วิธีสร้างมอเตอร์ BLDC: หลักการหลักและสถาปัตยกรรมระบบ

วิธีสร้างมอเตอร์ BLDC: หลักการหลักและสถาปัตยกรรมระบบ

ความเข้าใจ วิธีสร้างมอเตอร์ BLDC เริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจว่าเหตุใดจึงมีมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่าน และความแตกต่างโดยพื้นฐานจากมอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านที่ซื้อมาแทนที่ มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านใช้แปรงคาร์บอนทางกายภาพที่กดกับวงแหวนสับเปลี่ยนที่กำลังหมุนเพื่อเปลี่ยนทิศทางของกระแสในขดลวดโรเตอร์ในขณะที่มอเตอร์หมุน กลไกการสลับสับเปลี่ยนนี้สร้างแรงเสียดทาน สร้างความร้อน ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนทางไฟฟ้า และเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากแปรงถ่านสึกกร่อนและพื้นผิวตัวสับเปลี่ยนเสื่อมสภาพ มอเตอร์ BLDC กำจัดทั้งแปรงและตัวสับเปลี่ยนโดยการวางแม่เหล็กถาวรไว้บนโรเตอร์และขดลวดบนสเตเตอร์ และใช้สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ (ตัวควบคุม BLDC) เพื่อสับเปลี่ยนกระแสแทนการสัมผัสทางกล

ผลที่ได้คือมอเตอร์ที่มี ไม่มีการสวมใส่พื้นผิวสัมผัส มีประสิทธิภาพสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัด (โดยทั่วไป 85 ถึง 95% เทียบกับ 60 ถึง 85% สำหรับมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน ), เสียงรบกวนที่ต่ำกว่ามาก, ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น (กำลังมากขึ้นต่อมวลมอเตอร์หนึ่งกิโลกรัม) และอายุการใช้งานที่วัดได้ในพันชั่วโมงแทนที่จะเป็นร้อย ข้อดีเหล่านี้อธิบายว่าทำไมมอเตอร์ BLDC จึงแทนที่มอเตอร์แบบมีแปรงในการใช้งานตั้งแต่ฮาร์ดไดรฟ์ของคอมพิวเตอร์และระบบขับเคลื่อนด้วยโดรน ไปจนถึงเครื่องซักผ้า และที่สำคัญสำหรับบทความนี้คือพัดลมระบายความร้อนด้วยอากาศสำหรับที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์

การสร้างมอเตอร์ BLDC: กระบวนการประกอบทีละขั้นตอน

ขั้นตอนต่อไปนี้จะอธิบาย วิธีสร้างมอเตอร์ BLDC จากส่วนประกอบหลัก ครอบคลุมทั้งการกำหนดค่าโรเตอร์ด้านใน (แบบดั้งเดิม) และโรเตอร์ด้านนอก การกำหนดค่าโรเตอร์ด้านนอกมีรายละเอียดโดยเฉพาะเนื่องจากเป็นการออกแบบที่โดดเด่น มอเตอร์พัดลมระบายความร้อน BLDC และ มอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC ภายนอก การใช้งาน

