PMSM vagy BLDC motor: mi a különbség ezek között a két típusú, mágneses állandó mágneses motor között?

A műszaki adatlapokon néha "BLDC" motornak, máskor pedig "PMSM" motornak nevezik ugyanazokat a motorokat. Ez nem véletlen: ezek a két kifejezés nagyon közel álló motorokat jelöl. Ez a útmutató elmagyarázza, hogy mi különbözteti őket egymástól, és miért fontos ez a kérdés különösen a vezérlő számára.

A lényeg

  • A BLDC és a PMSM kétféle, állandómágneses, kefementes motor, amelyek alapvetően hasonló módon készülnek.
  • A különbség a motor forgása során generált feszültség alakjában rejlik: a BLDC motoroknál trapéz alakú, a PMSM motoroknál pedig szinuszhullám alakú feszültséget produkál.
  • A BLDC motor természetesen négyzetimpulzusú vezérléssel, míg a PMSM motor szinuszos vagy vektoros (FOC) vezérléssel működik.
  • A gyakorlatban a legtöbb elektromos robogó motor kiválóan működik FOC (Field-Oriented Control) üzemmódban, mindegy, hogy milyen a gyártójuk vagy a modelljük.

Amik közös bennük

A két motor a következő tulajdonságokkal rendelkezik:

  • erős mágneseket a forgó részre, a rotorra;
  • a fix részen, a statornál elhelyezett, három fázisú tekercsek;
  • nincs benne sönt (szénkefe): ez a vezérlő elektronikusan szabályozja az áramot, ezért hívják "brushless"-nek, ami azt jelenti, hogy nincs benne sönt.

Egy robogó tengelyen elhelyezett motor általában ilyen típusú, egy különleges tulajdonsággal: a forgórész a külső oldalon található. A mágnesek a külső felén ragasztva vannak a küllőhöz, amely a tengelyhez rögzített állórész körül forog. Ezt külső forgórészű motornak nevezzük.

A valódi különbség: a ellenkező elektromos erő

Amikor egy mágneses motort kézzel forgatunk, az feszültséget generál a kapcsain: ez egy dinamó. Ezt a feszültséget ellen-elektromotív erőnek nevezzük. Ennek a formája attól függ, hogy a tekercsek hogyan vannak elrendezve, és a mágnesek hogyan vannak kialakítva.

BLDCPMSM
A generált feszültség alakjaTrapéz alakú (lapos szakaszok és rámpák)Színuszos hullámforma
Természetes vezérlésNégyzet alakú hullámforma, hat lépés fordított fordulatonkéntSzínuszos vagy vektoros (FOC) vezérlés
Természetes kezelési módnak köszönhetően könnyen használhatóKisebb ingadozások minden kapcsolási műveletnélNagyon egyenletes
Tipikus szenzorokHárom Hall-érzékelő is elegendőA pontos pozíció meghatározásához szükséges: kódoló, resolver vagy becslés

A négyzetes hullámú vezérlésnél az áram lépésekben, egyszerre két fázisban kerül továbbításra. Ha a motor feszültsége is hasonló, lépcsőzetes alakú, a nyomaték majdnem állandó marad: ez a BLDC motorok működési elve. A szinuszhullámú vezérlésnél az áram lágyan változik a három fázisban; ha a motor feszültsége is szinuszhullámú, a nyomaték tökéletesen sima: ez a PMSM motorok működési elve.

A valóságban a határvonal nem éles

A legtöbb valós motor feszültsége nem egy tökéletes trapéz, sem pedig egy tiszta szinuszgörbe között van. Ezért ugyanaz a motor is különböző márkák vagy termékek alatt jelenhet meg.

A műhelyben tapasztalataink szerint a legtöbb elektromos robogó hajtóműves motor nagyon jól működik vektoros vezérlés módban, ami csendesebb és finomabb működést biztosít, mint a négyszög alakú feszültség esetén. A feszültség pontos alakja csak egy kisebb hatással rendelkezik a végeredményre.

És a szinkron motor, valamint az aszinkron motor?

„Szinkron” azt jelenti, hogy a rotor pontosan ugyanazzal a sebességgel forog, mint a tekercsek által létrehozott mágneses tér: ez jellemző a mágneses motorokra, például a BLDC és a PMSM motorokra. A aszinkron motor nem tartalmaz mágneseket: a rotor mágneses tere a statornak köszönhetően jön létre, és a rotor valamivel lassabban forog, mint a mágneses tér. Ez a robusztus, mágnesmentes konstrukció kevésbé kompakt azonos teljesítmény mellett, és ritkábban találkozunk vele kisebb járműveken.

A mágnesek a felületen vagy a belső térben helyezkednek el

A PMSM motorok között különbséget teszünk a rotor felületére ragasztott mágnesekkel (SPM) és a rotor belsejében elhelyezett mágnesekkel (IPM) rendelkező motorok között. Ez a különbség jelentősen befolyásolja a motor teljesítményét nagy fordulatszámon, amiről részletesebben szólunk a következő cikkünkben: IPM és SPM motorok.

Mit változtat, ha egy motort választunk?

  • A motor típusának megnevezése, legyen az BLDC vagy PMSM, kevésbé fontos, mint a feszültség, a támogatott áramerősség, a hűtés és a motor fordulatszám-állandója. Nézze meg a Kv, Kt és a pólusokról szóló útmutatónkat.
  • A vezérlőnek képesnek kell lennie a motorhoz tartozó szenzorok adatainak olvasására.
  • Az elektromos robogóinkhoz kínált motorjaink kefementes, állandómágneses motorok, melyek elérhetőek "High Speed" (nagy sebesség) és "High Torque" (nagy nyomaték) változatokban.

Gyakori kérdések

Lehetséges-e egy BLDC motort FOC (Field-Oriented Control) üzemmódban vezérelni?

Igen. A vektoros vezérlés nagyon jól működik a legtöbb, úgynevezett BLDC motorral, ami jelentős mértékben csökkenti a zajt és a vibrációt. A meghajtási nyomaték enyhe hullámzásokat mutathat, ha a motor feszültsége jelentősen eltér egy szinuszos görbétől, de ez ritkán jelent problémát.

Hogyan tudhatom meg, hogy a motorom inkább BLDC vagy PMSM típusú?

Amikor a motort kézzel forgatjuk, és az oszcilloszkóppal a két fázis közötti feszültséget vizsgáljuk: egy szabályos szinuszhullám egy PMSM motort jelez, míg egy egyenes vonal (platform) egy BLDC motort. A gyakorlatban ez a tudás ritkán szükséges.

Egy robogó motorja szinkron motor-e?

Igen. Ez egy állandómágneses motor, tehát szinkron motor: a forgási sebessége közvetlenül függ a vezérlő által neki küldött áram frekvenciájától.