PMSM- eller BLDC-motor: Vilken är skillnaden mellan dessa två typer av motorer med permanentmagneter?
Databladen nämner ibland "BLDC"-motorer och ibland "PMSM"-motorer, ibland för motorer som verkar identiska. Detta är inte en slump: dessa två termer beskriver mycket nära besläktade typer av motorer. Denna guide förklarar vad som verkligen skiljer dem åt, och varför detta är särskilt viktigt för styrenheten.
Det viktigaste
- BLDC- och PMSM-motorer är två typer av borstlösa motorer med permanentmagneter, som i stort sett är konstruerade på samma sätt.
- Skillnaden ligger i formen på spänningen som motorn genererar när den roterar: en trapetsform för BLDC-motorer och en sinusform för PMSM-motorer.
- En BLDC-motor passar naturligt med en pulsbreddsmodulering (PWM)-styrning, medan en PMSM-motor lämpar sig bättre för sinusformad eller vektorstyrning (FOC).
- I praktiken fungerar de flesta motorerna i elscootrar mycket bra med FOC-styrning, oavsett tillverkare eller modell.
Det de har gemensamt
De två motorerna har:
- Permanentmagneter placeras på den roterande delen, rotorn;
- av lindningar på den fasta delen, statorn, fördelade på tre faser;
- utan borstar: det är styrenheten som reglerar strömmen elektroniskt, vilket ger namnet "utan borstar".
Motorn på en elscooter är av denna typ, med en speciell egenskap: rotorn är placerad på utsidan. Magneterna är fastklistrade på insidan av fälgen, som roterar runt statorn som är fäst vid axeln. Detta kallas en motor med extern rotor.
Den verkliga skillnaden: den elektromotoriska motkraften
När man snurrar en motor med magneter för hand, genereras en spänning över dess anslutningar: det är en dynamomaskin. Denna spänning kallas motverkande elektromotorisk kraft. Dess form beror på hur lindningarna är arrangerade och hur magneterna är konstruerade.
| BLDC | PMSM | |
|---|---|---|
| Formen på den genererade spänningen | Trapetformad (med platta ytor och sluttningar) | Sinusvåg |
| Naturlig styrning | Sinusvåg, sex steg per varv av elmotorn | Sinusformad eller vektorstyrd (FOC) |
| Kombinerar detta med en naturlig styrning | Små fluktuationer vid varje omkoppling | Mycket jämn |
| Vanliga sensorer | Tre Hall-sensorer är tillräckligt | Nödvändig positionsbestämning: encoder, resolver eller uppskattning |
Med en pulsbreddsmodulering (PWM) skickas strömmen i stegvis intervall till de två faserna samtidigt. Om motorns spänning har en liknande stegform, förblir vridmomentet nästan konstant: detta är principen bakom BLDC-motorer. Med en sinusformad modulering varierar strömmen smidigt i de tre faserna; om motorns spänning också är sinusformad, blir vridmomentet perfekt jämnt: detta är principen bakom PMSM-motorer.
I verkligheten är gränsen suddig
De flesta verkliga motorer ligger någonstans mellan dessa två: deras spänning är varken en perfekt trapetsform eller en ren sinusvåg. Det är därför samma typ av motor till en elscooter kan säljas under olika namn.
I praktiken fungerar de flesta motorer i elscootrar mycket bra med vektorstyrning (FOC), vilket gör dem tystare och jämnare än med pulsbreddsmodulering (PWM). Den exakta formen på deras spänning har bara en liten inverkan på resultatet.
Och vad sägs om synkronmotorer och asynkronmotorer?
« Synkron » betyder att rotorn roterar exakt i takt med det magnetfält som skapas av lindningarna: detta gäller motorer med magneter, såsom BLDC och PMSM. Den asynkrona motorn, å andra sidan, har inga magneter: rotorns magnetfält induceras av statorn, och rotorn roterar något långsammare än fältet. Den är robust och utan magneter, men mindre kompakt vid samma effekt, och förekommer sällan i små fordon.
Magneter placerade på ytan eller inuti
Bland PMSM-motorerna kan man ytterligare skilja mellan motorer med magneter fästa på rotorns yta (SPM) och de med magneter inbäddade inuti (IPM). Denna skillnad påverkar beteendet vid höga hastigheter avsevärt: detta är vad vår guide om IPM- och SPM-motorer förklarar.
Vad det innebär när man väljer en motor
- Namnet, oavsett om det är BLDC eller PMSM, är mindre viktigt än spänningen, den ström som motorn klarar, kylningen och motorns varvtal. Se vår guide om Kv, Kt och motorpoler.
- Styrenheten måste kunna läsa avgivarna (sensorerna) som motorn är utrustad med.
- Våra motorer för elscooter är borstlösa motorer med permanentmagneter, och finns i versioner med hög hastighet och högt vridmoment.
Vanliga frågor
Kan en BLDC-motor styras med FOC-teknik?
Ja. Vektorstyrningen fungerar mycket bra på de flesta så kallade BLDC-motorer, vilket ger en tystare och mjukare drift. Vridmomentet kan uppvisa små variationer om motorns spänning avviker mycket från en sinusform, men detta är sällan ett problem.
Hur kan jag avgöra om min motor är av typen BLDC eller PMSM?
Genom att observer spänningen mellan två faser med ett oscilloskop när motorn roteras för hand, kan man avgöra om det är en PMSM-motor (en regelbunden sinusvåg indikerar detta) eller en BLDC-motor (platta indikerar detta). I praktiken behöver man sällan veta vilken typ av motor det är.
Är motorn i en elscooter synkron?
Ja. Det är en motor med permanentmagneter, vilket innebär att den är synkron: dess rotationshastighet är direkt relaterad till frekvensen på strömmen som styrenheten skickar till den.