1. ขั้นตอนที่ 1: ออกแบบกองการเคลือบสเตเตอร์ สเตเตอร์ถูกสร้างขึ้นจากชั้นเคลือบเหล็กซิลิคอนบาง ๆ (โดยทั่วไป หนา 0.35 ถึง 0.5 มม ) ต่อเข้ากับฟันและรูปทรงร่องที่ต้องการ สำหรับสเตเตอร์แบบ 12 สล็อต (รูปแบบทั่วไปสำหรับมอเตอร์ BLDC 4 ขั้วหรือ 8 ขั้ว) จะมีการจัดเรียง 12 สล็อตในรัศมีรอบๆ รูตรงกลาง ความสูงของปึกการเคลือบจะกำหนดความยาวแกนของมอเตอร์และเป็นสัดส่วนกับกำลังที่ส่งออก แต่ละช่องจะยึดขดลวดสามเฟสไว้หนึ่งเฟส
2. ขั้นตอนที่ 2: ม้วนขดลวดสเตเตอร์ ลวดแม่เหล็กทองแดง (หุ้มฉนวนเคลือบฟัน) พันรอบฟันสเตเตอร์แต่ละซี่ตามจำนวนรอบที่ระบุ สำหรับมอเตอร์สามเฟส ช่องคอยล์ 12 ช่องจะถูกพันในรูปแบบ A-B-C-A-B-C ซ้ำ โดยแต่ละเฟสประกอบด้วยชุดคอยล์ 4 ชุดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือขนาน ขึ้นอยู่กับแรงดันมอเตอร์และคุณลักษณะกระแสที่ต้องการ เกจสายไฟเป็นตัวกำหนดพิกัดกระแสไฟ: สายไฟที่หนากว่าจะรับกระแสไฟฟ้าได้มากกว่า แต่ต้องใช้พื้นที่มากขึ้นในแต่ละช่อง ลวดเกจทั่วไปสำหรับมอเตอร์ BLDC ขนาดเล็ก (30 ถึง 300 วัตต์) มีตั้งแต่ เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3 มม. ถึง 1.2 มม .
3. ขั้นตอนที่ 3: ป้องกันและยึดขดลวดให้แน่น หลังจากการพันขดลวดสเตเตอร์จะต้องถูกแยกทางไฟฟ้าจากแกนเหล็กซิลิกอนและยึดแน่นด้วยกลไก ซึ่งสามารถทำได้โดยการใช้ฉนวนกระสวยหรือแผ่นรองร่องก่อนทำการพัน จากนั้นจึงทำให้สเตเตอร์ของแผลมีสุญญากาศด้วยน้ำยาเคลือบเงา (โดยทั่วไปคือโพลีเอสเตอร์หรืออีพอกซีเรซิน) แล้วนำไปบ่มในเตาอบที่ 120 ถึง 150 องศาเซลเซียส . น้ำยาเคลือบเงาจะล็อคขดลวดให้เข้าที่ ปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนจากคอยล์ไปยังตัวสเตเตอร์ และปกป้องฉนวนลวดเคลือบจากความเสียหายทางกลและความชื้น
4. ขั้นตอนที่ 4: สร้างชุดประกอบโรเตอร์ สำหรับมอเตอร์ BLDC ของโรเตอร์ตัวนอก โรเตอร์ประกอบด้วยถ้วยเหล็กหรือเปลือกที่มีแม่เหล็กถาวรยึดติดกับเส้นรอบวงด้านใน แม่เหล็กถูกจัดเรียงสลับขั้วเหนือ-ใต้รอบๆ ผนังด้านใน โดยจำนวนขั้วแม่เหล็กเป็นอัตราส่วนเฉพาะกับจำนวนช่องสเตเตอร์ สำหรับสเตเตอร์แบบ 12 ช่อง จำนวนขั้วทั่วไปคือ 8 ขั้ว (12N8P), 10 ขั้ว (12N10P) หรือ 14 ขั้ว (12N14P) แต่ละขั้วเป็นแม่เหล็กส่วนโค้งที่แยกจากกันซึ่งยึดติดกับเปลือกโรเตอร์ด้วยกาวที่มีโครงสร้าง (โดยทั่วไปคืออีพอกซีอุณหภูมิสูงที่จัดอยู่ในประเภท 150 องศาเซลเซียส หรือสูงกว่า)
5. ขั้นตอนที่ 5: ติดตั้งเซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ Hall เซ็นเซอร์เอฟเฟกต์ฮอลล์สามตัววางอยู่บนตัวสเตเตอร์ที่ ห่างกัน 120 องศาไฟฟ้า (สำหรับมอเตอร์ 4 ขั้ว ระยะห่างทางกายภาพคือ 60 องศาเชิงกล สำหรับมอเตอร์ 8 ขั้ว ระยะห่างทางกายภาพคือ 30 องศาเชิงกล) เซ็นเซอร์ตรวจจับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กโรเตอร์ขณะที่แม่เหล็กเคลื่อนผ่าน สร้างสัญญาณดิจิตอล (สูงหรือต่ำ) ซึ่งการรวมกันจะเข้ารหัสตำแหน่งของโรเตอร์ใน 6 สถานะที่แตกต่างกันต่อการปฏิวัติทางไฟฟ้า สัญญาณเหล่านี้เชื่อมต่อกับคอนโทรลเลอร์ผ่านชุดสายไฟ 5 เส้น (กราวด์ทั่วไป, แหล่งจ่ายไฟ 5V และสายสัญญาณสามเส้น)
6. ขั้นตอนที่ 6: ประกอบตัวเรือนกล สเตเตอร์ถูกกดเข้าหรือยึดเข้ากับตัวเรือนรองรับเพลากลาง เปลือกโรเตอร์ติดตั้งอยู่บนตลับลูกปืนที่มีความแม่นยำ (โดยทั่วไปแล้วจะมีตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกที่มีฉนวนป้องกันสองตัว) ซึ่งช่วยให้หมุนรอบสเตเตอร์ได้อย่างราบรื่น พรีโหลดและการวางแนวของตลับลูกปืนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำงานที่เงียบและอายุการใช้งานที่ยาวนาน พรีโหลดที่มากเกินไปทำให้เกิดการสึกหรอของตลับลูกปืนอย่างรวดเร็ว ในขณะที่พรีโหลดไม่เพียงพอทำให้เกิดการเล่นในแนวแกนที่ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวน
7. ขั้นตอนที่ 7: สร้างและเชื่อมต่อคอนโทรลเลอร์ BLDC ตัวควบคุมบริดจ์สามเฟส (ไม่ว่าจะเป็นวงจรแยกที่สร้างด้วย MOSFET ไดรเวอร์เกต และไมโครคอนโทรลเลอร์ หรือ IC ตัวควบคุม BLDC ในตัว เช่น Allegro A4960, Texas Instruments DRV8305 หรือ STMicroelectronics L6234) เชื่อมต่อกับลีดของเฟสมอเตอร์สามตัวและสัญญาณเซ็นเซอร์ฮอลล์ ตัวควบคุมจะตีความสถานะของเซ็นเซอร์ Hall และสลับ MOSFET ในลำดับการเปลี่ยนหกขั้นตอนเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ โดยทั่วไปความถี่ PWM จะตั้งไว้ที่ 16 ถึง 32 กิโลเฮิร์ตซ์ เพื่อการสลับเสียงที่ไม่ได้ยินอย่างเงียบๆ

พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญเมื่อสร้างมอเตอร์ BLDC

เมื่อออกแบบหรือสร้างมอเตอร์ BLDC ตั้งแต่เริ่มต้น จะต้องคำนวณพารามิเตอร์ต่อไปนี้และปรับสมดุลซึ่งกันและกัน:

การจัดอันดับ Kv: การทำความเข้าใจค่าคงที่ความเร็ว

Kv (ค่าคงที่ความเร็ว) เป็นข้อกำหนดเดี่ยวที่สำคัญที่สุดสำหรับการกำหนดคุณลักษณะความเร็วและแรงบิดของมอเตอร์ BLDC Kv หมายถึงจำนวนรอบต่อนาที (RPM) ที่มอเตอร์หมุนสำหรับแต่ละโวลต์ที่จ่ายให้กับขั้วต่อมอเตอร์เมื่อไม่ได้โหลด มอเตอร์ที่มีค่า Kv 500 รอบต่อนาที/วี ทำงานที่ 5,000 RPM เมื่อจ่ายไฟ 10 โวลต์ (ไม่โหลด) มอเตอร์ที่มีค่า Kv 100 รอบต่อนาที/วี วิ่งที่ความเร็วเพียง 1,000 รอบต่อนาทีที่ 10 โวลต์ แต่สร้างแรงบิดได้มากกว่าตามสัดส่วน

สำหรับมอเตอร์ Air Cooler BLDC ที่ทำงานโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟ AC 230V (แก้ไขเป็นจุดสูงสุดประมาณ 325V DC หรือควบคุมให้เป็นแรงดันไฟฟ้า DC ที่ต่ำกว่าโดยแหล่งจ่ายไฟ) ต้องเลือก Kv เพื่อให้มอเตอร์ทำงานที่ความเร็วพัดลมเป้าหมายที่แรงดันไฟฟ้าที่มีอยู่ ความเร็วพัดลม 350 RPM จากแหล่งจ่ายไฟ 24V DC ที่มีการควบคุมต้องใช้ Kv โดยประมาณ 350 หารด้วย 24 หรือประมาณ 15 RPM/V ซึ่งทำได้โดยใช้การหมุนวนมากขึ้น และเป็นลักษณะของมอเตอร์พัดลมโรเตอร์ตัวนอกที่มีแรงบิดสูงและความเร็วต่ำ

