มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงสำหรับสถาปัตยกรรมระบบหุ่นยนต์

มอเตอร์ DC (BLDC) Brushless เป็นหัวใจสำคัญของระบบหุ่นยนต์ที่ทันสมัยหลายแห่งเนื่องจากประสิทธิภาพที่เหนือกว่าอายุยืนและประสิทธิภาพ ซึ่งแตกต่างจากมอเตอร์แปรงแบบดั้งเดิม BLDC มอเตอร์ใช้ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์เพื่อจัดการการส่งพลังงานไม่จำเป็นต้องใช้แปรงและลดการสึกหรอเชิงกล ข้อได้เปรียบเหล่านี้ทำให้ BLDC Motors เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับหุ่นยนต์ซึ่งการควบคุมที่แม่นยำความทนทานและการบำรุงรักษาต่ำเป็นสิ่งจำเป็น

ในบทความนี้เราจะสำรวจวิธีการ BLDC Motors  รวมเข้ากับสถาปัตยกรรมระบบหุ่นยนต์ข้อดีของพวกเขาและข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือกมอเตอร์ BLDC ที่เหมาะสมสำหรับแอปพลิเคชันหุ่นยนต์

มอเตอร์ DC ไร้แปรงคืออะไร?

มอเตอร์ DC (BLDC) brushless (BLDC) เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ใช้แม่เหล็กถาวรบนโรเตอร์และอาศัยตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์เพื่อสลับกระแสในขดลวดของมอเตอร์ สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องใช้แปรงซึ่งมักใช้ในมอเตอร์ DC แบบดั้งเดิมเพื่อสลับกระแสในขดลวด

โดยทั่วไปแล้ว BLDC Motors นั้นมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้มากกว่ามอเตอร์แปรง พวกเขามีการควบคุมความเร็วและตำแหน่งที่แม่นยำทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงและการบำรุงรักษาต่ำเช่นในระบบหุ่นยนต์

Jkongmotor Brushless DC Motor Introduction:

อัน Brushless DC Motor  (BLDC Motor) เป็นมอเตอร์ 3 เฟสที่ทำงานผ่านแรงดึงดูดแม่เหล็กและแรงผลักดันระหว่างแม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กไฟฟ้า ในฐานะมอเตอร์แบบซิงโครนัสมันทำงานบนกำลังไฟฟ้าโดยตรง (DC) มอเตอร์นี้มักจะเรียกว่า 'brushless dc motor ' เพราะมันไม่จำเป็นต้องใช้แปรงที่พบในมอเตอร์ DC แบบดั้งเดิม โดยพื้นฐานแล้วมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงเป็นมอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรที่ใช้อินพุตพลังงาน DC ซึ่งจะถูกแปลงเป็นแหล่งจ่ายไฟ AC สามเฟสด้วยความช่วยเหลือของอินเวอร์เตอร์พร้อมกับข้อเสนอแนะตำแหน่งเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานที่เหมาะสม

มอเตอร์ DC (BLDC) brushless (BLDC) ทำงานตามเอฟเฟกต์ฮอลล์และประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญหลายอย่าง: โรเตอร์, สเตเตอร์, แม่เหล็กถาวรและตัวควบคุมมอเตอร์ไดรฟ์ โรเตอร์ติดตั้งแกนเหล็กหลายตัวและขดลวดที่เชื่อมต่อกับเพลาโรเตอร์ ในขณะที่โรเตอร์หมุนคอนโทรลเลอร์จะใช้เซ็นเซอร์ปัจจุบันเพื่อตรวจสอบตำแหน่งของมันทำให้สามารถปรับเปลี่ยนทิศทางและความเข้มของกระแสที่ไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์ซึ่งจะสร้างแรงบิด

ด้วยความช่วยเหลือของคอนโทรลเลอร์ไดรฟ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ดูแลการทำงานแบบไร้แปรงและแปลงพลังงาน DC ที่เข้ามาเป็นพลังงาน AC มอเตอร์ BLDC สามารถบรรลุประสิทธิภาพเทียบเท่ากับมอเตอร์ DC ที่แปรง แต่ไม่มีข้อเสียของแปรงซึ่งมีแนวโน้มที่จะเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป เพราะเหตุนี้, BLDC Motors  มักถูกเรียกว่ามอเตอร์ที่ใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ (EC) โดยตั้งให้แตกต่างจากมอเตอร์ทั่วไปที่ขึ้นอยู่กับการสื่อสารเชิงกลที่เกี่ยวข้องกับแปรง

กลไกมอเตอร์ DC แบบไร้แปรง

ฟังก์ชั่น Brushless DC Motor S ที่มีสององค์ประกอบหลัก: โรเตอร์ที่ฝังอยู่กับแม่เหล็กถาวรและสเตเตอร์ที่ติดตั้งขดลวดทองแดงที่ทำหน้าที่เป็นแม่เหล็กไฟฟ้าเมื่อกระแสไหลผ่านพวกเขา

