PMSM ali BLDC motor: kakšna je razlika med tema dvema motorjema s trajnimi magneti?
Tehnični listi včasih omenjajo "BLDC" motor, včasih "PMSM" motor, včasih za motorje, ki so videti enaki. To ni naključje: ti dve imeni označujeta zelo tesna sorodnika. Ta vodnik pojasnjuje, kaj ju resnično razlikuje in zakaj je to vprašanje pomembno predvsem za krmilnik.
Bistvo
- BLDC in PMSM sta dva brezkrtačna motorja s trajnimi magneti, ki sta v grobem zgrajena na enak način.
- Razlika je v obliki napetosti, ki jo motor proizvaja med vrtenjem: trapezna pri BLDC, sinusna pri PMSM.
- BLDC se naravno ujema s krmiljenjem s kvadratnim valom, PMSM pa s sinusnim ali vektorskim krmiljenjem (FOC).
- V praksi se večina motorjev za skiroje zelo dobro krmili s FOC, ne glede na njihovo ime.
Kaj imata skupnega
Oba motorja imata:
- trajne magnete na vrtečem se delu, rotorju;
- navitja na mirujočem delu, statorju, razporejena v tri faze;
- brez ščetk: krmilnik elektronsko komutira tok, od tod ime "brezkrtačni" (brushless).
Motor v pestu skiroja je te vrste, s posebnostjo: rotor je na zunanji strani. Magneti so prilepljeni na notranjost platišča, ki se vrti okoli statorja, pritrjenega na os. Govorimo o motorju z zunanjim rotorjem.
Prava razlika: protielektromotorna sila
Ko motor s trajnimi magneti zavrtimo z roko, na njegovih sponkah proizvaja napetost: to je dinamo. Ta napetost se imenuje protielektromotorna sila. Njena oblika je odvisna od načina razporeditve navitij in oblike magnetov.
| BLDC | PMSM | |
|---|---|---|
| Oblika proizvedene napetosti | Trapezna (ploščadi in rampe) | Sinusna |
| Naravno krmiljenje | Kvadratni val, šest korakov na električni obrat | Sinusno ali vektorsko (FOC) |
| Navor pri naravnem krmiljenju | Rahla nihanja pri vsaki komutaciji | Zelo enakomeren |
| Tipični senzorji | Zadoščajo trije Hallovi senzorji | Potrebna natančna pozicija: dajalnik, resolver ali ocena |
Pri krmiljenju s kvadratnim valom se tok pošilja v korakih v dve fazi hkrati. Če ima napetost motorja enako obliko ploščadi, navor ostane skoraj konstanten: to je ujemanje BLDC. Pri sinusnem krmiljenju se tok gladko spreminja v vseh treh fazah; če je tudi napetost motorja sinusna, je navor popolnoma gladek: to je ujemanje PMSM.
V resnici je meja zabrisana
Večina dejanskih motorjev se nahaja nekje vmes: njihova napetost ni niti popoln trapez niti čista sinusoida. Zato se lahko isti motor za skiro prodaja pod enim ali drugim imenom.
V delavniški praksi se večina motorjev v pestu skirojev zelo dobro krmili z vektorskim krmiljenjem, zaradi česar so tišji in bolj gladki kot pri kvadratnem valu. Natančna oblika njihove napetosti ima le stranski učinek na rezultat.
Kaj pa sinhroni in asinhroni motor?
"Sinhroni" pomeni, da se rotor vrti natančno v ritmu polja, ki ga ustvarijo navitja: to velja za motorje s trajnimi magneti, tako BLDC kot PMSM. Asinhroni motor pa nima magnetov: polje rotorja inducira stator, rotor pa se vrti nekoliko počasneje od polja. Robusten in brez magnetov, je pri enaki moči manj kompakten in ga pri majhnih vozilih redko srečamo.
Magneti na površini ali v notranjosti
Pri PMSM motorjih še vedno ločimo motorje z magneti, prilepljenimi na površino rotorja (SPM), in tiste z magneti v notranjosti (IPM). Ta razlika močno spremeni obnašanje pri visoki hitrosti: to je predmet našega vodnika IPM in SPM motorji.
Kaj se spremeni pri izbiri motorja
- Ime, BLDC ali PMSM, je manj pomembno od napetosti, dopustnega toka, hlajenja in konstante hitrosti motorja. Oglejte si naš vodnik o Kv, Kt in polih.
- Krmilnik mora znati brati senzorje, s katerimi je motor opremljen.
- Naši motorji za električne skiroje so brezkrtačni motorji s trajnimi magneti, na voljo v različicah High Speed in High Torque.
Pogosta vprašanja
Ali lahko krmilimo BLDC motor s FOC?
Da. Vektorsko krmiljenje zelo dobro deluje na večini tako imenovanih BLDC motorjev, s pridobitvijo tišine in gladkosti. Navor lahko kaže rahla nihanja, če je napetost motorja zelo daleč od sinusoide, vendar je to redko moteče.
Kako vem, ali je moj motor bolj BLDC ali PMSM?
Z opazovanjem napetosti med dvema fazama na osciloskopu, ko motor zavrtimo z roko: reden sinus kaže na PMSM, ploščadi na BLDC. V praksi tega skoraj nikoli ni treba vedeti.
Ali je motor skiroja sinhroni?
Da. To je motor s trajnimi magneti, torej sinhroni: njegova hitrost vrtenja je neposredno povezana s frekvenco toka, ki mu ga pošilja krmilnik.