Top Banner
ﻣﻗﺩﻣﻪ: ﻣﺳﺗﻗﻳﻡ ﺟﺭﻳﺎנ ﺟﺎﺭﻭﺑכ ﺑﺩﻭנ ﻫﺎی ﻣﻭﺗﻭﺭ אﺳـﺗפ ﻫـﺎی ﻣﻭﺗـﻭﺭ، ﺳـﻧﻛﺭﻭנـﻡÛ ﺩא ﻣﻐﻧـﺎﻁﻳﺱ، ﻣﻭﺗﻭﺭﻫﺎی ﻫﻣﻪ، Û ﺩא ﻣﻐﻧﺎﻁﻳﺱ ﺑﺎﺷﻧﺩ ﻣﻲÛ ﺩא ﻣﻐﻧﺎﻁﻳﺱ ﺟﺎﺭﻭﺑכ ﺑﺩﻭנ. ﺑﺎﺷﻳﻡ ﺩאﺷﺗﻪ ﻣﻭﺗﻭﺭﻫﺎ אﻳנ אﺯ ﻣﻧﺎﺳﺑﻲ ﺩﻳﺩ אﻳﻧﻛﻪ ﺑﺭאی ﻣﻭﺗـﻭﺭ אﻳـנ ﻛﻪ ﺑﺑﻳﻧﻳﻡ אﺑﺗﺩא אﺳﺕ ﺑﻬﺗﺭ ﺑﺎﺷﻧﺩ ﻣﻲ ﻫﺎ ﻣﻭﺗﻭﺭ אﺯ ﺩﺳﺗﻪ ﻛﺩאﻡ ﺟﺯﻭ ﻫﺎ. ﺩﺭﺷﻛﻝ1 ﺷـﺩה ﺩאﺩה ﻧﺷـﺎנ ﻫـﺎ ﻣﻭﺗـﻭﺭ ﺑﻧـﺩی ﻁﺑﻗﻪ אﺳﺕ. ﺟﺎﺭﻭﺑכ ﺑﺩﻭנ ﻫﺎی ﻣﻭﺗﻭﺭ ﺧﺻﻭﺻﻳﺕ ﻣﻬﻣﺗﺭﻳנDC ﺩאﺷﺗנBACK ELECTROMOTIVE FORCE (EMF) ﺩﺭאﻳـﻭ ﻣﺳﺗﻁﻳﻟﻲ ﭘﺎﻟﺳﻲ ﻫﺎی ﺟﺭﻳﺎנ ﺻﻭﺭﺕ ﺑﻪ ﻛﻟﻲ ﺣﺎﻟﺕ ﺩﺭ ﺑﺎﺷﺩ، ﻣﻲ אی ﺫﻭﺯﻧﻗﻪ ﺷﻭﻧﺩ ﻣﻲ. ﻧـﺎﻡ ﺑﺭﺧﻟـﺎﻑBrushless DC ﻫـﺎ ﻣﻭﺗـﻭﺭ אﻳـנAC ﺑﺎﺷـﻧﺩ ﻣـﻲ. ﻣﻭﺗﻭﺭﻫـﺎیPM Synchronous ﺑـﺎ ﻫـﺎی ﻣﻭﺗـﻭﺭBrushless DC ﺩאﺷـﺗנ ﻟﺣـﺎﻈ אﺯBack EMF ﺑﺎﺷـﻧﺩ ﻣـﻲ ﻣﺗﻓـﺎﻭﺕ ﺳﻳﻧﻭﺳـﻲ. ﺑـﺎ ﺩﺭאﻳـ ﺳﻳﻧﻭﺳـﻲ ﻫﺎی ﺟﺭﻳﺎנ ﺷـﻭﻧﺩ ﻣـﻲ. Step Motors ﺯﻳـﺎﺩی ﻫـﺎی ﻗﻁـﺏ ﺗﻌـﺩאﺩ ﻛﻟـﻲ ﺣﺎﻟـﺕ ﺩﺭ ﺑﺎﺷﺩ ﻣﻲ ﻧﻳﺎﺯ ﺗﺣﺭﻳכ ﭘﺭﻳﻭﺩ ﺯﻳﺎﺩی ﺗﻌﺩאﺩ ﺑﻪ ﺷﻓﺕ ﭘﺭﻳﻭﺩ ﻫﺭ ﺑﺭאی ﺑﻧﺎﺑﺭאﻳנ ﺩאﺭﻧﺩ،. ﻫـﺭ ﺑـﻪ ﺑـﺎ ﻛﻟـﻲ ﺣﺎﻟـﺕ ﺩﺭ ﺷـﻭﻧﺩ ﻣـﻲ ﺩﺭאﻳـﻭ ﺩﻳﮔـﺭ ﺳـﻧﻛﺭﻭנ ﻣﻭﺗﻭﺭﻫﺎی ﻣﺎﻧﻧﺩ ﻫﺎ ﻣﻭﺗﻭﺭ ﻧﻭﻉ אﻳנ ﺣﺎﻝ ﺷﻭﻧﺩ ﻣﻲ ﺩﺭאﻳﻭ ﭘﺎﻟﺳﻲ ﻣﻭﺝ ﺷﻛﻝ ﺑﺎ ﺟﺭﻳﺎﻧﻬﺎی.
15

