Продвинутые бесколлекторные двигатели постоянного тока (BLDC) и решения автоматизации

О BLDC-двигателях и моменте

Бесколлекторный двигатель постоянного тока (BLDC) — электронная коммутация, синхронный бесколлекторный двигатель постоянного тока с качественными актуаторами. Постоянный магнит — одна из ключевых частей BLDC.

Синхронность BLDC-двигателей

BLDC — синхронные двигатели, питаемые постоянным током через инвертор, выдающий переменный ток для активации каждой фазы момента двигателя через замкнутый контроллер. Момент может быть большим или малым, но в целом сила момента стабильна — идеальные бесколлекторные актуаторы.

Роль контроллера в управлении моментом

Контроллер подает импульсы тока в обмотки двигателя для управления моментом и скоростью, обеспечивая всегда стабильный момент. Структура бесколлекторной системы аналогична синхронным двигателям с постоянными магнитами (PMSM). Первый можно рассматривать как двигатель с переключаемым сопротивлением или индукционный бесколлекторный, но не синхронный. Моментные характеристики этих типов различаются.

Отношение мощности к весу

По сравнению с коллекторными двигателями, BLDC имеют: выше удельную мощность (кВт/кг), выше скорость, лучшее электронное управление, стабильный момент, ниже затраты на ТО. Благодаря этим преимуществам BLDC широко используются в научной практике за счет множественных моментных опций на базе бесколлекторных структур.

BLDC-двигатели на робототехнических манипуляторах

По практике робототехники обычно применяют обычные DC и AC серводвигатели. Недавно AC-сервы распространились — управление упростилось, они выдерживают лучший момент. Цена сервы высока, стандартный датчик — оптический с выбранным разрешением.

С появлением BLDC современные промышленные манипуляторы двигают тяжелые грузы с высокой позиционной точностью благодаря бесколлекторным особенностям, но дешевле альтернатив. Поэтому многие промышленные манипуляторы оснащаются BLDC для лучшего качества продукции на линиях.

Бесколлекторные линейные двигатели

Линейные двигатели создают прямолинейное движение без передачи. Конвенциональная передача требует: зубчатые вал/шестерня, шариковые/винтовые пары, кулачки и др. Роторный двигатель состоит из вышеперечисленного. Линейные двигатели отличаются от конвенциональных BLDC тем, что прямолинейное движение дает многие режимы, недоступные традиционным BLDC.

Поэтому бесколлекторные двигатели с линейной подвижностью называют иначе. Конструкция: пазовой статор с магнитными зубьями и движущийся актуатор. Актуатор обычно имеет постоянные магниты и обмотки. Для получения линейного движения контроллер притягивает обмотки в актуаторе, активируя магнитное поле → линейное движение.

Новый тренд с линейными двигателями

В автоматизации и 3C-потребке производители, решающие новые задачи, покупают ОЦП с манипуляторами для расширения применений. Станок — база производителя, определяет выход линии. Манипулятор/автоматика — ключ к качеству продукта. Улучшение дизайна BLDC идет в ногу со временем, результат постоянно меняется.

Типы BLDC и станков меняются постоянно. После изобретения ОЦП с ЧПУ требования к обработке стали строже. Содержат ЧПУ-ОЦП, ЧПУ-точные центры, ЧПУ-фрезерные, ЧПУ-сверлильно-фрезерные центры, ЧПУ-сверлильно-фрезерные, кастомные модели — все интегрируются с автоматикой.

Вместе — сильнее

Поскольку некоторые станки серии ОЦП стремятся к универсальности, их серводвигатели тоже должны быть гибкими. Хотя не такие гибкие, как ОЦП, они обеспечивают высокую вариативность управления движением. Такие станки для кастомных задач. Рынок требует лучшее качество и меньше ожиданий — вызовы для производителей. BLDC помогают решать эти задачи.