Technologie kartáčových stejnosměrných motorů je dobře zavedená již více než století, ačkoli v posledních letech motory EC překonaly kartáčové stejnosměrné motory jako preferovanou volbu pro mnoho pohonných systémů. Pokud aplikace nevyžaduje jednoduchý, levný nebo nízkorychlostní motor bez řídicí elektroniky, je volba EC před kartáčovaným motorem snadné rozhodnutí. Výběr správného motoru EC však není tak jednoduchý.
Existují rozdíly mezi technologiemi, které vstupují do EC motorů a které mohou mít dopad na váš systém. Různé technologie by měly být vyhodnoceny podle aplikace vašeho pohybového systému. Při zvažování, který motor EC začlenit do systému, konstruktéři zkoumají faktory, jako je konstrukce motoru, magnetika, kvalita energie, účinnost, údržba, životnost, náklady na systém a dodavatel.
Zde je přehled důležitých kritérií pro výběr motorů a zvýraznění některých charakteristik, kterými se některé EC motory odlišují od ostatních.
Pro aplikace, kde je prioritou vysoký točivý moment v omezeném prostoru, mohou být EC motory lepším řešením. Protože jim poskytují lepší účinnost než kartáčové typy motorů. Měli byste však vzít v úvahu dodatečný prostor pro potřebný řídicí kontrolér.
Mezi EC motory existují určité konstrukční prvky, které je třeba hledat, které mohou zlepšit atributy výkonu a účinnosti motoru. Inovace statoru je jedním z takových příkladů.
Segmentované statory jsou stále oblíbenější, protože efektivně využívají suroviny k maximalizaci měděné náplně. Vyšší faktor plnění dává motoru vysokou hustotu výkonu a zlepšuje tepelnou vodivost vinutí, protože odpadá menší odpor vinutí, což má za následek vyšší celkovou účinnost. Společnost Bühler Motor ve skutečnosti nabízí jedinečnou segmentovanou technologii statoru v celé řadě špičkových produktů.
Bloková komutace vs.řízení orientované na pole (Field Oriented Control - FOC)
Při výběru EC motoru bezprostředně následuje další otázka: Jaký typ komutace je pro vaši aplikaci nejlepší?
Existují dvě různé strategie komutace: Trapézová komutace také známá jako bloková komutace a řízení orientované na pole (FOC). Pro lichoběžníkové komutace stačí jednoduchý zpětnovazební systém polohy rotoru (3 digitální Hallovy senzory) a implementace je snadná.
Trapézová komutace přepíná mezi 6 diskrétními vektorovými směry napětí za elektrickou periodu, což vede k systematickému generování zvlnění točivého momentu. To může být přijatelné pro necitlivé aplikace, ale může to také způsobit slyšitelný hluk a mechanické kmity, které mohou být kritické pro vaši zátěž.
Lepší strategie - Field Oriented Control (FOC) - umožňuje vektoru napětí plynule se otáčet, což vede k harmonickému (sinusovému) proudu motoru a nevytváří zvlnění točivého momentu. FOC také nabízí širší škálu možných řídicích algoritmů a funkcí ochrany motoru. Navzdory svým výhodám je implementace sinusové komutace složitější a nákladnější. Motor musí být vybaven systémem zpětné vazby polohy rotoru s vyšším rozlišením ve srovnání s lichoběžníkovou komutací.
Životnost EC motorů
Při výběru bezkartáčového motoru oproti kartáčovému motoru je třeba vzít v úvahu alespoň dva aspekty. Běžné znalosti o EC motorech -a tedy primární aspekt -jsou celoživotní výhodou. To bylo od té doby považováno za „důvod“ rozhodování. To by se dalo nazvat nejjednodušším přístupem k výběru motoru pro mechatronický pohonný systém. Snižuje kritéria výběru na životnost součástí, které se opotřebovávají. Je to jedno z hlavních výběrových a stále platných kritérií, kde počtu provozních cyklů vyhovuje pouze EC motor. Při použití EC motoru pro řešení mechatronického pohonu však existuje více výhod. Analýza požadavků na pohonný systém a pohled na celkový životní cyklus systému přináší více aspektů. Hlavními aspekty jsou údržba, ovladatelnost a EMC.
Z hlediska TCO (celkových nákladů na vlastnictví) je údržba hlavním aspektem. Pokud pohonné systémy vyžadují mnoho let bezúdržbového provozu nebo není údržba možná, je povinnou volbou EC motor. Jeho životnost je omezena pouze ložiskovým systémem a přesností ostatních komponent ostatních komponent jako jsou pouzdro a koncové štíty. Tyto komponenty určují úroveň vibrací motoru svou přesností a tím i životnost. Proces návrhu a výroby těchto komponent je třeba pečlivě zvážit, aby byla zajištěna vynikající životnost více než 30 000 hodin, jaké dosahují EC motory od Bühler Motor.