BLDC Motor consepts

Oct 26, 2014

Download

Documents

mostafa_s37893

BLDC tutorial
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: BLDC Motor consepts

:مقدمه

ـم سـنكروנ ، موتـور هـای אسـتפ موتور های بدوנ جاروبכ جرياנ مستقيم ، مغنـاطيس دא

م ، همه موتورهای م مي باشندمغناطيس دא .بدوנ جاروبכ مغناطيس دא

بهتر אست אبتدא ببينيم كه אيـנ موتـور برאی אينكه ديد مناسبي אز אيנ موتورها دאشته باشيم

طبقه بنـدی موتـور هـا نشـاנ دאدה شـدה 1درشكل . ها جزو كدאم دسته אز موتور ها مي باشند

.אست

BACK ELECTROMOTIVE FORCEدאشتנ DCمهمتريנ خصوصيت موتور های بدوנ جاروبכ

(EMF) ذوزنقه אی مي باشد، و در حالت كلي به صورت جرياנ های پالسي مستطيلي درאيـو

. مي شوند

بـا PM Synchronous و موتورهـای . مـي باشـند ACאيـנ موتـور هـا Brushless DCبرخلـاف نـام

و بــا . سينوســي متفــاوت مــي باشــند Back EMFאز لحــاظ دאشــتנ Brushless DCموتــور هــای

در حالـت كلـي تعـدאد قطـب هـای زيـادی Step Motors. و مـي شـوند جرياנ های سينوسـي درאيـ

بـه هـر . دאرند، و بنابرאيנ برאی هر پريود شفت به تعدאد زيادی پريود تحريכ نياز مي باشد

حال אيנ نوع موتور ها مانند موتورهای سـنكروנ ديگـر درאيـو مـي شـوند و در حالـت كلـي بـا

.جريانهای با شكل موج پالسي درאيو مي شوند

Page 2: BLDC Motor consepts

كلاس بندی موتور ها: 1 شكل

Page 3: BLDC Motor consepts

:شكل موتور ها

نشـاנ دאدה شـدה a-2كه درشـكل .رאيج تريנ شكل موتور ها ، به صورت אستوאنه אی مي باشد

قسمت אصلي مي باشند ، قسمت ثابـت 2موتور هايي كه به אيנ شكل مي باشند، شامل .אست

قسمت متحرכ يا چرخـاנ كـه روتـور ناميـدה مـي . يا غير چرخاנ كه אستاتور ناميدה مي شود

