Wie starten einphasige BLDC-Motoren in die richtige Richtung?

Nach weiteren Recherchen bestätigte ich meine anfänglichen Zweifel an der aus der Microchip Application Note zitierten Aussage, dass eine Motordrehrichtung beim Start durch die Richtung des Stroms eingestellt werden kann, der von der phasenerzeugenden H-Brücke (oder in mit anderen Worten durch die Polarität der bestromten Statorspulen).

Die einfache Antwort lautet: Es ist nicht möglich, die Drehrichtung des Motors durch die Steuerung der Phasenpolarität in der Motorkonstruktion mit einem einphasigen BLDC-Motor mit gleicher Anzahl von Spulen und Rotormagneten zu steuern. Die einzige Möglichkeit, eine Drehrichtung einzustellen, besteht darin, während des Startvorgangs eine Art Magnetfeld-Umfangsasymmetrie bereitzustellen.

Ausführlichere Antwort: Zur Erinnerung - die BLDC-Motoren arbeiten nach dem Prinzip "folgender geringster Reluktanz", ähnlich wie Motoren mit "geschalteter Reluktanz", obwohl hier auf andere Weise eine Übersicht über Elektromotoren empfohlen wird

Da sie keine Lorentzkraft verwenden, um den Leiter zu bewegen, sondern BLDC-Motoren den Rotor durch die Anziehungs- und/oder Abstoßungskräfte bewegen, die einen Vektor senkrecht zur Oberfläche des Rotormagneten haben (mit anderen Worten, ihre Magnetfeldflusslinien sind parallel, entweder anziehend oder abstoßend), weshalb die Polarität der erregten Spulen nicht die Richtung vorgibt. Die Vorstellung, dass der BLDC-Motor auf dem Prinzip der Lorentzkräfte basiert, die den Rotor bewegen, ist ein weit verbreiteter Fehler, den ich sogar in den Lehrbüchern beobachtet habe.

Ein weiterer Punkt, an den Sie sich erinnern sollten, dass ein Motor mit der gleichen Anzahl von Spulen und Rotormagneten dazu neigt, an einer solchen Rotorposition anzuhalten (bei ausreichender Magnetstärke und ausreichend kleinem Luftspalt), dass Magnete von den Kernen der Spulen angezogen werden, da nicht erregte Spulen ' Der Kern besteht aus einer Legierung mit hoher Permeabilität, die durch das statische Feld der Magnete des Rotors magnetisiert wird. Auch hier hält das Gesetz "dem geringsten Widerstand folgen" die Magnete an, die jeweils den Spulenkernen zugewandt sind.

Daher wird der Start eines solchen Motors von einem Controller durchgeführt, der den Hallsensor liest, und abhängig davon, welche Spulen welche Magnetpole angezogen haben, erregt das Programm des Controllers alle Spulen mit Polarität, um eine exakte Abstoßungskraft zum Starten einer Drehung zu erzeugen. An diesem Punkt wird die Richtung durch spezielle Mittel eingestellt, um eine Asymmetrie des Startmagnetfelds sicherzustellen. Dies geschieht z. bei allen PC-Lüftern, indem die Kerne der Statorspulen asymmetrisch gemacht werden: Wenn man entlang des Umfangs des Rotors schaut, ist ihr Kern am „Eintrittspunkt“ dicker und am „Austrittspunkt“ dünner, wodurch der Magnet nur auf eine Weise „rutscht“. . Wenn also die Spule beim Start erregt wird, sind die Abstoßungskräfte (im Uhrzeigersinn gegenüber dem Gegenuhrzeigersinn) unausgeglichen, wodurch die Rotorscheibe nur in eine Richtung gezwungen wird. Noch ein "Nebeneffekt"

Hier ist ein klares Beispiel für einen asymmetrisch versetzten Spulenkern (beachten Sie den "Versatz" zwischen den benachbarten Spulenkernen, und darunter ist ein in einen Steuerchip integrierter Hallsensor zu sehen)

Ich hoffe, dass dies jedem klar wird, der über dieselbe Verwirrung stolpert.

