Определение размеров бесщеточного двигателя огромного размера: руководство по подбору рамы, крутящего момента, охлаждения и привода

Бесщеточный двигатель диаметром 130 мм, приводящий в действие промышленный вентилятор мощностью 2 кВт, потребляет примерно 6 А на фазу в выпрямленной шине переменного тока 230 В, и в полевых условиях первой частью, которая выходит из строя, редко оказывается медь. Подшипники, тепловой путь или привод, который не может обеспечить пусковой ток, достигают своего предела раньше, чем это сделает обмотка. Такова практическая реальность огромного бесщеточного двигателя: при мощности примерно выше 1 кВт он перестает быть элементом каталога и становится системным решением, охватывающим обмотку, охлаждение, датчики и проводку.

Что считается огромным бесщеточным двигателем: размер корпуса, мощность и крутящий момент

Огромный бесщеточный двигатель представляет собой трехфазную машину с постоянными магнитами с внешним диаметром статора 100 мм или более, продолжительной мощностью более 500 Вт и крутящим моментом на валу, измеряемым в целых ньютон-метрах, а не в долях.

Диаметр рамы является первым фильтром, поскольку крутящий момент линейно зависит от квадрата диаметра ротора и длины пакета при фиксированном магнитном напряжении сдвига. Переход от рамы диаметром 57 мм к раме 112 мм при той же длине пакета приводит к увеличению крутящего момента почти в четыре раза, без учета качества магнита, обмотки или охлаждения. Это единственное соотношение объясняет, почему двигатели диаметром 57 мм тысячами покупаются со склада, а двигатели диаметром 100 мм и 130 мм почти всегда изготавливаются по чертежам.

Retek Motion производит этот класс с рамами 100 мм, 112 мм и 130 мм, включая 130-мм сверхмощный двигатель вентилятора мощностью 2 кВт при 230 В переменного тока и 112-миллиметровый блок с низким коэффициентом замыкания мощностью 600 Вт при 24 В постоянного тока. Более широкий ассортимент собран под мощные бесщеточные двигатели постоянного тока .

Выбор размера огромного бесщеточного двигателя: четыре цифры, определяющие раму

Выбор сводится к четырем показателям: непрерывный крутящий момент, рабочий цикл, напряжение шины постоянного тока и тепловое сопротивление обмотки и окружающей среды. Зафиксируйте эти четыре, и диаметр рамы, длина стопки и намотка почти выберутся сами.

1. Постоянный крутящий момент, а не пиковый. Обмотка класса F с пределом горячей точки 155 градусов по Цельсию выдерживает в три-четыре раза больший непрерывный ток в течение нескольких секунд; класс H при 180 градусах добавляет запас примерно на 25 градусов и примерно на 10 процентов больше непрерывного тока.
2. Рабочий цикл. Конвейеру, работающему восемь часов в режиме S1, и погрузчику, работающему две минуты из десяти в режиме S3, нужны разные рамы для одинакового пикового крутящего момента. Снижение рабочего цикла до 40 процентов обычно позволяет увеличить ток на 20–25 процентов в той же горячей точке, что может сдвинуть конструкцию на один размер корпуса вниз.
3. Постоянное напряжение шины и крутящий момент. Константа крутящего момента Kt в ньютон-метрах на ампер определяет ток, необходимый для крутящего момента: 3 Нм при 0,15 Нм на ампер потребляют 20 А, а те же 3 Нм при 0,6 Нм на ампер потребляют 5 А и работают на шине 310 В. Сначала выберите шину, затем обмотку.
4. Термическое сопротивление. Тепловое сопротивление обмотки к окружающей среде на корпусе диаметром 112 мм на открытом воздухе обычно составляет от 1,5 до 2,5 градусов Цельсия на ватт, поэтому потери в меди на 4 Вт — это небольшое увеличение, а 40 Вт — на 60–100 градусов. Именно это преобразует номер таблицы данных в непрерывный рейтинг.

Класс охлаждения и IP Установите непрерывный рейтинг, а не пиковую линию

Непрерывный крутящий момент — это тепловое число. Рама диаметром 130 мм, максимальная нагрузка которой составляет 12 Нм на стенде, часто выдерживает от 4 до 5 Нм в неподвижном воздухе, поскольку потерям в меди, вызвавшим пик, некуда деваться, когда обмотка достигает предела изоляции.

Потери в меди растут пропорционально квадрату тока, поэтому 20-процентная перегрузка добавляет примерно на 44 процента больше тепла. При таком размере два рычага имеют большее значение, чем что-либо еще: путь охлаждения и класс уплотнения. Нагнетание воздуха через ребристый корпус обычно обеспечивает в 1,5–2 раза больший непрерывный крутящий момент той же рамы в неподвижном воздухе. Корпус с защитой от промывания IP65 добавляет тепловой барьер между обмоткой и воздушным потоком, поэтому герметичный двигатель идентичных размеров обычно имеет более низкую непрерывную номинальную мощность, чем его открытый аналог.