มอเตอร์เหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภท: Inrunner (มอเตอร์โรเตอร์ภายใน) และเหนือกว่า (มอเตอร์โรเตอร์ภายนอก) ใน Inrunner Motors โรเตอร์จะหมุนภายในสเตเตอร์ที่อยู่ภายนอกในขณะที่อยู่ในมอเตอร์ที่มีอายุมากกว่าโรเตอร์หมุนนอกสเตเตอร์ เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขดลวดสเตเตอร์พวกเขาจะสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีขั้วเหนือและขั้วใต้ที่แตกต่างกัน เมื่อขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้านี้จัดแนวกับแม่เหล็กถาวรที่อยู่ติดกันนั้นขั้วเหมือนกันขับไล่ซึ่งกันและกันทำให้โรเตอร์หมุน อย่างไรก็ตามหากกระแสยังคงที่ใบพัดจะหมุนสั้น ๆ ก่อนที่จะหยุดเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าของฝ่ายตรงข้ามและแม่เหล็กถาวร เพื่อให้แน่ใจว่าการหมุนอย่างต่อเนื่องกระแสจะถูกส่งเป็นสัญญาณสามเฟสซึ่งจะเปลี่ยนขั้วของแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นประจำ

ความเร็วในการหมุนของมอเตอร์เกี่ยวข้องโดยตรงกับความถี่ของสัญญาณสามเฟส เพื่อให้ได้ความเร็วในการหมุนที่สูงขึ้นความถี่ของสัญญาณสามารถเพิ่มขึ้นได้ ตัวอย่างเช่นในยานพาหนะรีโมทควบคุมการเพิ่มคันเร่งสั่งให้คอนโทรลเลอร์ยกระดับความถี่การสลับดังนั้นจึงเร่งยานพาหนะ

มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงทำงานอย่างไร?

อัน มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง ซึ่งเป็นที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นมอเตอร์แบบซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพสูงการออกแบบขนาดกะทัดรัดระดับเสียงรบกวนต่ำและอายุการใช้งานที่ยืดเยื้อ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายทั้งในการใช้งานอุตสาหกรรมและสินค้าอุปโภคบริโภค

การทำงานของก มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง  ขึ้นอยู่กับการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างไฟฟ้าและแม่เหล็ก ประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญเช่นแม่เหล็กถาวร, โรเตอร์, สเตเตอร์และคอนโทรลเลอร์ความเร็วอิเล็กทรอนิกส์ แม่เหล็กถาวรเป็นแหล่งหลักของสนามแม่เหล็กของมอเตอร์ซึ่งมักทำจากวัสดุดินหายาก เมื่อมอเตอร์มีพลังแม่เหล็กถาวรเหล่านี้จะสร้างสนามแม่เหล็กที่เสถียรซึ่งโต้ตอบกับกระแสที่ไหลผ่านมอเตอร์ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโรเตอร์

โรเตอร์ของก มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง  เป็นส่วนประกอบที่หมุนได้และประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรหลายตัว สนามแม่เหล็กของมันมีปฏิสัมพันธ์กับสนามแม่เหล็กของสเตเตอร์ทำให้เกิดการหมุน ในทางกลับกันสเตเตอร์เป็นส่วนที่อยู่นิ่งของมอเตอร์ประกอบด้วยขดลวดทองแดงและแกนเหล็ก เมื่อกระแสไหลผ่านขดลวดสเตเตอร์มันจะสร้างสนามแม่เหล็กที่แตกต่างกัน ตามกฎของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าของฟาราเดย์สนามแม่เหล็กนี้มีอิทธิพลต่อโรเตอร์ทำให้เกิดแรงบิดแบบหมุนได้

ตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์ (ESC) จัดการสถานะการทำงานของมอเตอร์และควบคุมความเร็วโดยการควบคุมกระแสไฟฟ้าที่จ่ายให้กับมอเตอร์ ESC ปรับพารามิเตอร์ต่าง ๆ รวมถึงความกว้างของพัลส์แรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าเพื่อควบคุมประสิทธิภาพของมอเตอร์

ในระหว่างการทำงานกระแสไหลผ่านทั้งสเตเตอร์และโรเตอร์สร้างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่โต้ตอบกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร เป็นผลให้มอเตอร์หมุนตามคำสั่งจากตัวควบคุมความเร็วอิเล็กทรอนิกส์สร้างงานเชิงกลที่ขับเคลื่อนอุปกรณ์หรือเครื่องจักรที่เชื่อมต่อ

โดยสรุป Brushless DC Motor  ทำงานบนหลักการของปฏิสัมพันธ์ไฟฟ้าและแม่เหล็กที่สร้างแรงบิดการหมุนระหว่างแม่เหล็กถาวรที่หมุนได้และขดลวดสเตเตอร์ ปฏิสัมพันธ์นี้ผลักดันการหมุนของมอเตอร์และแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเชิงกลทำให้สามารถทำงานได้

