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.
| BLDC | PMSM | |
|---|---|---|
| A generált feszültség alakja | Trapéz alakú (lapos szakaszok és rámpák) | Színuszos hullámforma |
| Természetes vezérlés | Négyzet alakú hullámforma, hat lépés fordított fordulatonként | Színuszos vagy vektoros (FOC) vezérlés |
| Természetes kezelési módnak köszönhetően könnyen használható | Kisebb ingadozások minden kapcsolási műveletnél | Nagyon egyenletes |
| Tipikus szenzorok | Három Hall-érzékelő is elegendő | A 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.