Senest opdateret: 9/1/2024
I denne artikel får du en grundlæggende introduktion til børsteløse DC motorer, herunder motorens opbygning, virkemåde og fordele.
Børsteløse DC motorer (BLDC motorer) er højtydende, kompakte og alsidige elektromotorer, der er ideelle til en lang række applikationer, der kræver høj effektivitet, højt drejningsmoment og høj hastighed.
Men hvordan fungerer en børsteløs motor, og hvordan adskiller den sig fra de mere konventionelle DC-motorer med kulbørster? Og hvilke fordele har børsteløse motorer generelt? Lær mere om, hvordan din virksomhed kan drage fordel af BLDC motorer i denne artikel.
Hvordan fungerer en børsteløs DC motor?
Konventionelle DC motorer (også kaldet jævnstrømsmotorer) anvender en stationær magnet med et roterende anker, der via kommuteringssegmenter og kulbørster opnår en automatisk rotation. Dette motordesign er effektivt, men har nogle ulemper, såsom slid på kulbørsterne og reduceret effektivitet.
I modsætning hertil har børsteløse DC motorer et omvendt design, hvor den permanente magnet roterer, mens viklingerne er en del af statoren og kan aktiveres uden brug af kommutator og kulbørster. Kommuteringen af BLDC motoren foretages elektronisk, og kan udføres enten ved at se på motorens tilbagevirkende elektromotoriske kraft (back-EMF) eller ved hjælp af hall-sensorer.
Hvad er forskellen mellem en børsteløs (BLDC) motor og børste motor?
BLDC motorer har en række fordele i forhold til traditionelle DC motorer med kulbørster. En af de vigtigste fordele er, at børsteløse motorer ikke har nogen mekanisk kommutering.
Traditionelle DC motorer med kulbørster er derimod opbygget med det konventionelle design, der anvender mekanisk kommutering, ved hjælp af et roterende anker og kulbørster til at etablere de elektriske forbindelser. Den reducerede bevægelige del gør, at børsteløse motorer har en lang levetid, kun begrænset af slid på kuglelejer.
BLDC Motordesign
Motormomentet er en vigtig egenskab for enhver motor, da det bestemmer, hvor meget kraft motoren kan generere. De vigtigste komponenter, der er involveret i at generere drejningsmoment er magneten, viklingen og fluxbanerne.
Magneten genererer et magnetfelt, som viklingen interagerer med. Denne interaktion skaber en elektrisk strøm i viklingen, som igen genererer et magnetfelt. Disse to magnetfelter interagerer med hinanden og skaber drejningsmoment.
Kobberindholdet i viklingen bidrager til motorens effekt. Jo mere kobber, der er i viklingen, jo mere effekt kan motoren generere. Fluxbanerne guider magnetfeltet i den rigtige retning, hvilket minimerer tab.
For at designe en motor med høj effektivitet er det vigtigt at optimere på de rigtige parametre. Disse parametre omfatter magnetens styrke, viklingens design og fluxbanernes geometri.
En af vores mange trofaste leverandører, Portescap, har udviklet 3 familier af børsteløse motorer (slotless), der er designet til at levere fremragende ydeevne. Motorerne er lavet med en innovativ U-spole, der giver en række fordele, herunder:
- Minimalt jerntab: Jerntabet er en af de vigtigste faktorer, der påvirker motorens effektivitet. U-spolen reducerer jerntabet betydeligt, hvilket øger motorens effektivitet.
- Øget virkningsgrad: Den højere effektivitet betyder, at motoren kan generere mere kraft med mindre energi.
- Lavere motortemperatur: Den lavere motortemperatur forbedrer motorens levetid.
Netop dette spoledesign er nøglen til en fremragende ydeevne, som bl.a. tillader, at to-polede motorer leverer 30% mere motormoment sammenlignet med motorer af samme størrelse med konventionelle spoledesign.
Motordesignet har derfor en betydelig indvirkning på BLDC motorens effektivitet og afhænger af, hvordan de forskellige leverandører optimerer på parametrene.
Børsteløs DC motorteknologi: Slotted & Slotless
Der tilbydes oftest to typer BLDC motorer: slotted og slotless.
Begge motortyper har permanente magneter, der skaber et magnetfelt, som viklingen interagerer med. Den vigtigste forskel mellem de to typer er, hvordan viklingen er placeret i statoren.
Slotted børsteløse motorer har spoler indsat i statorens ‘slots’. Disse slots er små huller i statoren, som spolerne passer ind i. Disse slots giver motoren en vis stivhed, hvilket kan være en fordel i nogle applikationer.
På den anden side kan slots også skabe et ‘cogging’ moment. Cogging er en uønsket vibration, der opstår, når rotoren passerer over de førnævnte slots. Cogging kan reducere motorens effektivitet og støjniveau.
Slotless børsteløse motorer har ikke slots. I stedet er viklingen indstøbt i statoren. Dette eliminerer cogging og giver motoren en mere jævn rotation.