ควบคุมมอเตอร์ DC แบบไร้แปรง

เพื่อเปิดใช้งานไฟล์ BLDC มอเตอร์  หมุนมันเป็นสิ่งสำคัญในการควบคุมทิศทางและเวลาของกระแสที่ไหลผ่านขดลวด แผนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นถึงสเตเตอร์ (ขดลวด) และโรเตอร์ (แม่เหล็กถาวร) ของมอเตอร์ BLDC ซึ่งมีขดลวดสามตัวที่มีป้ายกำกับ U, V และ W ห่างกัน120º การทำงานของมอเตอร์นั้นขับเคลื่อนโดยการจัดการเฟสและกระแสในขดลวดเหล่านี้ กระแสกระแสตามลำดับผ่านเฟส U จากนั้นเฟส V และในที่สุดเฟส W. การหมุนจะได้รับการสนับสนุนโดยการสลับฟลักซ์แม่เหล็กอย่างต่อเนื่องซึ่งทำให้แม่เหล็กถาวรติดตามสนามแม่เหล็กหมุนที่เกิดจากขดลวด ในสาระสำคัญการใช้พลังงานของขดลวด U, V และ W จะต้องสลับกันอย่างต่อเนื่องเพื่อให้ฟลักซ์แม่เหล็กที่เป็นผลลัพธ์ในการเคลื่อนไหวดังนั้นจึงสร้างสนามแม่เหล็กหมุนที่ดึงดูดแม่เหล็กโรเตอร์อย่างต่อเนื่อง

ขณะนี้มีวิธีการควบคุมมอเตอร์ไร้แปรงหลักสามวิธี:

1. การควบคุมคลื่นสี่เหลี่ยมคางหมู

การควบคุมคลื่นแบบสี่เหลี่ยมคางหมูโดยทั่วไปเรียกว่าการควบคุม 120 °หรือการควบคุมการแลกเปลี่ยน 6 ขั้นตอนเป็นหนึ่งในวิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดสำหรับการควบคุมมอเตอร์ DC (BLDC) ที่ตรงไปตรงมา เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการใช้กระแสคลื่นสี่เหลี่ยมกับเฟสมอเตอร์ BLDC มอเตอร์  เพื่อให้ได้การสร้างแรงบิดที่ดีที่สุด การควบคุมบันได BLDC เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการออกแบบระบบควบคุมมอเตอร์ที่หลากหลายในการใช้งานมากมายรวมถึงเครื่องใช้ในครัวเรือนคอมเพรสเซอร์เครื่องทำความเย็นเครื่องเป่าลม HVAC คอนเดนเซอร์ไดรฟ์อุตสาหกรรมปั๊มและหุ่นยนต์

วิธีการควบคุมคลื่นสแควร์มีข้อดีหลายประการรวมถึงอัลกอริทึมการควบคุมที่ตรงไปตรงมาและค่าใช้จ่ายฮาร์ดแวร์ต่ำทำให้ความเร็วมอเตอร์สูงขึ้นโดยใช้ตัวควบคุมประสิทธิภาพมาตรฐาน อย่างไรก็ตามมันยังมีข้อเสียเช่นความผันผวนของแรงบิดที่สำคัญเสียงรบกวนในปัจจุบันและประสิทธิภาพที่ไม่ถึงศักยภาพสูงสุด การควบคุมคลื่นแบบสี่เหลี่ยมคางหมูเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ไม่จำเป็นต้องมีประสิทธิภาพการหมุนสูง วิธีนี้ใช้เซ็นเซอร์ฮอลล์หรืออัลกอริทึมการประมาณค่าที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์เพื่อกำหนดตำแหน่งของโรเตอร์และดำเนินการหกการสลับ (หนึ่งทุก ๆ 60 °) ภายในวงจรไฟฟ้า 360 °ขึ้นอยู่กับตำแหน่งนั้น การแลกเปลี่ยนแต่ละครั้งสร้างแรงในทิศทางที่เฉพาะเจาะจงส่งผลให้เกิดความแม่นยำตำแหน่งที่มีประสิทธิภาพ 60 °ในแง่ไฟฟ้า ชื่อ 'การควบคุมคลื่นสี่เหลี่ยมคางหมู ' มาจากข้อเท็จจริงที่ว่ารูปคลื่นกระแสไฟฟ้าเฟสคล้ายกับรูปร่างสี่เหลี่ยมคางหมู

2. การควบคุมคลื่นไซน์

วิธีการควบคุมคลื่นไซน์ใช้การปรับความกว้างพัลส์เวกเตอร์พื้นที่ (SVPWM) เพื่อสร้างแรงดันคลื่นไซน์สามเฟสโดยกระแสที่สอดคล้องกันยังเป็นคลื่นไซน์ ซึ่งแตกต่างจากการควบคุมคลื่นสแควร์วิธีการนี้ไม่เกี่ยวข้องกับขั้นตอนการแลกเปลี่ยนแบบไม่ต่อเนื่อง แต่จะได้รับการปฏิบัติราวกับว่ามีการเปลี่ยนแปลงจำนวนไม่ จำกัด ในแต่ละรอบไฟฟ้า

