Motoare PMSM sau BLDC: care este diferența dintre aceste două tipuri de motoare cu magneți?
Fișele tehnice menționează fie motoare "BLDC", fie motoare "PMSM", uneori pentru motoare care par identice. Nu este o coincidență: aceste două denumiri se referă la tipuri foarte asemănătoare. Acest ghid explică ce le diferențiază cu adevărat și de ce această distincție este importantă, în special pentru controler.
Esentialul
- Motoarele BLDC și PMSM sunt două tipuri de motoare fără perii, alimentate de magneți permanenți, construite în linii mari în același mod.
- Diferența constă în forma tensiunii pe care motorul o produce în timpul funcționării: aceasta este trapezoidală pentru motoarele BLDC și sinusoidală pentru motoarele PMSM.
- Un motor BLDC se asociază în mod natural cu un sistem de control cu undă pătrată, în timp ce un motor PMSM este optimizat pentru un sistem de control sinusoidal sau vectorial (FOC).
- În practică, majoritatea motoarelor de trotinete funcționează foarte bine în modul FOC, indiferent de marca sau modelul lor.
Ce au în comun
Cele două motoare au următoarele caracteristici:
- des magneți permanenți pe partea rotativă, rotorul;
- des bobinaje pe partea fixă, statorul, distribuite în trei faze;
- fără perii (brushless): acesta este controlerul care comută curentul electronic, de unde și denumirea "fără perii", deoarece nu are perii.
Motorul butuc al unei trotinete este de acest tip, având o particularitate: rotorul este situat în exterior. Magneții sunt lipiți pe interiorul jantei, care se rotește în jurul statorului fixat pe ax. Vorbim despre un motor cu rotor exterior.
Diferența reală: forța electromotoare inversă
Când învârtim manual un motor cu magneți, acesta produce o tensiune la bornele sale: este o dinamă. Această tensiune se numește forță electromotoare contrară. Forma sa depinde de modul în care sunt aranjate bobinajele și de modul în care sunt configurați magneții.
| BLDC | PMSM (Motor cu magnet permanent sincron) | |
|---|---|---|
| Forma tensiunii generate | Trapezoidală (platforme și rampe) | Sinusoidală |
| Control natural | Undă sinusoidală, cu șase trepte pe rotație electrică | Sinusoidală sau vectorială (FOC) |
| Cuplu combinat cu o comandă intuitivă | Ușoare fluctuații la fiecare comutare | Foarte stabil |
| Senzori tipici | Trei senzori Hall sunt suficienți | Poziționare precisă necesară: encoder, resolver sau estimare |
Cu o comandă în undă pătrată, curentul este livrat în trepte, în două faze simultan. Dacă tensiunea motorului are aceeași formă de platou, cuplul rămâne aproape constant: acesta este principiul funcționării motoarelor BLDC. Cu o comandă sinusoidală, curentul variază lin în cele trei faze; dacă și tensiunea motorului este sinusoidală, cuplul este perfect uniform: acesta este principiul funcționării motoarelor PMSM.
În realitate, granița este una incertă
Majoritatea motoarelor reale se situează undeva între cele două extreme: tensiunea lor nu este nici un trapez perfect, nici o sinusoidă pură. De aceea, același motor pentru trotinete poate fi vândut sub una sau alta dintre aceste denumiri.
În practica atelierului, majoritatea motoarelor hub ale trotinetelor funcționează foarte bine în mod vectorial (FOC), ceea ce le face mai silențioase și mai fluide decât în modul cu undă pătrată. Forma exactă a tensiunii lor are doar un efect secundar asupra rezultatului.
Și ce se poate spune despre motoarele sincrone și cele asincrone?
« Sincron » înseamnă că rotorul se rotește exact în ritmul câmpului creat de bobinaje: acesta este cazul motoarelor cu magneți, cum ar fi BLDC și PMSM. Motorul asincron, în schimb, nu are magneți: câmpul rotorului este indus de stator, iar rotorul se rotește puțin mai lent decât câmpul. Robust și fără magneți, este mai puțin compact la aceeași putere, și este rar întâlnit pe vehiculele mici.
Magneți la suprafață sau în interior
Dintre motoarele PMSM, se disting încă motoarele cu magneți fixați pe suprafața rotorului (SPM) și cele cu magneți integrați în interior (IPM). Această diferență modifică semnificativ comportamentul la viteze mari: acesta este subiectul ghidului nostru motoare IPM și SPM.
Ce se schimbă atunci când alegem un motor
- Numele, fie că este BLDC sau PMSM, este mai puțin important decât tensiunea, curentul suportat, sistemul de răcire și constanta de viteză a motorului. Consultați ghidul nostru despre Kv, Kt și numărul de poli.
- Controlerul trebuie să fie capabil să citească datele de la senzorii cu care este echipat motorul.
- Nos moteurs de trottinette électrique sont des moteurs à aimants sans balais, déclinés en versions High Speed et High Torque.
Întrebări frecvente
Se poate controla un motor BLDC în modul FOC?
Da. Controlul vectorial funcționează foarte bine pe majoritatea motoarelor considerate BLDC, oferind un plus de silențiozitate și fluiditate. Cuplul poate prezenta mici oscilații dacă tensiunea motorului este foarte diferită de o sinusoidă, dar acest lucru este rar deranjant.
Cum pot să aflu dacă motorul meu este de tip BLDC sau PMSM?
Observând tensiunea dintre două faze cu ajutorul unui osciloscop, atunci când motorul este rotit manual, un sinus regulat indică un motor PMSM, în timp ce platouri indică un motor BLDC. În practică, de cele mai multe ori, nu este necesar să se cunoască acest lucru.
Este motorul unei trotinete sincron?
Da. Este un motor cu magneți permanenți, deci sincron: viteza sa de rotație este direct legată de frecvența curentului pe care i-l furnizează controlerul.