Každá součást motoru byla navržena tak, aby dosahovala vynikající soustřednosti. Například koncovými štíty vyrobenými procesem přesného lití pod tlakem, skříně motorů z přesných ocelových trubek s obráběným rozhraním a rotory s nejnižší nerovnováhou, vyrobené v jednom kroku procesu. Dalšími důležitými aspekty jsou ovladatelnost a EMC. V dnešním světě bezdrátové komunikace a bezdrátových aplikací IIoT je EMC motoru a řídicího kontroléru důležitější než kdy dříve. EMC chování EC motoru je přímo spojeno s řídicím kontrolérem. Lze jej snadno ovládat výběrem řídicího režimu motoru a komponent potlačujících RFI (vysokofrekvenční rušení) v regulátoru. Nejsou zde žádné efekty související s opotřebením kartáčů, jako u stejnosměrných DC motorů, což vede ke změně RFI, teploty a zatížení po celou dobu životnosti.
Díky tomu je EC motor také ideální volbou pro lékařská zařízení, kde je třeba monitorovat citlivé senzory. Také v těžebním zařízení pracujícím v prostředí citlivém na explozi je jedinou volbou ta bezkartáčová. Ještě není zmíněna vysoká dynamika a vynikající ovladatelnost EC motorů, která jde ruku v ruce s výhodami EMC. Rotory s nízkou setrvačností a obvody magnetů, které generují téměř sinusový Back EMF, umožňují velmi efektivní režimy řízení, jako je FOC, a nabízejí tak vynikající dynamiku pro zákaznické aplikace. Když vezmeme v úvahu všechny tyto aspekty, celý obraz bude viditelný. Umožňuje provádět správná rozhodnutí ohledně DC nebo EC motorů v řešení mechatronického pohonu.
Ne všechny EC motory jsou vytvořeny stejně
V závislosti na aplikaci je třeba rozhodnout, který motor je nejvhodnější. DC motory jsou stále oprávněné,zvláště pokud je doba provozu kratší než 5 000 hodin. Jisté je, že u DC motorů není vyžadován žádný systém zpětné vazby, je zajištěno snadné uvedení do provozu pomocí stejnosměrného napětí, jednoduché potlačení za účelem snížení jiskření kartáče a motory jsou levné, a snadno vyměnitelné. Což se ukazuje jako stále velmi stabilní a spolehlivé řešení. Pokud se ale rozhodnete pro EC motor, určitě také musíte počítat s komutací. Totéž zde platí při výběru strategie komutace: Velmi záleží na příslušné aplikaci. EC motory bezpochyby zaujmou dlouhou životností, přesnějšími možnostmi, polohování, dynamickým zrychlením a vyšším točivým momentem. Bezkartáčové stejnosměrné motory mohou také poskytovat lepší návratnost investic (ROI) po celou dobu jejich životnosti ve srovnání s jejich kartáčovými protějšky. Ale protože ne všechny EC motory jsou vytvořeny stejné, je důležité při výběru motoru hledět za točivý moment, rychlost a cenu. Při hodnocení motorů z komplexní perspektivy vyniknou některé EC motory s inovativním designem, technikami magnetického vinutí a metodami komutace. Společnost Bühler Motor neustále inovuje EC motory, takže zákazníci mohou ze svého motorového pohonu získat co nejvyšší návratnost investic.
Na dodavateli také záleží
Konstruktéři by neměli uzavírat proces výběru stejnosměrného motoru, aniž by brali v úvahu dodavatele. Mnoho dodavatelů může poskytnout DC motor pro vaši průmyslovou aplikaci, ale někteří dodavatelé mají lepší pozici pro splnění náročných cílů v oblasti výkonu,životnosti a efektivity a návratnosti investic. Ujistěte se, že jste partnerem společnosti, která neustále vyvíjí inovativní nápady, které řeší výzvy pro náročná odvětví, a aplikujte je, abyste zákazníkům pomohli zlepšit výkon systému. Společnost Bühler Motor má dlouhou historii poskytování služeb průmyslovému, automobilovému, zdravotnickému a leteckému průmyslu pomocí kvalitních produktů, které byly v popředí technologie elektronického pohonu, počínaje naším prvním elektromotorem v roce 1955. Aplikujeme stejné odborné znalosti, kvalitu a inovativní nápady že jsme více než 50 let definovali budoucnost automobilových technologií pro naše průmyslové motory. Naše široká řada bezkartáčových stejnosměrných motorů využívá nové technologie a silné permanentní magnety, které zajišťují vynikající zrychlení a ve spojení s enkodérem poskytují přesné ovládání polohování. A pro aplikace s určitými požadavky na rychlost, výkon a životnost mohou naše stejnosměrné motory dodávat výkon až 200 wattů.
Distributor v České republice: Schmachtl CZ spol. s r. o., www.schmachtl.cz
Komentáře
Váš názor
Za tohle díky! Mám otázku ohledně životnosti a hlučnosti stejnosměrných kartáčových motorů a třeba mi tu někdo pomůže. Máte někdo zkušenost s jejich spolehlivostí v dlouhodobém provozu, například v průmyslových aplikacích nebo elektrických vozidlech? Zvažuji pořízení kartáčového motoru právě odtud. Pokud byste měli nějaké tipy nebo zkušenosti, budu rád za jakékoliv postřehy! Četl jsem, že je to kvalita, ale znáte to, osobní zkušenost je osobní zkušenost :))