دربيشـتر موتـور هـای אسـتوאنه אی روتـوردر دאخـل אسـتاتور قـرאر دאرد، همـانطور كـه در . شود

بخـاطر אيـנ رאيـج مـي باشـد كـه قسـمت ثابـت אيـנ سـاختار . نشـاנ دאدה شـدה אسـت a-2شكل

در بخש خارجي قرאر دאرد كه باعث مي شود موتوربه رאحتي در محيط پيرאمـوנ ) אستاتور (

بعلاوה قرאر گرفتנ روتور در دאخل אستاتور ، يכ شـيلد طبيعـي بـرאی محافظـت אز . قرאر گيرد

.אز محيط אطرאف به وجود مي آورد) روتور ( قسمت چرخاנ

ساختار های ممكנ موتور: 2شكل

Page 4: BLDC Motor consepts

.با توجه به ساختار אستوאنه אی ، موتور ها مي توאنند دאرאی ساختار های متفاوتي باشند

وقتي كه روتور .نشاנ دאدה شدה אست b-2و a-2چند نمونه אزאيנ نوع ساختار در شكل های

نشـاנ دאدה شـدה אسـت ، موتـور אغلـب b-2در خارج אز אستاتور باشد ، همـانطور كـه در شـكل

. ناميدה مي شود) inside-out ( موتور دروנ آشكار

در אيـנ نـوع .نشـاנ دאدה شـدה אسـت d-2و c -2در شـكل ) Pancake( موتور های دאرאی شـكل

.شار به صورت محوری مي باشد موتور ها

م ، با سيم پيچ های אلكتريكي بـر روی אسـتاتور تمام موتور های بدوנ جاروبכ مغناطيس دא

ــم بــر روی روتــور مــي باشــند אيــנ ســاختار يكــي אز אصــلي تــريנ دلايــل بــرאی . و آهنربــای دא

م مي باشد سـيم پـيچ אز آنجـا كـه . אفزאيש محبوبيت موتور های بدوנ جاروبכ مغناطيس دא

ها ثابت مي باشند هيچ عامل سختي برאی حركت هادی های אلكتريكي وجـود نـدאرد ، يعنـي

علاوה بر אيנ چوנ سيم پـيچ هـا ثابـت مـي باشـند بـه رאحتـي مـي تـوאנ . جاروبכ نياز نيست

.آنها رא سرد كرد

ה نشاנ دאدה شـدה אسـت بـر אسـاس אسـتفادה אز دسـتگا 2رאيج تريנ شكل موتور ها كه در شكل

r ، radialنشاנ دאدה شدה אسـت مـي باشـد، در אيـנ جـا مسـير 3مرجع אستوאنه אی كه در شكل

تـانژאنتي يـا پيرאمـوني ناميـدה θو مسـير محوری ناميدה مـي شـود zو مسير . ناميدה مي شود

.مي شود

دستگاה مختصات مرجع :3شكل

אستوאنه אی

Page 5: BLDC Motor consepts

:عملكرد موتور

عملكرد موتور لازم אست كه دאنש אوليه אينكه آهنربا به وسيله آهנ جذب مي برאی دאنستנ

شـود و قطـب هـای مغناطيسـي مخــالف يـכ ديگـر رא جـذب مــي كننـد و قطـب هـای مغناطيســي

يكساנ يكديگر رא دفع مي كنند و אينكه عبور جرياנ אز يכ حلقه سيم ، مغناطيس אلكتريكـي

. باشيمتوليد مي كند رא دאشته

همـانطور . يכ حلقه مغناطيسي در نظر بگيريرد كه دאرאی دو جلو آمدگي يا قطب مـي باشـند

نشاנ دאدה شدה אست אگر آهنربا به آرאمي چرخاندה شود ، تمايل بـه سـكوנ در 4كه در شكل

كــه אگــر آهنربــا چرخانــدה شــود يــכ نيــرو باعــث مــي شــود كــه . دאرد θ=180يــا θ=0وضــعيت

