ארבעה יתרונות של מנועי BLDC ללא חריצים על פני מנועי BLDC מחורצים

ארבעה יתרונות של מנועי BLDC נטולי חריצים על פני מנועי BLDC מחורצים

במהלך העשור האחרון, מנועי DC ללא מברשות (bldcs) החליפו יותר ויותר מנועי DC מוברש, במיוחד ביישומים שבהם נדרשות מהירויות גבוהות (מעל 12,000 סל"ד) וחיים ארוכים.

אבל למנועי BLDC אין את כל היתרונות: מנועי BLDC מציעים שליטה פשוטה וללא גלגלי שיניים, בעוד שהמבנה המורכב של מנועי BLDC פירושו עלויות גבוהות יותר - מנועי BLDC קונבנציונליים הם עיצובים מחורצים, כלומר, הסלילים מפותלים בחריצים סביב הסטטור .

כתוצאה מכך פותח מנוע BLDC בעל עיצוב נטול חריצים, בעל 4 יתרונות עיקריים על פני מנועי BLDC מחורצים קונבנציונליים.

מנועי BLDC ללא חריצים משתמשים בעיצוב ללא חריצים. הסלילים מפותלים בפעולה חיצונית נפרדת ואז מוכנסים ישירות למרווח האוויר במהלך הרכבת המנוע.

1) ניתן להקטין את עוצמת הקול של מנוע ה-BLDC ללא חריצים

במנועי BLDC מחורצים, נוכחותם של שיניים סטטור מונעת את הגודל הכולל של המנוע ממוזער. בנוסף, ככל שגודל המנוע מתכווץ, תהליך הסלילה נעשה קשה יותר ויותר. לעומת זאת, למנועי DC חסרי חריצים יש פיתולים מלוכסנים או מקובעים בציר על ליבת סטטור גלילית, מה שמקל על הפחתת הגודל.

2) מנועי BLDC ללא חריצים עולים פחות

לעיצוב נטול החריצים יש גם יתרונות בעלויות מכיוון שהוא מפחית את המורכבות וליבת הסטטור קלה יותר לייצור.

מנועים BLDC ללא חריצים עולים פחות

3) למנועי BLDC ללא חריצים יש צפיפות הספק גבוהה

בעוד ששני העיצובים יכולים לפעול במהירויות גבוהות בהרבה ממנועי DC מוברש, לעיצובים מחורצים וללא חריצים יש מאפיינים שונים במהירויות גבוהות. כדי להשיג יציבות מכנית במהירויות גבוהות (מ-40,000 עד 60,000 סל"ד), לרוטורים חסרי חריצים יש בדרך כלל עיצוב מגנט קבוע דו-קוטבי. בנוסף, עקב קיומו של מרווח האוויר הגדול, כאשר המנוע פועל במהירות גבוהה, אובדן ליבת הסטטור מוגבל לטווח מקובל. המשמעות היא שמנוע BLDC נטול חריצים נהנה ממבנה סטטור נטול חריצים עם הפסדי ליבה נמוכים יחסית ולכן צפיפות הספק גבוהה.

למעשה, בימים הראשונים של תכנון מנוע BLDC נטול חריצים, צפיפות ההספק שלו הייתה נמוכה מזו של המנוע המחורץ המקביל. עם זאת, הופעתם של מגנטים קבועים בעלי אנרגיה גבוהה ומכשירי המגנטיזציה האלטרנטיביים שלהם צמצמה את פער הביצועים. מנועי BLDC עם חריצים מסוגלים פחות להשתמש במגנטים בעלי אנרגיה גבוהה בגלל השיניים העבות יותר הנדרשות להגברת העומס המגנטי על המנוע, מה שגורם להקטנת שטח החריץ ובכך את העומס החשמלי על המנוע.

למנועי BLDC ללא חריצים יש צפיפות הספק גבוהה

4) למנוע BLDC נטול חריצים יש עומס יתר טוב יותר

למנוע BLDC נטול חריצים יש עומס יתר טוב יותר

מנועי BLDC מחורצים יכולים לספק מומנט גבוה יותר מאשר עיצובים חסרי חריצים מכיוון שעיצובים מחורצים יכולים להתמודד עם טמפרטורות גבוהות יותר, מה שמאפשר לייצר יותר מומנט. עם זאת, בשל הרוויה של המעגל המגנטי במהלך פעולת עומס יתר, מומנט המנוע מופחת, ולחסר השיניים בעיצוב חסר החריצים אין רוויה מגנטית, ובכך מספק עומס יתר טוב יותר.

למרות למנועי BLDC נטולי חריצים יש יתרונות רבים על פני BLDC סטנדרטיים, ביישומים מעשיים, מנועי BLDC נטולי חריצים הם לא תמיד הבחירה הטובה ביותר. לדוגמה, מנועי BLDC נטולי חריצים מציעים השראות נמוכה, מה שמציב אתגר לבקרת תנועה. אם נעשה שימוש בקרת אפנון רוחב דופק (pwm), השראות נמוכה יותר גורמת לאובדי מנוע גבוהים יותר. ניתן להשתמש בבקרות עם תדרי מיתוג גבוהים יותר (80 עד 100 קילו-הרץ) או השראות מתוגמלת סדרתית כדי להקל על בעיית ההשראות הנמוכה.

למעשה, טכנולוגיות מנוע BLDC שונות מתאימות ליישומים שונים. מנועי BLDC מחורצים מתאימים ליישומים כמו רכבים חשמליים או מכשירי חשמל ביתיים הדורשים מספר רב של מוטות, והגודל הסופי אינו מהווה בעיה. הם מועדפים גם בסביבות קשות, מכיוון שקל יותר להגן על סלילי העיצוב המחורצים ומוחזקים באופן מכאני על ידי שיני הסטטור. ועבור יישומים הדורשים מהירות גבוהה וגודל קטן, כגון בציוד רפואי או בכלים תעשייתיים ניידים, מנועי BLDC ללא חריצים הם בחירה טובה יותר, המציעים את הפתרון הטוב ביותר.