Der Autor dieser App. Beachten Sie, dass Sie vor der Veröffentlichung mehr erfahren müssen, würde ich sagen. Ich hatte mich auch beiläufig gefragt und erwartet, dass ein Hall- oder ein solcher Sensor und IC die Kosten des Motors erheblich erhöhen würde.

Das erinnert mich an AC-Sync. Timing-Motoren, die nach einem chaotischen Start zufällig in beide Richtungen starten. Eine elastische Bremse (wahrscheinlich Schlingfeder?) Blockiert eine weitere Bewegung in die falsche Richtung und tritt den Rotor in die gewünschte Richtung.

Es hat lange gedauert zu verstehen, warum die Einspulen-Schrittmotoren in quantisiert-analogen Uhren mit Zeigern und auch solchen Uhren immer vorwärts gehen. Anscheinend speisen sie alle die Spule mit einem Impuls, dessen Polarität der des vorherigen Impulses entgegengesetzt ist.

Sie sind wahrscheinlich alle nur zweipolig, Rotor und Stator, mit Dauerwelle. mag. Rotoren. Asymmetrische Polstücke sind der Schlüssel, wobei die Luftspalte entlang jeder Polfläche progressiv abnehmen (manchmal? Siehe unten). Zwischen Impulsen richtet sich die Magnetachse des Rotors mit dem kürzesten/kürzeren Luftspalt aus. Das ist vielleicht 30° versetzt zu dem, was es bei einem gleichmäßigen Luftspalt wäre. Ein Impuls muss den Rotor zunächst abstoßen, aber der Versatz sorgt dafür, dass er beginnt, sich vorwärts zu drehen. Der Name des Erfinders ist bekannt, aber anscheinend nicht weit verbreitet; Ich habe den Überblick verloren. Es ist im Bereich der Uhrmacherei.

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Ich habe einen kleinen Low-Cost-Lüfter mit einem Außenrotor und einem vierpolig gewickelten Stator. Rotor ist einfach ein Ring, magnetisiert vermutlich mit vier Polen, alt. N & S. Ich entfernte den kleinen Plastikhaltering und zog den Rotor heraus. Ich hatte es weggelassen, Staub gesammelt, leider in der Hoffnung, mehr zu erfahren, und mich auch gefragt, wie es ohne einen Flusssensor funktionierte. Hat ein poröses Bronzelager, schön.

Nun, sicher genug, die Stangen erstreckten sich jeweils um 75 ° oder so, und verdammt, wenn sie nicht asymmetrisch wären! Stellen Sie sich jedes als T vor, mit durchhängenden Enden des (gekrümmten) oberen Schreibstrichs. Eine Hälfte dieses Hubs hat einen kleineren Außenradius! Das bedeutet natürlich einen größeren Luftspalt.

Ja, aber ... Es will DC. Nun, unter dem Stator versteckt sich eine runde PC-Platine. Da unten ist ein kleiner Transistor, möglicherweise in einer LC-Oszillatorschaltung! Platz, um einen kleinen Kondensator zu verstecken ... Es muss eine AC-Synchronisierung sein. Motor. (^_^)

In Zukunft sollte ich etwas Mag verwenden. Film ansehen, um das Rotormagazin herauszufinden. Muster, und trennen Sie die Statorleitungen, speisen Sie sie mit Gleichstrom, nachdem Sie den Rotor markiert haben, und versuchen Sie, mit Alt-Polaritätsimpulsen zu treten. (^^ )(^^ )

Stepper-Geschichte:

Frühe Schrittmotoren, die möglicherweise von Sperry Gyroscope für ferngesteuerte Kompass-Repeater (Displays) entwickelt wurden, hatten Rotoren mit ausgeprägten Polen (Speichen) mit vielleicht sechs Zähnen, ohne Wicklungen. Habe vergessen ob Rotor zul. war. magnetisiert. Der Stator war vielleicht vierpolig und wurde über zwei Stromkreise durch versetzte Impulse von einem Drehschalter im Kreiselkompass gespeist. Ich denke, es wurde jeweils nur eine "Phase" des Stators statisch erregt, aber die andere "Phase" wurde auch zu Beginn eines Schritts erregt und bewegte den Rotor teilweise. Tutorial aus einem viele Jahrzehnte alten Navy-Dokument. erklärt es in akribischem Detail, mit feinen erklärenden Illustrationen. Leider habe ich einige wichtige Details vergessen. Natürlich gab es zwischen dem Stepper und der großen Anzeigescheibe ein Untersetzungsgetriebe.