มอเตอร์ BLDC ของเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศ: เหตุใดเทคโนโลยี BLDC จึงเข้ามาแทนที่มอเตอร์เหนี่ยวนำที่ใช้ตัวเก็บประจุในเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศ

ที่ มอเตอร์พัดลมระบายความร้อน BLDC แสดงให้เห็นถึงการอัพเกรดทางเทคโนโลยีที่สำคัญจากมอเตอร์เหนี่ยวนำเฟสเดียวที่ทำงานด้วยคาปาซิเตอร์ ซึ่งครองตลาดเครื่องทำความเย็นแบบระเหยสำหรับที่อยู่อาศัยและเชิงพาณิชย์มานานหลายทศวรรษ การทำความเข้าใจว่าเหตุใดการเปลี่ยนแปลงนี้จึงเกิดขึ้นจำเป็นต้องเปรียบเทียบเทคโนโลยีทั้งสองในทุกมิติประสิทธิภาพที่เกี่ยวข้อง

การประหยัดพลังงาน: กรณีทางการเงินสำหรับการอัพเกรดเป็นมอเตอร์ BLDC ระบายความร้อนด้วยอากาศ

ที่ energy savings from replacing a conventional induction motor with an Air Cooler BLDC motor are substantial and produce meaningful reductions in electricity bills over the motor's operating life. A typical calculation:

• การใช้พลังงานมอเตอร์ทั่วไป: กำลังไฟต่อเนื่อง 75 วัตต์ระหว่างการทำงานทำความเย็น
• การใช้พลังงานมอเตอร์ BLDC: 30 วัตต์เพื่อการไหลเวียนของอากาศที่เท่ากัน
• เวลาทำการรายวัน: 10 ชั่วโมง (การใช้งานสภาพอากาศร้อนโดยทั่วไป)
• ประหยัดพลังงานต่อวัน: (75 ลบ 30) วัตต์ x 10 ชั่วโมง = 0.45 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อวัน
• ประหยัดตามฤดูกาล (5 เดือน): 0.45 kWh x 150 วัน = 67.5 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อฤดูกาล
• ประหยัดต้นทุนเพียง $0.15/kWh: ประมาณ $10.00 ต่อฤดูกาลต่อตู้แช่เย็น . สำหรับบ้านที่มีเครื่องทำความเย็น 3 เครื่องตลอดฤดูร้อน การประหยัดโดยรวมต่อปีจะอยู่ที่ประมาณ $30 ต่อปี ในไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว

ในตลาดที่มีอัตราค่าไฟฟ้าที่สูงขึ้น (ยุโรป สหราชอาณาจักร บางส่วนของเอเชีย) หรือในการใช้งานเชิงพาณิชย์ที่มีเครื่องทำความเย็นแบบอากาศหลายตัวใช้เวลานานกว่านั้น กรณีทางเศรษฐกิจสำหรับมอเตอร์ Air Cooler BLDC จะยิ่งแข็งแกร่งยิ่งขึ้น พื้นโรงงานที่มีเครื่องทำความเย็น 20 เครื่องทำงาน 16 ชั่วโมงต่อวันช่วยประหยัดได้ประมาณหนึ่ง 4,320 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อฤดูกาล จากการอัพเกรดเทคโนโลยีเดียวกัน ซึ่งแสดงถึงการลดต้นทุนการดำเนินงานอย่างมีนัยสำคัญ

ข้อมูลจำเพาะทางไฟฟ้าของมอเตอร์ BLDC และข้อกำหนดด้านพาวเวอร์ซัพพลาย

ชุดมอเตอร์พัดลมระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC สำหรับเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศในที่พักอาศัยมีจำหน่ายในรูปแบบระบบไฟฟ้าหลักสองแบบ:

• โมดูลมอเตอร์ BLDC อินพุต AC: ที่ motor and its dedicated controller board are sold as an integrated assembly that connects directly to the 230V AC (or 120V AC in North America) mains supply. The controller's power supply section converts AC to the internal DC bus voltage (typically 12V to 48V DC) that drives the BLDC motor. The user simply connects the 230V AC supply and receives a complete variable-speed motor output. These modules are the simplest to retrofit into existing air cooler enclosures and are the most common format in the retail and OEM market.
• มอเตอร์ BLDC อินพุต DC: ที่ motor requires a separate DC power supply (typically 12V, 24V, or 48V DC). This configuration is used in solar-powered air coolers where the DC supply comes directly from photovoltaic panels or a battery bank, and in applications where the DC bus is already available from an existing power system. A มอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ 24V DC BLDC อัตรากำลัง 30 ถึง 50 วัตต์ เป็นข้อกำหนดทั่วไปที่สุดสำหรับเครื่องทำความเย็นแบบระเหยพลังงานแสงอาทิตย์ในการใช้งานนอกกริดในชนบทและเกษตรกรรม

มอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC ภายนอก: หลักการออกแบบโรเตอร์ด้านนอกและการบูรณาการพัดลม

ที่ External BLDC Air Cooler Motor (outer-rotor or external-rotor BLDC motor) is the optimal motor architecture for direct-drive fan applications, and its adoption in the air cooler industry represents not just an energy efficiency improvement but a fundamental mechanical simplification. In an outer-rotor design, the permanent magnet rotor is a bell-shaped or cup-shaped assembly that rotates around the outside of the stationary stator. The fan blades are attached directly to the outer face of the rotor bell, converting the motor and fan into a single integrated rotating assembly.

วิธีสร้างมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC ภายนอก: รายละเอียดการก่อสร้าง

การสร้างมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC ภายนอกจากส่วนประกอบต่างจากโครงสร้างของโรเตอร์ภายในในหลายๆ ด้านที่สำคัญ รายละเอียดต่อไปนี้ครอบคลุมถึงความแตกต่างและความท้าทายเฉพาะของการสร้างโรเตอร์ด้านนอก:

• สเตเตอร์ geometry for outer-rotor configuration: ในมอเตอร์โรเตอร์ตัวนอก ฟันสเตเตอร์จะชี้ออกไปในแนวรัศมีด้านนอกมากกว่าเข้าด้านใน การเคลือบสเตเตอร์มีรูตรงกลางสำหรับรองรับเพลาและฟันที่ชี้ออกไปด้านนอกซึ่งมีขดลวดพันอยู่ ขั้นตอนการพันจะยากกว่าเล็กน้อยสำหรับสเตเตอร์โรเตอร์ด้านนอก เนื่องจากฟันจะชี้ออกจากศูนย์กลาง และขดลวดจะต้องพันรอบฟันแต่ละซี่ทีละซี่ แทนที่จะสอดเข้าไปในช่องดังเช่นการออกแบบโรเตอร์ด้านใน มีการใช้เครื่องม้วนขดลวดอัตโนมัติในการผลิต การไขลานแบบแมนนวลต้องใช้จิ๊กคอยล์ขนาดเล็กสำหรับฟันแต่ละซี่
• โรเตอร์ bell construction: ที่ rotor bell (or cup) for an External BLDC Air Cooler Motor is typically a deep-drawn steel shell, though aluminium castings or injection-moulded high-temperature plastic with steel inserts are used in some low-cost designs. The inner circumference of the bell must be machined to a precise cylindrical bore dimension that sets the air gap (the space between the inner surface of the magnets and the outer tips of the stator teeth). This air gap must be 0.3 ถึง 0.8 มม สำหรับมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศขนาดเล็กทั่วไป ได้รับการดูแลอย่างแม่นยำรอบเส้นรอบวงทั้งหมด เพื่อป้องกันแรงดึงแม่เหล็กไม่สม่ำเสมอซึ่งจะทำให้เกิดการสั่นสะเทือน
• พันธะแม่เหล็กในกระดิ่งโรเตอร์: ที่ arc-segment permanent magnets (typically N42 ถึง N48 เผา NdFeB สำหรับมอเตอร์สมรรถนะสูง หรือฮาร์ดเฟอร์ไรต์สำหรับมอเตอร์ทำความเย็นที่คุ้มต้นทุน) จะถูกเชื่อมติดกับผนังด้านในของกระดิ่งโรเตอร์ด้วยอีพอกซีที่มีโครงสร้าง ก่อนที่จะทำการติด แม่เหล็กจะต้องถูกจัดเรียงในรูปแบบขั้วที่ถูกต้อง (สลับ N-S) และยึดไว้กับฟิกซ์เจอร์ในขณะที่กาวแข็งตัว วงแหวนยึดที่ทำจากสเตนเลสสตีลที่ไม่ใช่แม่เหล็กหรือเทปเสริมใยแก้วจะถูกพันไว้รอบด้านนอกของกระดิ่งโรเตอร์หลังจากการติดด้วยแม่เหล็ก เพื่อให้การกักเก็บเชิงกลต่อแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ที่กระทำกับแม่เหล็กที่ความเร็วการทำงานสูงสุด
• บูรณาการใบพัดลม: ที่ fan blade assembly of the air cooler (typically a multi-blade axial fan or a paddle fan, depending on the cooler design) is attached to the outer face of the rotor bell. In factory-built External BLDC Air Cooler Motor units, the fan blades are directly moulded or cast as part of the rotor bell casting, creating a single piece that serves as both rotor and fan impeller. In retrofit or modular designs, the fan hub attaches to the rotor bell via bolt flanges or a spline interface, with the bolt circle diameter and pitch matched to the specific fan hub specification.
• การเลือกตลับลูกปืนสำหรับสภาพแวดล้อมที่เปียก: เครื่องทำความเย็นด้วยอากาศทำงานในสภาวะที่มีความชื้นโดยการออกแบบ (กลไกการทำความเย็นเกี่ยวข้องกับการระเหยของน้ำจากแผ่นเปียก) มอเตอร์ทำความเย็นด้วยอากาศ BLDC ภายนอกสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่ชื้นนี้ และอาจถูกน้ำกระเซ็นจากระบบจ่ายน้ำด้วย ตลับลูกปืนสำหรับมอเตอร์ BLDC ระบายความร้อนด้วยอากาศควรจะเป็น ตลับลูกปืนแบบปิดผนึกชนิด 2RS (ซีลยางทั้งสองด้าน) มีจารบีป้องกันสนิมพิกัดสำหรับการใช้งานในสภาวะชื้น แบริ่งแบบปิดผนึกเหล่านี้ป้องกันความชื้นเข้าไปในร่องน้ำของแบริ่งและรักษาการหล่อลื่นแม้หลังจากใช้งานหลายปีในสภาพแวดล้อมที่ชื้นโดยไม่ต้องเติมจาระบี

