDC-Motortyp
Je nach Struktur können bürstenlose Gleichstrommotoren in zwei Typen unterteilt werden: Innenläufertyp und Außenläufertyp. Grundsätzlich funktionieren sie nach dem gleichen Prinzip, haben jedoch unterschiedliche Vorteile und Einschränkungen. Bei Innenläufer-BLDC-Motoren befindet sich der Stator (festes Element) außen und der Rotor (rotierendes Element) innen, wobei sich der Rotor im Stator dreht. Outrunner-BLDC-Motoren haben den umgekehrten Aufbau: Der Stator ist innen platziert, der Rotor außen und der Außenrotor dreht sich um den Stator in der Mitte. Im Vergleich dazu haben bürstenlose Innenläufermotoren einen kleineren Durchmesser und sind schneller, wodurch sie besser für Hochgeschwindigkeitsanwendungen geeignet sind, während bürstenlose Außenläufermotoren einen größeren Durchmesser und eine bessere Wärmeableitung haben, was die Verwendung von Drehmomenten bei niedrigen Drehzahlen erleichtert und für Anwendungen mit niedrigen Drehzahlen geeignet ist -Geschwindigkeitsanwendungen.
Je nachdem, ob sie über Sensoren verfügen oder nicht, werden BLDC-Motoren auch in sensorgesteuerte BLDC-Motoren und sensorlose BLDC-Motoren unterteilt. Die Wahl zwischen ihnen hängt normalerweise von den Kosten ab. Sensorlose Motoren werden zunehmend in Anwendungen wie kostengünstigen Motoranwendungen mit variabler Drehzahl wie Ventilatoren, Kühlschrankkompressoren, Klimaanlagen und Gartengeräten eingesetzt. Anwendungen, die beim Start ein hohes Drehmoment erfordern, wie z. B. Elektrowerkzeuge wie E-Bikes und Pedelecs, erfordern jedoch den Einsatz von Motoren mit Sensoren.
Darüber hinaus legen wir hinsichtlich der Materialien den Schwerpunkt auf Ferrit-BLDC-Motoren mit hohem Wirkungsgrad, niedrigem Preis und geringem Temperaturanstieg. Alnico-BLDC-Motoren oder Seltenerd-BLDC-Motoren sollten nur bei strengen Leistungsanforderungen, geringer Größe und hoher Umgebungstemperatur in Betracht gezogen werden.
2. Wichtige Leistungsparameter für die Motorauswahl
Bei der Auswahl eines bürstenlosen Gleichstrommotors sind Parameter einer der wichtigsten Auswahlfaktoren. Darunter sind die drei wichtigsten Leistungsparameter Drehmoment, Drehzahl und Leistung.
2.1 Drehmoment
Vereinfacht ausgedrückt ist das Motordrehmoment die Größe der Rotationskraft des Motors, die die Belastbarkeit des Motors widerspiegelt – je höher das Drehmoment, desto größer ist die Belastung, der der Motor standhalten kann, und desto besser ist die Leistung des Motors im Vergleich.
In der Praxis müssen wir jedoch das für die Anwendung erforderliche maximale Drehmoment berücksichtigen, das durch Addition von Motordrehmoment, Trägheitsmoment und Reibung erhalten werden kann. Darüber hinaus gibt es einige zusätzliche Faktoren, die das maximale Anforderungsdrehmoment beeinflussen, z. B. der Widerstand der Luft im Luftspalt usw., die eine Drehmomentmarge von mindestens 20 % erfordern.
Zusätzlich zum maximal geforderten Drehmoment muss auch das Effektivdrehmoment (RMS) des Motors berücksichtigt werden. Der RMS kann als das für die tatsächliche Anwendung erforderliche kontinuierliche Ausgangsdrehmoment angenähert werden. Es wird durch eine Reihe von Faktoren bestimmt: maximales Drehmoment, Lastmoment, Trägheitsmoment, Beschleunigung, Verzögerung und Laufzeit.
2.2 Rotationsgeschwindigkeit
Die Drehzahl des Motors hängt eng mit der Anwendung zusammen. Beispielsweise bestimmt die Drehzahl des Motors direkt die Fluggeschwindigkeit der Drohne. Daher ist die Drehzahl ein unverzichtbarer Faktor bei der Auswahl eines Motors.
