Motor PMSM alebo BLDC: Aký je rozdiel medzi týmito dvoma typmi motorov s permanentnými magnetmi?
Technické špecifikácie niekedy uvádzajú motory ako „BLDC“, inokedy ako „PMSM“, a to aj v prípade motorov, ktoré sa zdajú byť identické. Toto nie je náhoda: tieto dva názvy označujú veľmi blízke varianty. Tento sprievodca vysvetľuje, čo ich skutočne odlišuje, a prečo je táto otázka dôležitá najmä pre riadiacu jednotku (kontrolér).
Dôležité informácie
- BLDC a PMSM sú dva typy motorov s permanentnými magnetmi, ktoré sú konštruované v zásadných rysoch rovnakým spôsobom.
- Rozdiel spočíva v tvare napätia, ktoré motor vytvára počas otáčania: pri motoroch BLDC je to trapezoid, zatiaľ čo pri motoroch PMSM je to priebežná sinusoida.
- Motor BLDC je prirodzene kompatibilný s pulznou reguláciou, zatiaľ čo motor PMSM je vhodný pre sínusovú alebo vektorovú reguláciu (FOC).
- V praxi sa väčšina motorov používaných v elektrických kolobežkách veľmi dobre ovláda v režime FOC, bez ohľadu na ich konkrétny model.
Čo majú spoločné
Obe motory majú:
- magnetické permanentné magnety umiestnené na rotujúcej časti, rotore;
- vinutia na pevnej časti, na statore, rozdelené do troch fáz;
- žiadne kefy (uhlíky): toto je regulátor, ktorý elektronicky riadi prúd, a preto sa nazýva „bezuhlíkový“ (brushless), pretože neobsahuje kefy.
Motor v náboji elektrickej kolobežky je tohto typu a má jednu zvláštnosť: rotor je umiestnený vonku. Magnety sú prilepené na vnútornej strane ráfika, ktorý sa otáča okolo statora, ktorý je upevnený na osi. Hovoríme o motore s vonkajším rotorom.
Skutočný rozdiel: sila protielekromotorického pôsobenia
Keď ručne otáčame motor s permanentnými magnetmi, vytvára napätie na svojich výstupoch: je to dynamá. Toto napätie sa nazýva proti-elektrická sila. Jeho tvar závisí od toho, ako sú vinutia usporiadané a ako sú magnety usporiadané.
| BLDC | PMSM | |
|---|---|---|
| Tvar generovaného napätia | Trapezoidálny (vrcholy a rampy) | Sinusoida |
| Prírodzené ovládanie | Kvadratická vlna, šesť krokov na otáčku elektromotora | Sinusoidálna alebo vektorová (FOC) regulácia |
| Spojenie s intuitívnym ovládaním | Ľahké výkyvy pri každej zmene režimu | Veľmi stabilný |
| Typické senzory | Na tento účel stačia tri Hallové senzory | Presné určenie polohy je nevyhnutné: je možné použiť enkodér, resolver alebo odhad |
S pulzným riadením je prúd posielaný po krokoch do dvoch fáz naraz. Ak má napätie motora podobný priebeh, krútiaci moment zostáva takmer konštantný: toto je princíp BLDC. Pri sínusovom riadení sa prúd plynulo mení vo všetkých troch fázach; ak má aj napätie motora sínusový priebeh, krútiaci moment je dokonale hladký: toto je princíp PMSM.
V skutočnosti je táto hranica nejasná
Väčšina skutočných motorov sa nachádza medzi týmito dvoma možnosťami: ich napätie nie je ani dokonalý lichobežník, ani čistá sínusoida. Práve preto môže rovnaký motor do skútra byť predávaný pod rôznymi názvami.
V praxi, väčšina motorov zabudovaných v kolieskach kolobežiek sa veľmi dobre ovláda pomocou vektorovej regulácie (FOC), čo ich robí tichšími a plynulejšími ako pri použití pulznej regulácie. Presný tvar ich napätia má len malý vplyv na výsledok.
A čo sýnchronný motor a asynchrónny motor?
« Synchrónne » znamená, že rotor sa otáča presne v rytme poľa vytváraného vinutiami: tak je to pri motoroch s magnetmi, ako sú BLDC a PMSM. Motor asynchrónny nemá magnety: pole rotora je indukované statorom a rotor sa otáča o niečo pomalšie ako pole. Je robustný a bez magnetov, ale pri rovnakej výkonomosti je menej kompaktný a je menej bežný u malých vozidiel.
Magnetické prvky na povrchu alebo vo vnútri
Medzi PMSM motory sa ďalej rozlišujú motory s magnetmi prilepenými na povrchu rotora (SPM) a motory s magnetmi umiestnenými vo vnútri rotora (IPM). Tento rozdiel výrazne ovplyvňuje správanie motora pri vysokých otáčkach, čo je predmetom nášho sprievodcu motory IPM a SPM.
Čo sa zmení, keď si vyberieme motor
- Názov, či už ide o BLDC alebo PMSM, je menej dôležitý ako napätie, prúd, ktorý motor dokáže zvládnuť, chladenie a konštanta rýchlosti motora. Pozrite si náš sprievodca o Kv, Kt a póloch.
- Ovládač musí byť schopný čítať údaje zo senzorov, ktoré sú nainštalované na motore.
- Naše motory pre elektrické skútre sú motory s permanentnými magnetmi bez kefiek, dostupné vo verziách s vysokou rýchlosťou a vysokým krútiacim momentom.
Často kladené otázky
Je možné ovládať motor BLDC pomocou technológie FOC?
Áno. Vektorové riadenie funguje veľmi dobre na väčšine motorov označených ako BLDC, čo prináša zníženie hluku a zlepšenie plynulosti jazdy. Krútiaci moment môže mať mierne oscilácie, ak je napätie motora výrazne odlišné od sínusovej vlny, ale to je zriedkavejšie a zvyčajne to nie je rušivé.
Ako môžem zistiť, či je môj motor typu BLDC alebo PMSM?
Pri pozorovaní napätia medzi dvoma fázami pomocou osciloskopu, keď sa motor otáča ručne: pravidelná sínusoida indikuje motor PMSM, zatiaľ čo ploché priečky indikujú motor BLDC. V praxi sa to takmer nikdy nestáva, že by bolo potrebné to vedieť.
Je motor trottinety je synchronný?
Áno. Ide o motor s permanentnými magnetmi, čo znamená, že je synchrónny: jeho rýchlosť otáčania je priamo úmerná frekvencii prúdu, ktorý mu dodáva riadiaca jednotka.