Begge typer børsteløse motorer har høj effektivitet. Den nøjagtige virkningsgrad afhænger af motorens specifikke design.
Fordele ved børsteløs DC-motorer
Børsteløse DC motorer har en række fordele, der gør dem til et attraktivt valg i diverse applikationer.
En af de vigtigste fordele ved BLDC motorer er deres lange levetid. Børsteløse DC motorer har ikke nogen mekanisk kommutering, hvilket er en af de største årsager til slid på traditionelle DC motorer.
I stedet for mekanisk kommutering bruger BLDC motorer et elektronisk system til at kontrollere motorens rotationsretning. Dette system er meget mere holdbart end mekanisk kommutering, hvilket er årsagen til den længere levetid for BLDC motorer.
En anden fordel ved børsteløse DC motorer er deres høje effektivitet. BLDC motorer kan have en virkningsgrad på op til 90%, hvilket er betydeligt højere end traditionelle DC motorer, der typisk har en virkningsgrad på 70-80%.
Højere effektivitet betyder, at børsteløse DC motorer kan generere mere kraft med mindre energi. Dette kan reducere omkostningerne og forbedre miljøet.
Børsteløse DC motorer har også en høj overbelastningsevne og kan håndtere betydelige belastninger uden at beskadiges. Dette gør dem til et godt valg til applikationer, der kræver en høj grad af pålidelighed og ydeevne.
Samlet set er børsteløse DC motorer en ideel mulighed til applikationer, der kræver en pålidelig, effektiv og holdbar motor.
BLDC motorernes anvendelsesmuligheder
Børsteløse DC motorer anvendes i en bred vifte af applikationer. De er især populære inden for medicinsk udstyr, industriel automatisering, rumfart, forsvar, sikkerhed og adgang.
Medicinsk udstyr
Børsteløse DC motorer er ideelle til applikationer, der kræver præcision og pålidelighed. De bruges ofte i kirurgiske instrumenter, andedrætsværn, ventilatorer, infusionspumper og analysatorer.
Industriel automatisering
BLDC motorer bruges til at drive en række industrielle applikationer, herunder momentskruetrækkere, luftpumper, transportbånd og elektriske gribere.
Rumfart og forsvar
BLDC motorer bruges ofte i instrumenter ombord på fly, gyroskoper og i satellitter. Motorerne er ofte ideelle i applikationer inden for rumfart og forsvar der kræver lang levetid og pålidelighed.
Sikkerhed og adgang
Den kompakte størrelse og de lave driftstemperaturer på børsteløse motorer, gør dem fremragende til brug i stregkodelæsere, kameraer, låse, billet printere og dispensere.
Andre applikationer
Andre applikationer til børsteløse motorer er robotter, præcisionsinstrumentering og gravering.
Du kan se nærmere på vores børsteløse DC motorer her, hvor du også finder datablade med specifikationer.
GCM A/S leverer tilpassede motorer til netop dit projekts behov
Hos GCM er vi en førende leverandør af børsteløse DC motorer og vi tilbyder en bred vifte af tilpassede løsninger til enhver applikation.
Vi kan tilpasse vores motorer til at opfylde dine specifikke behov, uanset om du har brug for en motor med en bestemt størrelse, form, hastighed, moment eller andre egenskaber.
Nogle af de tilpasninger, vi kan tilbyde:
- Specielle aksler: Vi kan levere aksler med en række forskellige længder, diametre, huller og belægninger.
- Specielle materialer: Vi har motorer i forskellige materialer, herunder aluminium, stål og rustfrit stål.
- Specielle viklinger: Vi kan designe viklinger, der opfylder dine specifikke behov, f.eks. med hensyn til spænding, hastighed eller moment.
- Specielle ledningsafslutninger: Vi kan levere motorer med en række forskellige ledningsafslutninger, f.eks. med stik eller klemforbindelser.
- Specielle monteringsfunktioner: Vi kan udvikle motorer, der er nemme at montere i din applikation.
- Alternative lamel-materialer og magnetmaterialer: Vi kan bruge alternative lamel-materialer og magnetmaterialer, f.eks. for at forbedre motorens ydeevne, levetid eller støjniveau.
- Steriliserbar: Vi kan tilbyde motorer, der er egnet til anvendelse i medicinske applikationer.
- Encoder: Vi kan levere motorer med encoder, der giver dig mulighed for at måle motorens rotationshastighed eller position.
Vi samarbejder tæt med vores kunder for at sikre, at vi leverer den ideelle løsning til deres behov.
Har du en god idé som vi kan hjælpe dig videre med?
Vi er altid klar på en uforpligtende dialog om mulighederne for at samarbejde i et nyt udviklingsprojekt. Vi er med fra idé til færdigt produkt, og vi kan understøtte eller helt erstatte din interne udviklingsafdeling.
Kontakt os i dag ved at oprette en henvendelse i formularen herunder – vores dygtige ingeniører sidder klar til at besvare din henvendelse hurtigst muligt.
Husk at du også er velkommen til at ringe til os på tlf. 74 42 18 64 i vores åbningstider.