ข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC ภายนอกตามขนาดคูลเลอร์

ข้อมูลจำเพาะของมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC ภายนอกจะจับคู่กับความจุการไหลของอากาศของเครื่องทำความเย็นด้วยลมเป็นหลัก โดยวัดเป็นลูกบาศก์เมตรต่อชั่วโมง (ลบ.ม./ชม.) หรือลูกบาศก์ฟุตต่อนาที (CFM) ตารางต่อไปนี้แสดงข้อกำหนดเฉพาะของมอเตอร์สำหรับเครื่องทำความเย็นขนาดต่างๆ:

ตัวควบคุมมอเตอร์ BLDC: สมองอิเล็กทรอนิกส์เบื้องหลังการทำงานแบบไร้แปรงถ่าน

การอภิปรายเกี่ยวกับวิธีการสร้างระบบมอเตอร์ BLDC จะไม่สมบูรณ์หากไม่มีการระบุตัวควบคุม เนื่องจากมอเตอร์ BLDC ไม่สามารถทำงานได้หากไม่มีวงจรสับเปลี่ยนทางอิเล็กทรอนิกส์ มอเตอร์และตัวควบคุมต้องพึ่งพาร่วมกัน: ประสิทธิภาพของมอเตอร์ในการให้บริการจะขึ้นอยู่กับคุณภาพ ความซับซ้อน และการจับคู่ตัวควบคุมกับมอเตอร์โดยสิ้นเชิง

การเปลี่ยนหกขั้นตอน: ลำดับการทำงานขั้นพื้นฐาน

ที่ standard BLDC motor controller operates on six-step (or trapezoidal) commutation. At any moment during motor operation, two of the three phase windings are energised and the third is left floating. The six-step sequence works as follows:

1. ขั้นตอนที่ 1: เฟส A บวก, เฟส B ลบ, เฟส C ลอยตัว กระแสไหลจาก A ไป B ผ่านสเตเตอร์ สร้างแรงแม่เหล็กที่ดึงดูดขั้วแม่เหล็กโรเตอร์ที่ใกล้ที่สุดไปยังช่องว่างฟันที่มีพลังงาน
2. ขั้นตอนที่ 2: เฟส A บวก, เฟส B ลอยตัว, เฟส C ลบ เซ็นเซอร์ฮอลล์ตรวจพบว่าโรเตอร์ได้ย้ายไปที่ตำแหน่งถัดไปแล้ว และตัวควบคุมจะสลับไปที่การรวมเฟสใหม่นี้ ซึ่งจะทำให้สนามแม่เหล็กหมุนเร็วขึ้น 60 องศาไฟฟ้า
3. ขั้นตอนที่ 3 ถึง 6: ที่ pattern continues through the remaining four phase combinations: B positive/C negative, B positive/A negative, C positive/A negative, and C positive/B negative. Each step advances the rotating field by 60 electrical degrees, and six steps complete one full electrical revolution (which corresponds to one full mechanical revolution divided by the number of pole pairs).

