سمینار برق گشتاور گیر در موتورهای BLDC روشهای کاهش آن

سمینار برق گشتاور گیر در موتورهای BLDC روشهای کاهش آن 

لطفا از این پروژه در راستای تکمیل تحقیقات خود و در صورت کپی برداری با ذکر منبع استفاده نمایید.

چکیده:

در موتور های جریان مستقیم بدون جاروبک گشتاور گیر در اثر عکس العمل بین آهنرباهای رتور و دندانه های استاتور ایجاد می شود. این گشتاور در موتورهای BLDC باعث ایجاد نویز و لرزش می شود. از آنجا که در بارهای حساس به یک گشتاور صاف نیاز است، بنابراین باید این ریپل گشتاور را کاهش دهیم. گشتاور گیر را می توان به روش های مختلفی از جمله انحراف دندانه های استاتور، قطعه قطعه کردن آهنربای دائم، استفاده از شیارهای مصنوعی و… کاهش داد. بعضی از این روش ها عملی نمی باشند و برخی پر هزینه هستند اما بعضی از آنها ساده، ارزان و مؤثر می باشند. در این مجموعه به معرفی این روش ها می پردازیم و آنها را با هم مقایسه می کنیم.

مقدمه:

موتورهای جریان مسقیم بدون جاروبک (BLDC) در صنعت کاربرد زیادی دارند. اما یکی از مشکلات این موتورها گشتاور گیر می باشد که باعث ایجاد لرزش در موتورها و همچنین تولید سرعت متغییر در آنها می شود. گشتاور گیر در اثر عکس العمل بین آهنربای دائم رتور و دندانه های استاتور به وجود می آید و آن را به صورت نسبت تغییر انرژی در فاصله هوایی به تغییر زاویه رتور نشان می دهند.

در فصل اول این مجموعه ساختار و انواع موتورهای BLDC را مورد بررسی قرار می دهیم و سپس آنها را با موتورهای DC معمولی مقایسه می کنیم. در فصل دوم ماهیت گشتاور گیر را شناسایی کرده و دو روش آنالیزی برای محاسبه آن را آورده ایم. سپس در فصل سوم انواع روش هایی که تا کنون برای محاسبه گشتاور گیر در نشریاتی مانند IEEE ارائه شده است را بررسی می کنیم و مزایا و معایب هر یک را توضیح می دهیم. با توجه به عوامل مؤثر در اندازه گشتاور گیر روش های متفاوتی برای کاهش آن از جمله انحراف آهنرباها و یا شیارها استفاده از شیار های مصنوعی، قطعه قطعه کردن آهنربا و… پیشنهاد شده است که در ادامه به آنها می پردازیم. در انتها در فصل چهارم به نتیجه گیری از اطلاعات ارائه شده در فصول قبل می پردازیم.

فصل اول

اصول و ساختمان موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک (BLDC)

موتورهای DC راندمان بالایی دارند و به دلیل مشخصات برجسته شان می توان از آنها به عنوان سرو موتور استفاده نمود. تنها عیب این موتورها نیاز آنها به کموتاتور و جاروبک است که دائم در معرض فرسایش می باشند و نیاز به سرویس و نگهداری دارند. موتور های جریان مستقیم بدون جاروبک Brush Less Direct Current) BLDC) موتورهایی هستند که وظیفه کموتاتور و جاروبک در آنها بر عهده کلیدهای الکترونیکی می باشد.

1-1- اساس کار موتورهای جریان مستقیم بدون جاروبک

در یک موتور DC معمولی آرمیچر در روی رتور و میدان بر روی استاتور قرار دارد. ولی در موتور بدون جاروبک وضع به این گونه نیست. بلکه ساختمان این موتورها شباهت بسیاری به موتورهای AC سنکرون دارد. در این موتورها آرمیچر بر روی استاتور قرار دارد و میدان از دو یا چند آهن ربا که روی رتور نصب می شوند، تشکیل می گردد.

سیم پیچی این نوع موتورها شبیه سیم پیچی موتورهای AC چند فاز می باشد و معمول ترین آنها دارای سیم پیچی سه فاز است که با یک سیستم تحریک یک قطبی کار می کند.

موتورهای DC بدون جاروبک از نظر طرز تعیین وضعیت رتور با موتورهای AC تفاوت دارند. بدین منظور در این موتورها از کلید الکترونیکی استفاده می شود که سیگنال های تعیین وضعیت را تولید می نمایند. عمومی ترین روش کنترل وضعیت روش هال می باشد ولی بعضی از موتورها از آشکار سازهای نوری هم استفاده می نمایند.

برای درک اصول کار موتورهای BLDC یک موتور سه فاز تک قطبی را مورد بررسی قرار می دهیم. شکل 2-1 چنین موتوری را نشان می دهد. در این موتور برای تعیین وضعیت از آشکار سازهای نوری (فتو ترانزیستور) استفاده شده است.

سه عدد فتو ترانزیستور TP1 و TP2 و TP3 در انتهای لبه یک صفحه مسطح با زاویه 120 قرار گرفته اند و در جلوی آنها شاتر چرخانی قرار گرفته که به محور رتور متصل است و به همراه آن می چرخد و اجازه عبور نور و برخورد آن با فتوترانزیستورها را می دهد.