Przewodnik po wyborze minisilników bezszczotkowych dla producentów OEM: najważniejsze dane techniczne i wskazówki dotyczące zakupów

Ręczna wiertarka chirurgiczna ma silnik szczotkowy o średnicy 24 mm, który waży 60 g, dostarcza 8 W przy 12 000 obr./min i wymaga pierwszej wymiany szczotek po około 1500 godzinach pracy. Szum elektromagnetyczny z komutatora już zakłóca działanie czujnika Halla w tej samej obudowie. Jest to tego rodzaju problem projektowy, który popycha zespół OEM w stronę: mini silnik bezszczotkowy : utrzymujesz prawie tę samą kopertę, zyskujesz od 12 do 15 punktów procentowych wydajności i wydłużasz czas ciągłej pracy do ponad 20 000 godzin.

Ten przewodnik został napisany dla inżynierów produktu i nabywców technicznych, którzy potrzebują praktycznych porad dotyczących wyboru, a nie zrzutu katalogu. Omówiono w nim, czym właściwie jest minisilnik bezszczotkowy, specyfikacje decydujące o wyniku oraz błędy, które są najbardziej kosztowne w programie produkcyjnym.

Co definiuje mini silnik bezszczotkowy?

Minisilnik bezszczotkowy to kompaktowy, elektronicznie komutowany silnik prądu stałego o średnicy wirnika w przybliżeniu od 15 mm do 50 mm, wykorzystujący magnesy neodymowe na wirniku i trójfazowe uzwojenie stojana, które sterownik przełącza sekwencyjnie. Nie ma szczotek, które mogłyby się zużywać, ani mechanicznego komutatora generującego iskry lub zakłócenia elektromagnetyczne.

W praktyce seria mini obejmuje kilka architektur. Bezrdzeniowe silniki BLDC usuwają żelazo ze stojana, co eliminuje powstawanie zębów i pasuje do szybkich mikrosiłowników w obudowach o średnicy 22 mm i mniejszych. Silniki BLDC z żelaznym rdzeniem wykorzystują laminowany stojan i zapewniają wyższą gęstość momentu obrotowego, dominując w zakresie od 28 mm do 50 mm. Obydwa wytwarzają ten sam rodzaj ruchu, ale ich tętnienia momentu obrotowego, koła zębate i profile kosztów są na tyle różne, że zmieniają ostateczny wybór.

Dlaczego mini silniki bezszczotkowe przewyższają silniki szczotkowe w produktach kompaktowych

W przypadku kompaktowego produktu, który działa w sposób ciągły lub jest zasilany akumulatorem, w większości projektów OEM najlepszym punktem wyjścia jest minisilnik bezszczotkowy. Wzmocnienie nie jest surowym momentem obrotowym w tym samym rozmiarze ramy; to wydajność, żywotność i sterowność, które przekładają się bezpośrednio na mniejsze akumulatory, chłodniejsze obudowy i dłuższe okresy międzyobsługowe.

Kluczowe specyfikacje do oceny w silniku kompaktowym

Właściwy silnik można zdefiniować na podstawie czterech liczb: momentu obciążenia przy prędkości roboczej, czasu ciągłej pracy, dostępnego napięcia zasilania i maksymalnego dopuszczalnego wzrostu temperatury obudowy. Po ich naprawieniu następuje rozmiar ramy i architektura uzwojenia.

Średnica ramy i architektura wirnika

Średnica ramy zapewnia ciągły moment obrotowy, jakiego można oczekiwać od silnika. Bezrdzeniowy, bezrdzeniowy silnik szczotkowy o średnicy 22 mm z serii WC-22 został zaprojektowany z myślą o dużej prędkości i bardzo niskim momencie obrotowym, co sprawia, że ​​dobrze pasuje do mikrosiłowników i małych dmuchaw. Silnik BLDC z rdzeniem żelaznym o średnicy 28 mm do elektronarzędzi przyjmuje większy prąd utyku i zapewnia większy moment obrotowy na amper niż konstrukcja bezrdzeniowa, kosztem niewielkiej ilości zębów.

Dobór napięcia i uzwojenia

Większość kompaktowych produktów OEM jest zasilana akumulatorami 12 V, 24 V lub 36 V. Zwiększenie napięcia zasilania obniża prąd potrzebny dla tej samej mocy, co zmniejsza straty miedzi w uzwojeniu, kablu i sterowniku. Silnik 24 V jest domyślnym silnikiem w przypadku narzędzi ręcznych i robotów, natomiast silnik 12 V nadaje się do małych wentylatorów i urządzeń do higieny osobistej.