ลำดับหกขั้นตอนนี้จะทำซ้ำในอัตราเท่ากับความถี่ไฟฟ้าของมอเตอร์ มอเตอร์ 8 ขั้ว (4 ขั้วคู่) หมุนที่ 750 RPM มีความถี่ไฟฟ้า 750 RPM x 4 คู่หารด้วย 60 วินาที = 50 เฮิรตซ์ . คอนโทรลเลอร์จะสลับสถานะการเปลี่ยนที่ 6 เท่าของความถี่นี้ หรือ 300 ครั้งต่อวินาที ซึ่งไมโครคอนโทรลเลอร์ภายในไดรเวอร์ BLDC จัดการได้อย่างง่ายดาย

การเปลี่ยนรูปไซนัสกับหกขั้นตอน: ความราบรื่นและการลดเสียงรบกวน

สำหรับการใช้งานเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศที่การทำงานเงียบมีความสำคัญสูง การเปลี่ยนทิศทางแบบไซนูซอยด์ (การควบคุมภาคสนาม, FOC) ให้การปรับปรุงที่สำคัญมากกว่าการเปลี่ยนแบบหกขั้นตอนพื้นฐาน แทนที่จะสลับอย่างกะทันหันระหว่างการรวมเฟสที่ไม่ต่อเนื่อง การควบคุมไซน์ซอยด์จะใช้กระแสคลื่นไซน์ที่เปลี่ยนแปลงอย่างราบรื่นไปยังทั้งสามเฟสพร้อมๆ กัน ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่หมุนอย่างต่อเนื่องแทนที่จะเป็นแบบขั้น ผลลัพธ์ที่ได้คือแรงบิดกระเพื่อมและเสียงรบกวนของมอเตอร์ลดลงอย่างมาก

โดยทั่วไปตัวควบคุมมอเตอร์ BLDC ของ Air Cooler BLDC ระดับพรีเมียมที่ใช้การควบคุม FOC แบบไซน์จะช่วยลดเสียงรบกวนของมอเตอร์ที่ได้ยินได้ 5 ถึง 15 เดซิเบล (เอ) เมื่อเปรียบเทียบกับตัวควบคุมหกขั้นตอนที่ขับเคลื่อนมอเตอร์ตัวเดียวกัน ซึ่งถือเป็นความแตกต่างที่สำคัญมากเมื่อพิจารณาว่าการลดลง 10 dB ถือว่าดังประมาณครึ่งหนึ่ง สำหรับเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศในห้องนอนหรือเครื่องทำความเย็นในสำนักงานที่มีความไวต่อเสียงสูงที่สุด แนะนำให้ใช้ตัวควบคุมไซน์ซอยด์ แม้ว่าจะมีราคาสูงกว่าไดรเวอร์หกขั้นตอนธรรมดาก็ตาม

การเลือกและติดตั้งมอเตอร์ BLDC ระบายความร้อนด้วยอากาศ: คำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับ OEM และช่างติดตั้งเพิ่ม

ไม่ว่าคุณจะเป็นผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิมของเครื่องทำความเย็นด้วยลม (OEM) ที่ระบุมอเตอร์สำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์ใหม่ หรือผู้ใช้ปลายทางในการติดตั้งเครื่องทำความเย็นด้วยอากาศที่มีอยู่ด้วยมอเตอร์ BLDC Air Cooler ภายนอกเพื่อลดการใช้พลังงาน คำแนะนำในทางปฏิบัติต่อไปนี้จะครอบคลุมข้อควรพิจารณาในการเลือกและการติดตั้งที่สำคัญ