Die Motorgeschwindigkeit wird durch den KV-Wert, KV – Umdrehungen pro Volt oder RPM/V, dargestellt, der angibt, wie oft sich der Motor pro Volt dreht. Die maximale Drehzahl (U/min) eines Motors kann durch einfache Multiplikation des KV-Werts mit der Batteriespannung ermittelt werden.
U/min=KV * V (Versorgungsspannung)
Nach der Formel hängt die Drehzahl eines bürstenlosen Motors theoretisch linear von der Spannung ab. Der KV-Wert ist der Betrag, um den sich die Motordrehzahl mit jedem Spannungsanstieg um ein Volt erhöht. Steigt die Spannung, dreht der Motor schneller.
Typische E-Bikes drehen sich mit einigen hundert Umdrehungen pro Minute, und E-Fahrzeuge drehen etwas höher, bis zu einigen tausend Umdrehungen oder sogar Zehntausenden Umdrehungen pro Minute. Wenn eine sehr niedrige Abtriebsgeschwindigkeit erforderlich ist, muss darüber nachgedacht werden, ob und mit welchem Getriebetyp die Kombination mit einem Untersetzungsgetriebe erfolgen soll.
Darüber hinaus müssen wir unter bestimmten Anwendungsbedingungen auch den Geschwindigkeitsanpassungsbereich berücksichtigen. Beispielsweise besteht die Geschwindigkeitsanforderung eines Haartrockners darin, dass der Unterschied zwischen der Höchstgeschwindigkeit und der Durchschnittsgeschwindigkeit nicht groß ist, d. h. der Geschwindigkeitsbereich des Motors ist klein; während in einigen Punkt-zu-Punkt-Positionierungssystemen wie Förderbändern und Roboterarmsystemen Motoren mit großem Geschwindigkeitsbereich erforderlich sind.
2.3 Leistung
Die Leistung des Motors sollte entsprechend der von der Anwendungsmaschine benötigten Leistung ausgewählt werden und es sollte versucht werden, den Motor mit Nennlast zu betreiben. Bei der Auswahl sind folgende zwei Punkte zu beachten
Wenn die Motorleistung zu klein gewählt wird, wird der Motor über einen längeren Zeitraum überlastet, was zu Motorerwärmung, Vibration, Geschwindigkeitsabfall, ungewöhnlichen Geräuschen usw. führt. In schweren Fällen kann der Motor beschädigt werden wird sogar verbrannt.
Wenn die Motorleistung zu groß gewählt wird, kann die abgegebene mechanische Leistung nicht vollständig genutzt werden und der Leistungsfaktor und die Effizienz sind nicht hoch, was nicht nur für den Benutzer und das Netz nicht gut ist, sondern auch zu einer Stromverschwendung führt.
Daher ist es sehr wichtig, einen Motor mit angemessener Leistung entsprechend den Anwendungsanforderungen auszuwählen. Wir können einen Motor auswählen, indem wir die Formel zur Berechnung der Werte von drei Parametern verwenden: Leistung, Drehmoment und Geschwindigkeit.
Leistung (W)=Geschwindigkeit (U/min) * Drehmoment (Nm) / 9,55
Wenn Sie beispielsweise einen 12-W-Motor auswählen möchten, wie gehen Sie vor? Zuerst können Sie die Drehzahl prüfen und dann prüfen, wie viel Drehmoment die Last benötigt. Wenn die Drehzahl beispielsweise 3000 U/min beträgt und das Drehmoment nur 0,3 Nm beträgt, wird gemäß der obigen Formel W=RPM*NM/9.55=90 bestätigt, d. h. die maximale Leistung wird mit 90 W bestätigt Dann sollte die Wahl eines 100-W-Motors in Ordnung sein. Wenn die Anwendungsumgebung jedoch rau ist oder die Dauerlaufzeit länger ist, können Sie 125 W wählen, der Spielraum ist etwas größer und sicherer.