Moment obrotowy, prędkość i profil obciążenia

Silnik musi być przystosowany do ciągłego momentu obrotowego przy prędkości docelowej, a nie do szczytowego momentu obrotowego przy utknięciu. Jeśli cykl pracy obejmuje 50% lub więcej pełnego obciążenia, decydującym czynnikiem staje się ciągła krzywa momentu obrotowego, a nie wartość utyku podana w tabeli specyfikacji.

Opcje kontrolera i czujnika

Minisilniki bezszczotkowe są dostępne z czujnikami Halla lub bez nich. Silniki z czujnikami są łatwiejsze w sterowaniu przy niskich prędkościach i umożliwiają precyzyjne utrzymywanie pozycji. Praca bez czujników pozwala zaoszczędzić dwa przewody i niewielkie koszty, ale wymaga wyższej prędkości początkowej i wykazuje większe tętnienia przy niskich obrotach.

• Ciągły moment obrotowy to jedyna wartość momentu obrotowego, która ma znaczenie dla projektu termicznego.
• Prąd zatrzymania należy sprawdzić w odniesieniu do wartości znamionowych tranzystora sterownika.
• Stała wstecznego pola elektromagnetycznego można zmienić za pomocą innego uzwojenia, aby dopasować je do napięcia akumulatora.
• Klasa ochrony wpływa na wybór uszczelnienia wału i złącza.

Bezrdzeniowy, bezszczotkowy silnik prądu stałego, średnica 22 mm, seria WC 22 Ten kompaktowy, bezrdzeniowy, bezszczotkowy silnik zapewnia wysoką wydajność i płynną pracę urządzeń zasilanych bateryjnie. Niski poziom wibracji i hałasu sprawia, że ​​nadaje się do cichych zastosowań o ograniczonej przestrzeni, a opcje czujników można wybierać w zależności od potrzeb w zakresie sterowania przy niskiej prędkości. Zobacz produkt →

Prawdziwe zastosowania w branżach OEM

Minisilniki bezszczotkowe znajdują się już w produktach, z którymi użytkownicy stykają się na co dzień. Wspólnym wątkiem jest kompaktowa obudowa, moc baterii i zapotrzebowanie na cichy, długotrwały ruch.

• Elektronarzędzia : silnik BLDC o średnicy 28 mm zastępuje element szczotkowy w wiertarce akumulatorowej, wydłużając czas pracy o 15–30% i niemal całkowicie eliminując wymianę szczotki.
• Urządzenia medyczne : małe bezrdzeniowe silniki bezszczotkowe stosowane w wiertarkach chirurgicznych i pompach laboratoryjnych zapewniają niski poziom hałasu i płynny ruch, co jest ważne w sprzęcie zwróconym w stronę pacjenta.
• Robotyka : bezszczotkowy silnik outrunner o średnicy 42 mm w połączeniu z przekładnią zapewnia wysoką gęstość momentu obrotowego niezbędną dla lekkiego ramienia robota.
• Ogrzewanie i wentylacja : Silniki wentylatorów EC ze stałą kontrolą przepływu powietrza, dostępne w obudowach 3,3 cala z 16 prędkościami przełącznika DIP, stosowane są w wywietrznikach dachowych i oczyszczaczach powietrza.
• Dron i UAV : Silniki wyścigowe FPV 2207 i 2807 oraz silniki o dużej wytrzymałości o ciągu 1–5 kg charakteryzują się dużą gęstością mocy i niską wagą.

Bezszczotkowy silnik prądu stałego do elektronarzędzi, seria W28 o średnicy 28 mm Zaprojektowany do wymagających zadań związanych z elektronarzędziami, ten bezszczotkowy silnik 28 mm zapewnia wysoką moc i długotrwałą wydajność, jednocześnie ograniczając konserwację. Właściwe dostrojenie sterownika, np. częstotliwości PWM, jest niezbędne, aby uniknąć słyszalnych szumów w wrażliwych zastosowaniach. Zobacz produkt →

Jak zintegrować minisilnik bezszczotkowy z produktem

Integracja to sekwencja pięciu kroków. Jeśli pominiesz pierwszy krok, pozostałe cztery staną się droższe, a produkt końcowy niesie ze sobą ukryte ryzyko.