การจับคู่กำลังของมอเตอร์กับข้อกำหนดการไหลเวียนของอากาศที่เย็นลง

ที่ motor power must be sufficient to drive the fan at the required airflow against the system's static pressure resistance (the resistance of the wet pads, ductwork, and other airflow restrictions). For a residential evaporative air cooler, the typical total system resistance is 5 ถึง 20 ปาสคาล และพัดลมจะต้องเอาชนะแรงต้านนี้ไปพร้อมๆ กับการไหลเวียนของอากาศตามที่ต้องการ

ตามแนวทางปฏิบัติในการกำหนดขนาด: ทุกๆ 1,000 ลบ.ม./ชม. ของการไหลของอากาศที่ต้องการต่อแรงดันสถิตรวม 10 ปาสคาล มอเตอร์ต้องใช้ประมาณ กำลังเพลา 5 ถึง 8 วัตต์ . หารด้วยประสิทธิภาพของมอเตอร์ (โดยทั่วไปคือ 85 ถึง 90% สำหรับมอเตอร์ BLDC ที่มีคุณภาพ) จะให้กำลังไฟฟ้าอินพุตที่ต้องการ เครื่องทำความเย็นขนาด 3,000 ลบ.ม./ชม. เทียบกับ 15 Pascal ต้องใช้กำลังเพลาประมาณ 45 ถึง 72 วัตต์ ซึ่งหมายความว่า มอเตอร์ BLDC 50 ถึง 80 วัตต์ มีความเหมาะสมเมื่อคำนึงถึงประสิทธิภาพของมอเตอร์

รายการตรวจสอบการติดตั้งสำหรับชุดติดตั้งเพิ่มมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC ภายนอก

เมื่อทำการติดตั้งเครื่องทำความเย็นด้วยลมที่มีอยู่ด้วยมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศ BLDC ภายนอก ให้ตรวจสอบสิ่งต่อไปนี้ก่อนสั่งซื้อมอเตอร์ทดแทน:

• เส้นผ่านศูนย์กลางดุมพัดลมและวงกลมโบลต์: วัดส่วนต่อประสานพัดลมฮับที่มีอยู่อย่างแม่นยำ หน้าแปลนกระดิ่งโรเตอร์ของมอเตอร์ BLDC จะต้องตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมโบลต์ดุมพัดลมและระยะห่างของโบลต์ที่มีอยู่ หรือต้องใช้แผ่นอะแดปเตอร์ที่เข้ากันได้
• อินเตอร์เฟซการติดตั้งมอเตอร์: วัดขนาดโครงยึดมอเตอร์ที่มีอยู่ (รูปแบบรูยึด เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา หากมี) โครงสร้างสเตเตอร์ของมอเตอร์ BLDC จะต้องพอดีกับโครงยึดที่มีอยู่ หรือต้องประกอบโครงยึดอะแดปเตอร์
• ความลึกในการติดตั้งที่มีอยู่: วัดความลึกของแกนที่มีอยู่ในผ้าห่อศพพัดลมจากระนาบใบพัดลมถึงผนังด้านหลังของผ้าห่อศพ ขนาดแกนของมอเตอร์ BLDC (ความสูงของปึกบวกความลึกของกระดิ่งโรเตอร์) จะต้องพอดีภายในช่องว่างนี้อย่างน้อย ระยะห่าง 10 มม ไปจนถึงผนังด้านหลัง
• ทิศทางการหมุน: ตรวจสอบทิศทางการหมุนของพัดลมที่ต้องการ (ตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกาเมื่อมองจากด้านหน้า) มอเตอร์ BLDC สามารถย้อนกลับได้โดยการสลับลีดสองเฟสจากสามเฟสใดๆ หรือโดยพารามิเตอร์การกำหนดค่าในเฟิร์มแวร์ตัวควบคุม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเปลี่ยนทิศทางการรองรับมอเตอร์และตัวควบคุมเปลี่ยนหากตัวทำความเย็นเดิมมีฟังก์ชันการถอยหลัง
• การเชื่อมต่อไฟฟ้าหลัก: ที่ BLDC motor module's AC input must be connected with proper earthing, with cable cross-section appropriate for the motor's rated current, and with an appropriately rated upstream circuit breaker. For motors below 100 watts, a 6-amp miniature circuit breaker is standard; for larger commercial motors up to 500 watts, a 10-amp MCB is appropriate.

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับมอเตอร์ BLDC และการใช้งานระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