Zusätzlich zu den oben genannten drei Hauptparametern kann es je nach Anwendungsanforderungen auch erforderlich sein, die Motorspannung, den Strom, die Wasserdichtigkeit usw. zu berücksichtigen.
2.4 Spannung
Die Nennspannung eines Gleichstrommotors gibt die effizienteste Spannung für den Betrieb an. Es muss sichergestellt werden, dass die von der Anwendung angelegte Spannung der Nennspannung des Motors entspricht; Wenn die Spannung zu niedrig ist, funktioniert der Motor nicht, während bei zu hoher angelegter Spannung die Wicklungen kurzgeschlossen werden, was zu einem Leistungsverlust oder einer vollständigen Beschädigung des Motors führt.
2,5 Strom
Strom ist die Kraft, mit der der Motor angetrieben wird, und zu viel Strom kann den Motor beschädigen. Bei Gleichstrommotoren sind der Betriebsstrom und der Blockierstrom wichtig. Der Betriebsstrom ist der durchschnittliche Strom, den der Motor bei typischem Drehmoment voraussichtlich aufnehmen wird. Der Stillstandsstrom erzeugt ausreichend Drehmoment, um den Motor mit Stillstand oder 0 U/min laufen zu lassen.
2,6 Wasserdichtigkeitsklasse
Die Schutzart eines bürstenlosen Motors wird durch IP plus einer Zahl angegeben. Je höher die Zahl, desto höher die Wasserdichtigkeit.
3. Anwendungsziele definieren
Für unterschiedliche Anwendungen gibt es bürstenlose Gleichstrommotoren mit unterschiedlichen Designs und Antriebsmethoden, was die Auswahl sehr komplex macht. Um die Motorauswahl zu vereinfachen, müssen wir die Kernanforderungen basierend auf der Motornutzung definieren.
| NEIN | Hauptanwendungsgebiet | Anwendungsbeispiele | Anforderungen |
| 1 | Industrielle Automatisierung | Industrieroboter, industrielle große Deckenventilatoren, industrielle große Wasserpumpen | Hohes Anlaufdrehmoment, einfacher Aufbau, niedriger Preis, hohe Zuverlässigkeit, einfache Wartung usw. |
| 2 | Auto | Antriebsmotor, elektrischer Sitz, elektrische Fensterheber, elektrische Spiegel, Wasserpumpe, Kraftstoffpumpe usw | Ultrahohe Geschwindigkeit, geringes Gewicht, große Verstellmöglichkeiten |
| 3 | Elektrowerkzeug | Bohrmaschinen, Kreissägen, Schleifmaschinen, Pendel | Hohe Leistung, hohe Geschwindigkeit usw |
| 4 | Medizinische Rehabilitationsgeräte | Beatmungsgeräte, medizinische Betten, elektrische Rollstühle, Massagesessel usw | Großer Einstellbereich, geringe Größe, lange Lebensdauer, geringe Geräuschentwicklung usw. |
| 5 | Haushaltsgerät | Kühlschrank, Waschmaschine, Trockner, Staubsauger, Deckenventilator usw | geringe Leistung usw |
| 6 | Körperpflegeprodukte | Haartrockner, Kosmetikgeräte, Lockenstäbe. usw | Hoher Isolationsgrad, geringe Geräuschentwicklung, gute Wärmeableitung usw |
| 7 | Gartenwerkzeuge | Rasenmäher, Laubbläser, elektrische Gartenscheren. usw | Hohe Leistung und lange Lebensdauer usw |
| 8 | andere | Drohnen, Fahrradtaxis und Videoüberwachungsgeräte. usw | Es kommt auf die Situation an |
Bei der BLDC-Auswahl handelt es sich um einen Prozess umfassender Systemanalyse, bei dem alle Aspekte der Motorauswahl entsprechend den Anwendungsanforderungen abgewogen werden müssen. SIT ist einer derLieferanten von BLDC-Motorenin China. Wir verfügen über ein erfahrenes Engineering-Team, das Ihnen helfen kann, die beste Lösung für Ihre Anwendungen zu finden. Wenn Sie Anforderungen an den Motor haben, können Sie sich gerne an uns wenden.