Motor PMSM nebo BLDC: Jaký je rozdíl mezi těmito dvěma motory s permanentními magnety?
Technické specifikace někdy uvádějí motory jako „BLDC“, jindy jako „PMSM“, a to i u motorů, které se na první pohled zdají být identické. To není náhoda: tyto dva názvy označují velmi blízce příbuzné typy motorů. Tento návod vysvětluje, v čem se tyto motory skutečně liší a proč je tato otázka zvláště důležitá pro řídicí jednotku (kontrolér).
Nejdůležitější
- BLDC a PMSM jsou dva typy motorů s permanentními magnety a bezkartáčovým usměrňovačem, které jsou konstrukčně velmi podobné.
- Rozdíl spočívá ve tvaru napětí, které motor generuje při otáčení: u motorů BLDC je to obdélníkový průběh (trapéz), zatímco u motorů PMSM je to sinusový průběh.
- Motor BLDC je přirozeně kompatibilní s řízením pomocí obdélníkových vln, zatímco motor PMSM je vhodný pro řízení pomocí sinusových vln nebo vektorového řízení (FOC).
- V praxi se většina motorů pro elektrické koloběžky velmi dobře ovládá v režimu FOC, bez ohledu na jejich konkrétní model.
Co mají společné
Oba motory mají:
- magnetů trvalých na rotoru, což je část, která se otáčí;
- cívky umístěné na pevné části, tzv. statoru, a rozdělené do tří fází;
- bez kartáčů: toto znamená, že regulátor elektronicky řídí proud, a proto se zařízení nazývá „bez kartáčů“.
Motor v náboji kol u elektrických koloběžek je tohoto typu a má jednu specifickou vlastnost: rotor je umístěn na vnější straně. Magnety jsou nalepeny uvnitř ráfku, který se otáčí kolem statoru, který je připevněn k ose. Mluvíme o motoru s vnějším rotorem.
Skutečný rozdíl: síla proti elektromotoru
Když ručně roztáčíme motor s permanentními magnety, generuje napětí na svých svorkách: jedná se o dynamo. Toto napětí se nazývá protielektromotorická síla. Její tvar závisí na tom, jak jsou vinutí uspořádána a jak jsou magnety uspořádány.
| BLDC | PMSM | |
|---|---|---|
| Tvar napětí, které je generováno | Trapezoidální (rovné plochy a rampy) | Sinusoida |
| Přirozené ovládání | Čtvercová vlna, šest kroků na otáčku elektromotoru | Sinusový režim nebo vektorový režim (FOC) |
| Díky svému intuitivnímu ovládání | Lehké výkyvy při každé změně režimu | Velmi stabilní |
| Typické senzory | Pro tento účel stačí tři Hallovy senzory | Přesné určení polohy je nezbytné: je možné použít enkodér, resolver nebo odhad |
S řízením pomocí obdélníkových vln je proud posílán po dávkách do dvou fází současně. Pokud má napětí motoru podobný obdélníkový průběh, točivý moment zůstává téměř konstantní: to je princip BLDC. S řízením pomocí sinusových vln se proud plynule mění ve všech třech fázích; pokud má i napětí motoru sinusový průběh, točivý moment je dokonale hladký: to je princip PMSM.
V praxi je tato hranice spíše nejasná
Většina reálných motorů se nachází někde mezi těmito dvěma extrémy: jejich napětí není ani dokonalý lichoběžník, ani čistá sinusoida. Proto může být stejný motor pro koloběžku prodáván pod různými názvy.
V praxi, ve většině případů, se motory zabudované v nábojích kol koloběžek velmi dobře ovládají v režimu vektorového řízení (FOC), což je činí tiššími a plynulejšími než při použití pulzního řízení. Přesný tvar jejich napětí má pouze vedlejší vliv na výsledný výkon.
A co synchronní a asynchronní motory?
« Synchronní » znamená, že rotor se otáčí přesně v rytmu pole vytvářeného vinutími: to platí pro motory s magnety, jako jsou BLDC a PMSM. Motor asynchronní nemá magnety: pole rotoru je indukováno statorem a rotor se otáčí o něco pomaleji než pole. Je robustní a neobsahuje magnety, ale při stejné výkonnosti je méně kompaktní a je méně běžný u malých vozidel.
Magnety umístěné na povrchu nebo uvnitř
Mezi motory PMSM se dále rozlišují motory s magnety přilepenými na povrchu rotoru (SPM) a motory s magnety umístěnými uvnitř rotoru (IPM). Tento rozdíl výrazně ovlivňuje chování motoru při vysokých otáčkách, což je téma našeho průvodce motory IPM a SPM.
Co se změní, když si vyberete motor
- Název, ať už se jedná o BLDC nebo PMSM, je méně důležitý než napětí, maximální proud, chlazení a konstanta rychlosti motoru. Pro více informací si přečtěte náš návod o Kv, Kt a počtech pólů.
- Řídicí jednotka musí být schopna číst data ze senzorů, které jsou nainstalovány na motoru.
- Naše motory pro elektrické koloběžky jsou motory s permanentními magnety bez štětců, dostupné ve verzích s vysokou rychlostí a vysokým točivým momentem.
Často kladené otázky
Je možné ovládat motor BLDC v režimu FOC?
Ano. Vektorové řízení funguje velmi dobře u většiny motorů označovaných jako BLDC, což přináší snížení hluku a plynulejší provoz. Točivý moment může vykazovat drobné kolísání, pokud je napětí motoru výrazně odlišné od sinusové vlny, ale to je zřídka problém.
Jak zjistím, zda je můj motor spíše typu BLDC nebo PMSM?
Při sledování napětí mezi dvěma fázemi pomocí osciloskopu, když je motor ručně otáčen, pravidelná sinusoida indikuje motor PMSM, zatímco ploché oblasti indikují motor BLDC. V praxi se to téměř nikdy nestává nutné vědět.
Ještě jsem se nedozvěděl, zda motor elektrické koloběžky je synchronní
Ano. Jedná se o motor s permanentními magnety, což znamená, že je synchronní: jeho otáčky jsou přímo úměrné frekvenci proudu, který mu dodává řídicí jednotka.