เห็นได้ชัดว่า Sine Wave Control นำเสนอข้อได้เปรียบเหนือการควบคุมคลื่นสี่เหลี่ยมรวมถึงความผันผวนของแรงบิดที่ลดลงและฮาร์โมนิกในปัจจุบันน้อยลงส่งผลให้เกิดประสบการณ์การควบคุมที่ละเอียดยิ่งขึ้น อย่างไรก็ตามมันต้องการประสิทธิภาพขั้นสูงเล็กน้อยจากคอนโทรลเลอร์เมื่อเทียบกับการควบคุมคลื่นสี่เหลี่ยมและยังไม่ได้รับประสิทธิภาพของมอเตอร์สูงสุด

3. การควบคุมเชิงสนาม (FOC)

การควบคุมแบบภาคสนาม (FOC) หรือที่เรียกว่าการควบคุมเวกเตอร์ (VC) เป็นหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการจัดการมอเตอร์ DC แบบไร้แปรง (BLDC) อย่างมีประสิทธิภาพและมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร (PMSM) ในขณะที่การควบคุมคลื่นไซน์จัดการเวกเตอร์แรงดันไฟฟ้าและควบคุมขนาดปัจจุบันทางอ้อม แต่ก็ไม่มีความสามารถในการควบคุมทิศทางของกระแสไฟฟ้า

วิธีการควบคุม FOC สามารถดูได้ว่าเป็นรุ่นที่ปรับปรุงแล้วของการควบคุมคลื่นไซน์เนื่องจากช่วยให้สามารถควบคุมเวกเตอร์ปัจจุบันได้อย่างมีประสิทธิภาพการจัดการการควบคุมเวกเตอร์ของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ของมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยการควบคุมทิศทางของสนามแม่เหล็กสเตเตอร์ทำให้มั่นใจได้ว่าสนามแม่เหล็กสเตเตอร์และโรเตอร์ยังคงอยู่ที่มุม 90 °ตลอดเวลาซึ่งจะเพิ่มแรงบิดสูงสุดสำหรับกระแสที่กำหนด

4. การควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์

ในทางตรงกันข้ามกับวิธีการควบคุมมอเตอร์แบบดั้งเดิมที่พึ่งพาเซ็นเซอร์การควบคุมแบบไม่มีเซ็นเซอร์ช่วยให้มอเตอร์ทำงานได้โดยไม่ต้องเซ็นเซอร์เช่นเซ็นเซอร์ฮอลล์หรือตัวเข้ารหัส วิธีการนี้ใช้ข้อมูลกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าของมอเตอร์เพื่อตรวจสอบตำแหน่งของโรเตอร์ จากนั้นความเร็วมอเตอร์จะถูกคำนวณตามการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของโรเตอร์โดยใช้ข้อมูลนี้เพื่อควบคุมความเร็วของมอเตอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อได้เปรียบหลักของการควบคุมแบบไร้เซ็นเซอร์คือการลดความจำเป็นในการเซ็นเซอร์ทำให้สามารถใช้งานได้ในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย นอกจากนี้ยังมีประสิทธิภาพที่ต้องใช้ราคาเพียงสามพินและใช้พื้นที่น้อยที่สุด นอกจากนี้การขาดเซ็นเซอร์ฮอลล์ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานและความน่าเชื่อถือของระบบเนื่องจากไม่มีส่วนประกอบที่สามารถเสียหายได้ อย่างไรก็ตามข้อเสียเปรียบที่โดดเด่นคือมันไม่ได้ให้การเริ่มต้นที่ราบรื่น ที่ความเร็วต่ำหรือเมื่อโรเตอร์อยู่กับที่แรงไฟฟ้าด้านหลังนั้นไม่เพียงพอทำให้ยากที่จะตรวจจับจุดข้ามศูนย์

DC แปรงกับมอเตอร์ไร้แปรง

ความคล้ายคลึงกันระหว่าง DC แปรงและมอเตอร์ไร้แปรง

DC Motor S และ DC Motors แปรงแบ่งปันลักษณะทั่วไปและหลักการปฏิบัติงาน:

มอเตอร์ DC ทั้งแบบไร้แปรงและแปรงมีโครงสร้างที่คล้ายกันซึ่งประกอบด้วยสเตเตอร์และโรเตอร์ สเตเตอร์สร้างสนามแม่เหล็กในขณะที่โรเตอร์สร้างแรงบิดผ่านการโต้ตอบกับสนามแม่เหล็กนี้เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเชิงกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ทั้งคู่ Brushless DC Motor S และ DC Motors ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ DC เพื่อให้พลังงานไฟฟ้าเนื่องจากการทำงานของพวกเขาขึ้นอยู่กับกระแสตรง

มอเตอร์ทั้งสองประเภทสามารถปรับความเร็วและแรงบิดได้โดยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าอินพุตหรือกระแสไฟฟ้าช่วยให้มีความยืดหยุ่นและการควบคุมในสถานการณ์ต่างๆแอปพลิเคชัน