Beim ersten Einschalten musste jeder Repeater manuell eingestellt und mit dem aktuellen Kurs "synchronisiert" werden, wie im Kreiselkompass angegeben.

Einige Zeit später erfand höchstwahrscheinlich CP Steinmetz (oder Ernst FW Alexanderson?, beide bei GE Research) das Selsyn™ (höchstwahrscheinlich selbstsynchronisierend), das in der Marine als Synchro bekannt ist. Die Marine verehrte sie und benutzte sie unter anderem, um Daten an angetriebene Geschützhalterungen und Geschütztürme zu senden. So wundersam sie auch sind, ich verzichte auf Erklärungen, außer zu sagen, dass sie intern wie Motoren sind, normalerweise mit einem zweipoligen Rotor und einem Stator, ähnlich wie bei einem Drehstrommotor. Sie drehen sich nicht ständig schnell, (oder dürfen nicht ...). Ich bin mir nicht sicher, ob es eine gute, erstklassige Erklärung gibt.

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Ein erstaunlich genialer Schrittmotor von Haydon Switch and Instrument war eine bescheidene Variante des einfachsten zweipoligen/Spaltpol-Kurzschlussläufer-Induktionsmotors, der in unzähligen kostengünstigsten Wechselstromlüftern und -gebläsen sowie in anderen Anwendungen zu finden ist.

Sein Rotor war einfach ein zweipoliger Magnet, diametral (sp?) magnetisiert. Der Stator, einschließlich der Abschattungsspulen, war derselbe, außer dass ein Permanent-Stabmagnet mit ziemlich guter Koerzitivfeldstärke (&ohgr; Widerstand gegen Entmagnetisierung) zwischen der Spule und den Statorpolen platziert wurde. Vielleicht gab es einen Luftspalt in der Spule.

Ausschalten, die Combo. der Dauerwelle. Magnete sorgten dafür, dass der Rotor nur eine stabile Position hatte. Das Anlegen von Gleichstrom mit der richtigen Polarität und ausreichender Spannung kehrte die Polarität des Statorflusses am Rotor um.

Schattierungsspulen (diese gelöteten Schleifen) verzögerten den Flussaufbau an ihren Hälften der Pole und stellten eine konsistente Drehrichtung sicher. Während des Impulses setzte sich der Rotor, vorausgesetzt, er hatte eine ausreichende Dauer, eine halbe Umdrehung von der Ausgangsposition entfernt. Als der Impuls endete, sorgten Abschattungsspulen für eine Rückkehr nach Hause, in der gleichen Richtung.

Ein unidirektionaler Impuls auf eine Statorspule pro Umdrehung war erstaunlich genug, aber auch die nur moderate Modifikation eines bestehenden Designs war bemerkenswert.

Vielleicht hat die Tatsache, dass die meisten Anwendungen kleinere Schrittwinkel benötigten, den Umsatz begrenzt; echt schade wenn ja.

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IIrc, Barber-Colman stellte eine verwandte Variante des oben erwähnten allgegenwärtigen zweipoligen/Schattenspulenmotors her. Es war reversibel! Es hatte 2+2 Abschattungsspulen, drahtgewickelt und mehrtourig. Diagonal gegenüberliegende Spulen in Reihe (sehr wahrscheinlich), die gleichen für die anderen beiden, wurden an drei Schraubklemmen angeschlossen. Das Kurzschließen eines Paares bestimmt die Startrichtung.

Fans exotischer Motoren müssen die alten elektromechanischen Ampelsteuerungen sehen.

Die Richtung wird bestimmt, indem die geeignete Polarität der Erregung gewählt wird, um sie von der Startposition weg in die gewünschte Richtung zu ziehen.

Passen Sie die Phase des Hallsensors an und er dreht sich in eine Richtung, invertieren Sie ihn und er dreht sich in die andere.