1. Zdefiniuj cykl pracy : czas pracy ciągłej, częstotliwość start-stop i stan przeciążenia przez pierwsze pięć minut.
2. Wybierz średnicę silnika : dopasuj rozmiar ramy do wymaganego momentu obrotowego po ustawieniu cyklu pracy.
3. Wybierz kontroler : wybierz pomiędzy pracą z czujnikiem a bez czujnika i wybierz częstotliwość PWM, która utrzymuje słyszalny hałas poniżej limitu projektu.
4. Sprawdź wydajność cieplną : zmierzyć wzrost temperatury obudowy przy najgorszym przypadku obciążenia, a nie przy obciążeniu nominalnym.
5. Wyślij zapytanie ofertowe wraz z kopertą operacyjną : obejmują rozmiar ramy, napięcie, moment obrotowy, prędkość, oczekiwaną trwałość i roczną wielkość, tak a niestandardowy dostawca silników jak Jiangsu Retek Motion Co., Ltd. może podać właściwe uzwojenie i połączenie.

W przypadku narzędzia cyfrowego lub wiertarki medycznej wymagającej cichego i szybkiego wrzeciona, silnik BLDC o średnicy 36 mm stanowi praktyczny punkt wyjścia w zakresie obwiedni elektrycznej i mechanicznej.

Bezszczotkowy silnik prądu stałego do narzędzi cyfrowych, średnica 36 mm, seria W36 Ten bezszczotkowy silnik 36 mm zapewnia wydajną i cichą pracę narzędzi cyfrowych i wierteł medycznych wymagających wrzeciona o dużej prędkości. Jego niewielkie rozmiary umożliwiają łatwą integrację, ale wczesne rozważenie montażu wału, skrzyni biegów i złącza ma kluczowe znaczenie, aby uniknąć problemów z prototypem. Zobacz produkt →

Typowe błędy przy określaniu specyfikacji silnika kompaktowego

• Przewymiarowanie maksymalnego momentu obrotowego: silnik wybrany na podstawie momentu utyku nagrzewa się, gdy ciągły moment obrotowy wynosi tylko 20% utyku.
• Ignorowanie sterownika: niedrogi sterownik trójfazowy może kosztować 5 punktów procentowych wydajności i dodaje więcej tętnienia harmonicznych, niż potrzebuje silnik.
• Zapominając o kablu: w szczelnej obudowie o stopniu ochrony IP złącze i promień zgięcia kabla często decydują o rzeczywistej długości silnika, która pasuje.
• Pomijamy test termiczny: silnik bezrdzeniowy 22 mm w zamkniętej obudowie stwarza problemy cieplne nawet przy mocy ciągłej 5 W.

Często zadawane pytania

Jaki jest najmniejszy dostępny minisilnik bezszczotkowy?

Ramy produkcyjne zaczynają się od średnicy wirnika około 15 mm, a silniki z przekładnią mikroplanetarną spadają do 8 mm. Praktycznym ograniczeniem jest zwykle elektronika sterownika oraz najmniejszy przewód i złącze, które mogą przewodzić prąd.

Czy mini silnik bezszczotkowy może działać bezpośrednio z baterii litowej?

Nie. Silnik bezszczotkowy wymaga elektronicznego komutatora pomiędzy akumulatorem a stojanem. Niektóre bezszczotkowe silniki wentylatorów zawierają kompaktowy zintegrowany sterownik w obudowie silnika, więc wymagane jest jedynie zasilanie prądem stałym i polecenie prędkości.

Jak długo wytrzymuje mini silnik bezszczotkowy w porównaniu do silnika szczotkowego?

Dobrze zaprojektowany minisilnik bezszczotkowy w czystej obudowie może pracować ponad 20 000 godzin. Silnik szczotkowy tej samej wielkości zwykle wymaga wymiany szczotek po 1000 do 3000 godzin, a komutator ostatecznie zużywa twornik.

Czy dostawca silników na zamówienie może skrócić cykl rozwoju?

Tak. Dostawca taki jak Jiangsu Retek Motion Co., Ltd., który we własnym zakresie kontroluje uzwojenie, precyzyjną obróbkę i formowanie kabli, może dostarczyć przetestowaną próbkę silnika z wałem, skrzynią biegów i złączem już dopasowanymi do Twojego projektu.