ความแตกต่างระหว่างมอเตอร์ DC แบบแปรงและไร้แปรง

ในขณะที่แปรงและ Brushless DC Motor S แบ่งปันความคล้ายคลึงกันบางอย่างพวกเขายังแสดงความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในแง่ของประสิทธิภาพและข้อได้เปรียบ มอเตอร์ DC ที่ถูกแปรงใช้แปรงเพื่อเปลี่ยนทิศทางของมอเตอร์ทำให้สามารถหมุนได้ ในทางตรงกันข้ามมอเตอร์ไร้แปรงใช้การควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์เพื่อแทนที่กระบวนการเปลี่ยนเครื่องจักรกล

ประเภทมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรง

Jkongmotor BLDC ประเภทมอเตอร์

มีหลายประเภท Brushless DC Motor  ที่ขายโดย Jkongmotor และการทำความเข้าใจลักษณะและการใช้มอเตอร์สเต็ปเปอร์ประเภทต่าง ๆ จะช่วยให้คุณตัดสินใจได้ว่าประเภทใดที่ดีที่สุดสำหรับคุณ

1. มอเตอร์ BLDC มาตรฐาน (โรเตอร์ด้านใน)

Jkongmotor จัดหา Nema 17, 23, 24, 34, 42, 52 เฟรมและขนาดตัวชี้วัด 36 มม. - 130 มม. มาตรฐาน มอเตอร์ DC แบบไร้แปรง  มอเตอร์ (โรเตอร์ภายใน) รวมถึง 3 เฟส 12V/24V/36V/48V/72V/110V แรงดันไฟฟ้าต่ำและมอเตอร์ไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าสูง 310V ที่มีช่วงพลังงาน 10W - 3500W และช่วงความเร็ว 10RPM - 10000RPM เซ็นเซอร์ฮอลล์แบบบูรณาการสามารถใช้ในแอพพลิเคชั่นที่ต้องการตำแหน่งและข้อเสนอแนะความเร็วที่แม่นยำ ในขณะที่ตัวเลือกมาตรฐานมีความน่าเชื่อถือที่ยอดเยี่ยมและประสิทธิภาพสูงมอเตอร์ส่วนใหญ่ของเรายังสามารถปรับแต่งให้ทำงานกับแรงดันไฟฟ้าพลังความเร็ว ฯลฯ ประเภท/ความยาวเพลาที่กำหนดเองที่แตกต่างกันและหน้าแปลนติดตั้งตามคำขอ

2. มอเตอร์ BLDC

มอเตอร์เกียร์ DC แบบไร้แปรงเป็นมอเตอร์ที่มีกระปุกเกียร์ในตัว (รวมถึงกล่องเกียร์เดือยกล่องเกียร์หนอนและเกียร์ดาวเคราะห์) เกียร์เชื่อมต่อกับเพลาขับของมอเตอร์ ภาพนี้แสดงให้เห็นว่ากล่องเกียร์อยู่ในตัวเรือนมอเตอร์ได้อย่างไร

กล่องเกียร์มีบทบาทสำคัญในการลดความเร็วของมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงในขณะที่เพิ่มแรงบิดออก โดยทั่วไปแล้วมอเตอร์ DC ที่ไร้แปรงจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยความเร็วตั้งแต่ 2000 ถึง 3000 รอบต่อนาที ตัวอย่างเช่นเมื่อจับคู่กับกระปุกเกียร์ที่มีอัตราการส่ง 20: 1 ความเร็วของมอเตอร์สามารถลดลงได้ประมาณ 100 ถึง 150 รอบต่อนาทีทำให้เกิดแรงบิดเพิ่มขึ้นยี่สิบเท่า

นอกจากนี้การรวมมอเตอร์และเกียร์ภายในตัวเรือนเดียวช่วยลดขนาดภายนอกของมอเตอร์ DC แบบไร้เกียร์แบบเกียร์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พื้นที่เครื่องจักรที่มีอยู่

3. มอเตอร์ตึกโรเตอร์ด้านนอก

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีล่าสุดกำลังนำไปสู่การพัฒนาอุปกรณ์และเครื่องมือไฟฟ้ากลางแจ้งไร้สายที่ทรงพลังยิ่งขึ้น นวัตกรรมที่โดดเด่นในเครื่องมือไฟฟ้าคือการออกแบบมอเตอร์แบบไม่มีแปรงโรเตอร์ภายนอก

มอเตอร์ BLDC ด้านนอกหรือมอเตอร์ไร้แปรงภายนอกที่ขับเคลื่อนด้วยภายนอกมีการออกแบบที่รวมเอาโรเตอร์ไว้ด้านนอกทำให้สามารถทำงานได้ราบรื่นขึ้น มอเตอร์เหล่านี้สามารถบรรลุแรงบิดสูงกว่าการออกแบบโรเตอร์ภายในขนาดใกล้เคียงกัน ความเฉื่อยที่เพิ่มขึ้นจากมอเตอร์โรเตอร์ภายนอกทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการเสียงรบกวนต่ำและประสิทธิภาพที่สอดคล้องกันด้วยความเร็วที่ต่ำกว่า

