Silnik Pancake BLDC: jak to działa, kompromisy i zastosowania

Co sprawia, że silnik BLDC ma kształt „naleśnika”

Silnik naleśnikowy BLDC zawdzięcza swoją nazwę proporcjom, a nie funkcji. Zamiast wysokiego, cylindrycznego kształtu „puszki po zupie” charakterystycznego dla konwencjonalnego silnika, jest on płaski i szeroki, a stosunek długości do średnicy jest na tyle niski, że całość bardziej przypomina dysk niż rurę.

Kształt ten wynika z ruchu strumienia magnetycznego w jego wnętrzu. W standardowym silniku o strumieniu promieniowym pole magnetyczne przemieszcza się na zewnątrz od wału w kierunku obudowy. W silniku naleśnikowym, zwanym także silnik strumieniowy osiowy zamiast tego strumień biegnie równolegle do wału, a wirnik jest osadzony płasko obok stojana, a nie owinięty wokół niego. Ta pojedyncza zmiana geometrii umożliwia złożenie całego silnika w płaski kształt dysku.

Kompromisy wydajności w płaskiej obudowie

Układ naleśników to nie tylko sztuczka z pakowaniem, zmienia sposób działania silnika. Ponieważ uzwojenia znajdują się bliżej zewnętrznej krawędzi tarczy, gdzie promień jest największy, silnik generuje większy moment obrotowy dla danej ilości miedzi niż konstrukcja promieniowa o podobnej objętości. Płaska, otwarta konstrukcja wystawia również większą powierzchnię na działanie powietrza, co sprawia, że chłodzenie jest znacznie prostsze niż wyciąganie ciepła z ciasno nawiniętego cylindrycznego rdzenia.

Korzyści te wiążą się z realnymi kosztami. Utrzymanie precyzyjnej, jednolitej szczeliny powietrznej pomiędzy płaskim wirnikiem a stojanem oznacza mniejszą tolerancję produkcyjną niż w przypadku koncentrycznej szczeliny w silniku promieniowym, co zwiększa koszty produkcji. Prędkość jest również ograniczona, ponieważ kształt tarczy wirnika i działające siły magnetyczne nie tolerują tych samych zakresów obrotów, z którymi wygodnie radzi sobie silnik promieniowy. W zastosowaniach, w których przestrzeń osiowa jest niewielka, ale moment obrotowy i zapas cieplny mają większe znaczenie niż prędkość maksymalna, kompromis ten zwykle wychodzi na korzyść konstrukcji naleśnikowej.

Gdzie wzór naleśnika pojawia się w produktach codziennego użytku

Płaski profil sprawia, że ten typ silnika idealnie pasuje wszędzie tam, gdzie rzadkością jest długość osiowa, a nie średnica. W gimbalach kamer i zrobotyzowanych przegubach zastosowano małe silniki naleśnikowe BLDC, dzięki którym zespół obrotowy jest wystarczająco cienki, aby zmieścił się w kompaktowej obudowie. Drony korzystają z tej samej cechy, montując płaskie silniki bezpośrednio na ramieniu bez zwiększania masy, która wpływałaby na dynamikę lotu.

Na większą skalę ta sama geometria pojawia się w motocyklach elektrycznych i układach napędowych pojazdów, gdzie płaski silnik można wkręcić bezpośrednio w wahacz lub zespół koła, zamiast wymagać oddzielnej obudowy i wału napędowego. Tam, gdzie większy zakres momentu obrotowego i elastyczność mechanicznej przekładni liczą się bardziej niż płaski profil, silniki o średnim napędzie jako alternatywa, gdy większy moment obrotowy i elastyczność przekładni mają większe znaczenie niż płaski profil pozostają lepiej dopasowane, ponieważ są osadzone na korbie i przenoszą moc przez istniejącą przekładnię pojazdu, a nie bezpośrednio napędzają koło.

A6 Ultra-quiet Brushless DC Motor Controller

Silnik piasty: silnik naleśnikowy BLDC, który już znasz

Jeśli jeździłeś na rowerze elektrycznym lub hulajnodze elektrycznej, prawdopodobnie korzystałeś już z silnika naleśnikowego BLDC, nie zdając sobie z tego sprawy. Silnik w piaście integruje silnik napędowy bezpośrednio z kołem, a to działa tylko wtedy, gdy silnik jest wystarczająco płaski, aby zmieścić się w piaście bez zwiększania nadmiernej szerokości zespołu koła.

Raporty branżowe na temat zastosowania silników o strumieniu osiowym w e-mobilności wskazuje dokładnie na tę cechę: kształt naleśnika w naturalny sposób nadaje się do integracji z kołem, ponieważ silnik jest umieszczony wewnątrz koła, a nie wymaga oddzielnego punktu mocowania i układu napędowego. Silniki w piastach rowerów elektrycznych i hulajnogów zbudowane są w oparciu o ten sam płaski układ ze strumieniem osiowym zastosować tę samą zasadę projektowania w skali dostosowanej do codziennych dojazdów do pracy i podróży na krótkich dystansach, zamieniając pewną prędkość maksymalną na prostszy, wymagający mniej konserwacji układ napędowy z mniejszą liczbą ruchomych części.

Dopasowanie sterownika do silnika typu naleśnik

Charakterystyka momentu obrotowego i prędkości silnika naleśnikowego różni się na tyle od charakterystyki silnika promieniowego, że parowanie sterowników zasługuje na osobną uwagę. Silniki te mają tendencję do zapewniania dużego momentu obrotowego przy niższych obrotach, co oznacza, że sterownik dostrojony do silnika o wyższym profilu i większej prędkości może nie wykorzystać pełnej wydajności silnika naleśnikowego lub, co gorsza, może wyprowadzić go poza efektywny zakres pracy.

Właściwe wykonanie tego zadania zaczyna się od prawidłowego dopasowania wartości znamionowych prądu i napięcia. bezszczotkowe sterowniki silników prądu stałego o wymiarach dostosowanych do profilu prądu i napięcia danego silnika są punktem wyjścia dla każdej decyzji o parowaniu. Do zastosowań, w których charakterystyczny szum silnika płaskiego musi pozostać minimalny, takich jak e-rowery konsumenckie lub robotyka wewnętrzna, wyjątkowo cichy sterownik dostosowany do profili silników o niskiej prędkości i wysokim momencie obrotowym wydaje się być lepszym dopasowaniem niż kontroler zoptymalizowany wyłącznie pod kątem szczytowych obrotów. Dla każdego, kto nie jest pewien, jak przełożyć specyfikacje danego silnika naleśnikowego na wybór kontrolera, przewodnik parowania kontrolera i silnika w celu prawidłowego dopasowania specyfikacji przechodzi krok po kroku przez odpowiednie parametry.

PRZEDV：Przewodnik po silniku piastowym: rodzaje, wydajność i wydajność roweru elektrycznego
DALEJ：Czujnik Halla BLDC: jak to działa, typy i przewodnik rozwiązywania problemów

Jesteś zainteresowany współpracą lub masz pytania?

X Facebook

Produkt Wiadomości