Промышленные испытания на движение воздуха являются наиболее убедительным аргументом, поскольку машина непрерывного действия мощностью 2 кВт должна терять примерно 300 Вт потерь в корпусе, который часто герметизирован от пыли.

BL130 130 мм, 230 В переменного тока, 2 кВт, промышленный сверхмощный вентиляторный двигатель Этот вентиляторный двигатель диаметром 130 мм и мощностью 2 кВт предназначен для промышленного перемещения воздуха и предназначен для обеспечения высокого расхода воздуха, герметичности и высоких нагрузок, а также эффективной, малошумной и настраиваемой OEM/ODM-конструкции. Посмотреть продукт →

Согласование контроллера: почему большие бесщеточные двигатели глохнут, прежде чем сгореть

Самый распространенный отказ возбуждения огромного бесщеточного двигателя — это не сгоревшая обмотка, а привод, который не может подать ток в тот момент, когда его запросит ротор.

Пиковый крутящий момент требует пикового тока, и инвертор должен поддерживать этот ток, не превышая температуру своего перехода. Двигатель мощностью 2 кВт на шине 310 В потребляет ток от 6 до 7 А при номинальной нагрузке, что вполне комфортно в скромном приводе; для той же мощности на валу на шине 24 В требуется от 85 до 90 А, что меняет сечение кабеля, номинал разъема и тепловую конструкцию каскада MOSFET. Таким образом, постоянная крутящего момента и напряжение шины — это одно решение, а не два.

На шине 24 В оборудование тягового класса остается в классе мощностью в несколько сотен ватт, что подходит для герметичного погрузочно-разгрузочного оборудования, которое должно запускаться под нагрузкой.

BL100 100 мм 24 В постоянного тока 300 Вт Электрический вилочный двигатель Для погрузочно-разгрузочных работ с напряжением 24 В этот двигатель диаметром 100 мм и мощностью 300 Вт поддерживает вилочные погрузчики и тележки с поддонами, обеспечивая стабильную производительность, низкий уровень шума и длительный срок службы. Посмотреть продукт →

Двигатель по каталогу или нестандартная обмотка: что меняется выше 100 мм

При выпуске примерно нескольких сотен единиц в год большой бесщеточный двигатель, изготовленный по индивидуальному заказу, обычно превосходит каталожный двигатель, который почти подходит, потому что каждый компромисс в отношении зубчатой передачи, монтажа или прокладки кабелей оплачивается снова при каждой отгруженной единице.

Экономика работает только тогда, когда детали производятся в одном месте. В период с 2021 по 2023 год компания Jiangsu Retek Motion Co., Ltd. перенесла литье под давлением, обработку на станках с ЧПУ и впрыскивание кабелей в свои мощности, что делает согласованный корпус и жгут практичным при небольших объемах; к 2024 году компания осуществляла поставки более чем в 20 стран. Изготовление по индивидуальному заказу начинается с запроса предложения, в котором указаны четыре размера, а не с рисунка из каталога.

Где на самом деле используются большие бесщеточные двигатели

Большие бесщеточные двигатели концентрируются в пяти семействах приложений: тяга и погрузочно-разгрузочные работы, промышленное движение воздуха, тяжелые беспилотные летательные аппараты, роботизированные соединения с редуктором, а также медицинские инструменты или инструменты личной гигиены.

LN13720 24S Бесщеточный двигатель для дронов для тяжелых БПЛА Двигатель для тяжелых БПЛА 24S, предлагаемый в вариантах 34 и 38 кВ, предназначен для грузовых дронов и профессиональных воздушных платформ, которым требуется крутящий момент, эффективность и рассеивание тепла. Посмотреть продукт →

Часто задаваемые вопросы об огромных бесщеточных двигателях

Какой крутящий момент развивает бесщеточный двигатель диаметром 130 мм?

Рама диаметром 130 мм обычно обеспечивает пиковый крутящий момент от 10 до 15 Нм и постоянный крутящий момент от 4 до 6 Нм при обмотке класса F в неподвижном воздухе. Разница зависит от длины пакета, класса магнита и охлаждения: тот же статор, который выдерживает 5 Нм на открытом воздухе, может выдерживать от 8 до 10 Нм с принудительной конвекцией и изоляцией класса H.

Является ли большой бесщеточный двигатель более эффективным, чем большой коллекторный двигатель постоянного тока?

Да, примерно на 8–15 процентных пунктов при той же мощности, потому что нет падения на щетках и коммутаторе. Коллекторный двигатель диаметром 104 мм, рассчитанный на 180 В постоянного тока и мощность 1000 Вт, остается конкурентоспособным по цене и прост в управлении, однако износ щеток определяет интервал технического обслуживания, а коммутатор ограничивает непрерывный ток в герметичных или высотных установках.

Что должен содержать запрос предложения на заказ большого BLDC?

Отправьте пять входных данных: непрерывный и пиковый крутящий момент с указанием продолжительности, рабочего цикла, напряжения шины постоянного тока, температуры окружающей среды с методом охлаждения и механического интерфейса, включая вал, фланец и разъем. Диаметр рамы, длина пакета и намотка — все это следует из этих пяти; без них любая указанная константа крутящего момента является предположением.