ในมอเตอร์โรเตอร์ด้านนอกโรเตอร์อยู่ในตำแหน่งภายนอกในขณะที่สเตเตอร์ตั้งอยู่ภายในมอเตอร์

เครื่องปนเปื้อนด้านนอก โดยทั่วไปแล้ว BLDC Motors  จะสั้นกว่าคู่ใน Rotor ภายในซึ่งเสนอโซลูชันที่ประหยัดต้นทุน ในการออกแบบนี้แม่เหล็กถาวรจะติดอยู่กับตัวเรือนโรเตอร์ที่หมุนรอบสเตเตอร์ด้านในด้วยขดลวด เนื่องจากความเฉื่อยที่สูงขึ้นของใบพัดมอเตอร์ด้านนอก-โรเตอร์จะได้รับแรงบิดลดลงเมื่อเทียบกับมอเตอร์ภายในโรเตอร์

4. BLDC มอเตอร์แบบบูรณาการ

มอเตอร์ไร้แปรงแบบบูรณาการเป็นผลิตภัณฑ์ Mechatronic ขั้นสูงที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมอุตสาหกรรม มอเตอร์เหล่านี้มาพร้อมกับชิปไดรเวอร์ DC Motor Preshless ที่มีประสิทธิภาพสูงและมีประสิทธิภาพสูงซึ่งให้ประโยชน์มากมายรวมถึงการรวมที่สูงขนาดกะทัดรัดการป้องกันที่สมบูรณ์การเดินสายตรงไปตรงมาและความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น ซีรี่ส์นี้มีมอเตอร์บูรณาการที่หลากหลายพร้อมกำลังไฟจาก 100 ถึง 400W นอกจากนี้คนขับในตัวใช้เทคโนโลยี PWM ที่ทันสมัยช่วยให้มอเตอร์ไร้แปรงทำงานด้วยความเร็วสูงด้วยการสั่นสะเทือนน้อยที่สุดเสียงรบกวนต่ำความเสถียรที่ยอดเยี่ยมและความน่าเชื่อถือสูง มอเตอร์แบบบูรณาการยังมีการออกแบบการประหยัดพื้นที่ที่ทำให้การเดินสายง่ายขึ้นและลดต้นทุนเมื่อเทียบกับส่วนประกอบมอเตอร์และไดรฟ์แยกต่างหากแบบดั้งเดิม

ข้อดีของการใช้มอเตอร์ BLDC ในหุ่นยนต์

1. ประสิทธิภาพสูง

หนึ่งในเหตุผลหลัก BLDC Motors  เป็นที่ต้องการในหุ่นยนต์นั้นมีประสิทธิภาพสูง เนื่องจากไม่มีแปรงที่จะทำให้เกิดแรงเสียดทานการสูญเสียพลังงานจะลดลงทำให้เกิดการสร้างความร้อนน้อยลงและมีพลังงานมากขึ้นสำหรับการเคลื่อนไหว สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบหุ่นยนต์ที่การใช้พลังงานและการจัดการความร้อนสามารถส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพและอายุการใช้งานแบตเตอรี่

2. ความทนทานและอายุยืน

ไม่มีแปรงที่เสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป โดยทั่วไป BLDC Motors  มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่ามอเตอร์แปรง สิ่งนี้ทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องใช้เวลาในการปฏิบัติงานที่ยาวนานเช่นแขนหุ่นยนต์หุ่นยนต์อิสระและโดรน อายุยืนของพวกเขาลดความจำเป็นในการบำรุงรักษาทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่คุ้มค่าสำหรับหุ่นยนต์ที่ใช้ในสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์

3. ความแม่นยำและการควบคุม

BLDC Motors  เสนอความเร็วและการควบคุมตำแหน่งที่แม่นยำซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับแอปพลิเคชันหุ่นยนต์จำนวนมาก การใช้ระบบควบคุมวงปิดพร้อมข้อเสนอแนะเช่นตัวเข้ารหัสหรือตัวแก้ไขทำให้มั่นใจได้ว่ามอเตอร์ทำงานที่ความเร็วและตำแหน่งที่ต้องการด้วยความแม่นยำสูง คุณลักษณะนี้มีความสำคัญในแอปพลิเคชันหุ่นยนต์ที่ต้องการการเคลื่อนไหวที่ปรับแต่งอย่างละเอียดเช่นหุ่นยนต์สายการประกอบหุ่นยนต์ผ่าตัดและหุ่นยนต์มือถือ

4. การออกแบบขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบา

โดยทั่วไปแล้ว BLDC Motors  นั้นมีขนาดกะทัดรัดและเบากว่าคู่แปรงซึ่งทำให้เหมาะสำหรับหุ่นยนต์มือถือที่ต้องการแรงบิดสูงในรูปแบบเล็ก ๆ ไม่ว่าจะเป็นหุ่นยนต์มือถือหรือยานพาหนะอัตโนมัติการลดขนาดมอเตอร์ในขณะที่การรักษาพลังงานเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญในสถาปัตยกรรมระบบ

5. การบำรุงรักษาต่ำ

เนื่องจากไม่มีแปรงที่จะเสื่อมสภาพหรือทำให้เกิดปัญหาการบำรุงรักษา BLDC Motors  ต้องการการบำรุงรักษาน้อยที่สุด นี่เป็นข้อได้เปรียบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหุ่นยนต์ซึ่งการหยุดทำงานสำหรับการซ่อมแซมหรือการเปลี่ยนมอเตอร์อาจมีค่าใช้จ่ายสูงและก่อกวน ความต้องการการบำรุงรักษาที่ลดลงจะเพิ่มความน่าเชื่อถือโดยรวมและประสิทธิภาพการดำเนินงานของระบบหุ่นยนต์

6. อัตราส่วนพลังงานสูงต่อน้ำหนักสูง

BLDC Motors  สามารถส่งมอบพลังงานมากขึ้นสำหรับขนาดของพวกเขาเมื่อเทียบกับมอเตอร์แปรง ลักษณะนี้ทำให้พวกเขาเป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมในการใช้งานที่มีข้อ จำกัด ด้านน้ำหนักเป็นสิ่งที่น่ากังวลเช่นในโดรนทางอากาศหรือหุ่นยนต์มือถือ ด้วยการใช้มอเตอร์ที่มีน้ำหนักเบาและกำลังสูงนักออกแบบสามารถเพิ่มประสิทธิภาพประสิทธิภาพและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของหุ่นยนต์

ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการเลือก BLDC Motors สำหรับหุ่นยนต์

1. ข้อกำหนดแรงบิดและความเร็ว

ข้อกำหนดแรงบิดและความเร็วของระบบหุ่นยนต์ควรเป็นข้อพิจารณาครั้งแรกเมื่อเลือกก BLDC มอเตอร์ ตัวอย่างเช่นแขนหุ่นยนต์อาจต้องใช้แรงบิดสูงที่ความเร็วต่ำสำหรับการเคลื่อนไหวที่แม่นยำในขณะที่หุ่นยนต์มือถืออาจต้องใช้มอเตอร์ที่สามารถให้ความเร็วสูงและแรงบิดปานกลางเพื่อการเคลื่อนไหวที่เร็วขึ้นในภูมิประเทศ

2. คอนโทรลเลอร์และอิเล็กทรอนิกส์ไดรฟ์

อัน BLDC Motor  ต้องใช้ตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์หรือไดรเวอร์เพื่อจัดการการสลับกระแสไฟฟ้าในขดลวดของมอเตอร์ คอนโทรลเลอร์เหล่านี้ทำให้มั่นใจได้ว่ามอเตอร์ทำงานด้วยความเร็วและแรงบิดที่ต้องการในขณะที่ยังให้คุณสมบัติเช่นการป้องกันกระแสเกินการตอบกลับความเร็วและการตรวจจับความผิดพลาด การควบคุมภาคสนาม (FOC) เป็นเทคนิคทั่วไปที่ใช้ในตัวควบคุมมอเตอร์ BLDC ขั้นสูงเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานของมอเตอร์ที่ราบรื่นมีประสิทธิภาพและแม่นยำ

เมื่อออกแบบระบบหุ่นยนต์การเลือกตัวควบคุมมอเตอร์ที่เหมาะสมนั้นมีความสำคัญพอ ๆ กับการเลือกมอเตอร์เอง คอนโทรลเลอร์จะต้องเข้ากันได้กับข้อกำหนดของมอเตอร์และระบบควบคุมของหุ่นยนต์

3. ระบบตอบรับ

สำหรับหุ่นยนต์ที่มีความแม่นยำสูงระบบตอบรับเช่นตัวเข้ารหัสตัวแก้ไขหรือเซ็นเซอร์ฮอลล์เป็นสิ่งจำเป็น ระบบเหล่านี้ให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับตำแหน่งความเร็วและทิศทางของมอเตอร์ช่วยให้คอนโทรลเลอร์สามารถปรับกระแสและแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้ได้การควบคุมที่แม่นยำ ข้อเสนอแนะมีความสำคัญอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันเช่นแขนหุ่นยนต์ซึ่งความแม่นยำและการทำซ้ำมีความสำคัญ

4. แหล่งจ่ายไฟ

BLDC Motors  ต้องการแหล่งจ่ายไฟ DC ซึ่งจะต้องตรงกับแรงดันไฟฟ้าและข้อกำหนดปัจจุบันของมอเตอร์ มอเตอร์อาจต้องใช้แบตเตอรี่หรือแหล่งพลังงานภายนอกขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าและกระแสที่จำเป็น ตัวอย่างเช่นในหุ่นยนต์มือถือการเลือกแบตเตอรี่และประสิทธิภาพมีบทบาทสำคัญในการกำหนดประสิทธิภาพโดยรวมของหุ่นยนต์และรันไทม์

5. ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

สภาพแวดล้อมที่หุ่นยนต์ทำงานเป็นปัจจัยสำคัญในการเลือกมอเตอร์ BLDC มอเตอร์ที่จะใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่นใต้น้ำในอุณหภูมิสูงหรือสภาพฝุ่น) ควรเลือกตามความสามารถในการทนต่อเงื่อนไขเหล่านั้น ตัวอย่างเช่นมอเตอร์ที่ได้รับการจัดอันดับ IP ให้การป้องกันฝุ่นและน้ำเข้าเพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย

6. ขนาดและฟอร์มแฟคเตอร์

พื้นที่ว่างในระบบหุ่นยนต์กำหนดขนาดและรูปแบบของมอเตอร์ มอเตอร์ขนาดกะทัดรัดและน้ำหนักเบามักจำเป็นสำหรับหุ่นยนต์มือถือหรือโดรนในขณะที่หุ่นยนต์อุตสาหกรรมอาจมีพื้นที่มากขึ้นสำหรับมอเตอร์ที่มีขนาดใหญ่กว่า ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามอเตอร์พอดีกับสถาปัตยกรรมของหุ่นยนต์ในขณะที่ความต้องการประสิทธิภาพการปฏิบัติตามนั้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการปรับการออกแบบโดยรวมให้เหมาะสม

แอพพลิเคชั่นของ BLDC Motors ในหุ่นยนต์

1. หุ่นยนต์มือถือและยานพาหนะอัตโนมัติ

BLDC Motors  มักใช้ในหุ่นยนต์มือถือและยานพาหนะอัตโนมัติ หุ่นยนต์เหล่านี้ต้องการประสิทธิภาพสูงและการทำงานที่เชื่อถือได้โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อนำทางสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน BLDC Motors ให้ความสมดุลที่จำเป็นของแรงบิดสูงและความเร็วสูงสำหรับการเคลื่อนไหวที่มีประสิทธิภาพทำให้เหมาะสำหรับหุ่นยนต์พื้นดินโดรนและยานพาหนะนำทางอัตโนมัติ (AGVs)

2. แขนหุ่นยนต์และผู้ควบคุม

ในแขนหุ่นยนต์มอเตอร์ BLDC มีความแม่นยำสูงและการควบคุมแรงบิดซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับงานต่าง ๆ เช่นการประกอบการเชื่อมและบรรจุภัณฑ์ การใช้ BLDC Motors ช่วยให้การวางตำแหน่งที่แม่นยำและการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมการผ่าตัดและการใช้งานอื่น ๆ ที่มีความแม่นยำเป็นอย่างยิ่ง

3. โดรนและ UAVS

โดรนและยานพาหนะทางอากาศที่ไม่มีคนขับ (UAVs) พึ่งพา BLDC Motors  สำหรับระบบขับเคลื่อนของพวกเขา อัตราส่วนพลังงานต่อน้ำหนักสูงและข้อกำหนดการบำรุงรักษาต่ำของมอเตอร์ BLDC ทำให้เหมาะสำหรับหุ่นยนต์ทางอากาศที่ต้องการการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ โดรนที่มีมอเตอร์ BLDC สามารถทำงานได้เช่นการเฝ้าระวังการส่งมอบแพ็คเกจและการถ่ายภาพทางอากาศที่มีความต้องการการบำรุงรักษาน้อยที่สุด

4. ขาเทียมและโครงกระดูกภายนอก

นอกจากนี้ยังมีการใช้ มอเตอร์ระดับ BLDC  ในขาเทียมและภายนอกโครงกระดูกซึ่งความแม่นยำและความน่าเชื่อถือมีความสำคัญ อุปกรณ์เหล่านี้ขึ้นอยู่กับมอเตอร์ BLDC สำหรับการเคลื่อนไหวที่ราบรื่นและควบคุมซึ่งเลียนแบบการเคลื่อนไหวของมนุษย์ตามธรรมชาติ ความสามารถของพวกเขาในการให้แรงบิดสูงในรูปแบบขนาดกะทัดรัดทำให้พวกเขาเหมาะสำหรับระบบหุ่นยนต์ที่สวมใส่ได้

บทสรุป

BLDC Motors  มีบทบาทสำคัญในสถาปัตยกรรมของระบบหุ่นยนต์ที่ทันสมัยซึ่งให้ประโยชน์มากมายเช่นประสิทธิภาพสูงความทนทานและความแม่นยำ เมื่อเลือกมอเตอร์ BLDC สำหรับแอปพลิเคชันหุ่นยนต์มันเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องพิจารณาปัจจัยต่าง ๆ เช่นแรงบิดความเร็วความเข้ากันได้ของคอนโทรลเลอร์และสภาพแวดล้อม ด้วยการเลือกมอเตอร์ BLDC ที่เหมาะสมนักออกแบบสามารถมั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่ดีที่สุดความน่าเชื่อถือและอายุการใช้งานที่ยาวนานสำหรับระบบหุ่นยนต์ของพวกเขาทำให้สามารถสร้างหุ่นยนต์ขั้นสูงและมีความสามารถมากขึ้น