אيנ عملكرد به אيנ دليـل مـي باشـد . ت ترאز با قطب های אستاور قرאر بگيردآهنربا در وضعي

به صورت مهيج אگر فاصله فيزيكي بيנ آنها كاهש يابد كه نيروی جاذبه بيנ آهنربا و آهנ

چــوנ آهنربــا بــه صــورت آزאد مــي توאنــد بچرخــد ، אيــנ نيــرو بــه صــورت .، אفــزאيש مــي يابــد

.مي كندتانژאنتي مي باشد و گشتاور توليد

2آهنربا به صورت آزאد حول يכ حلقه آهني دאرאی :4شكل .قطب مي چرخد

Page 6: BLDC Motor consepts

.گشتاور رא به صورت نمودאری به عنوאנ تابعي אز موقعيت روتور نشاנ مي دهد 5شكل

وقتـي . ناميدה مـي شـود ) detent position( وضعيتي كه در آנ گشتاور صفر אست وضعيت گيرה

كه آهنربا در وضعيت ترאز مي باشد هرگونه אغتشاש باعث مي شـود كـه آهنربـا خـود رא در

به بياנ ديگـر . بنابرאيנ אيנ وضعيت ، وضعيت پايدאر ناميدה مي شود. وضعيت ترאز باز يابد

وقتي كه آهنربا دروضعيت وسط بيנ قطب ها باشد ، هر אغتشاש كوچכ باعـث مـي شـود كـه

بنـابرאيנ موقعيـت . آهنربا אز وضعيت ناترאز دور شود و بـه دنبـال وضـعيت پايـدאر مـي گـردد

در حاليكـه شـكل گشـتاور گيـرה אی تقريبـا سينوسـي . ناترאز وضعيت ناپايدאرناميدה مـي شـود

نشـاנ دאدה شـدה אسـت، در موتـور هـای وאقعـي شـكل مـوجي 5مي باشد همانطور كـه در شـكل

.هندسه موتور و خصوصيات موאد سازندה آנ مي باشد پيچيدה دאرد و تابعي אز

4شكل موج گشتاور مربوط به آهنربای شكل :5شكل

Page 7: BLDC Motor consepts

و . گشتاور توضيح دאدה شدה در אينجا به صورت رسـمي گشـتاور رلوكتانسـي ناميـدה مـي شـود

بيشـتر كـاربرد هـا گشـتاور نوسـاني در . به صورت رאيج تر گشتاور نوساني ناميـدה مـي شـود

.نامطلوب مي باشد

حال يכ جرياנ אضافي رא در نظر بگيريد كه بوسيله سيم پيچ های قطب ها همـانطور كـه در

אگـر جريـاנ در سـيم پـيچ هـا وאرد شـود قطـب هـا . نشاנ دאدה شدה رא در نظر بگيريـرد 6شكل

به ويژה אگر جرياנ وאرد شدה به صورت نشاנ دאدה شـدה در شـكل . אلكترومغناطيسي مي شوند

در אيــנ . مغناطيســي شــود قطــب هــا ماننــد نشــاנ دאدה شــدה در شــكل مغناطيســي مــي شــود 6

ميله אی و قطب های مغناطيسي مخالف يכ نوع گشـتاور وضعيت نيروی جاذبه بيנ آهنربای

ديگر به وجود مي آورد كه به صورت قرאردאدی گشتاور متقابل يا گشتاور هـم تـرאزی ناميـدה

طيس در אيנ نوع گشتاور كه موتور هـای بـدوנ جاروبـכ مغنـا ). Alignment torque. ( مي شود

م برאساس آנ كار مي كنند ه אيـנ دليـل אسـتفادה مـي شـود كـه چـوנ אصطلاح دو جانبه ب، دא

אصطلاح هم ترאزی به . يכ جاذبه دو جانبه بيנ قطب های مغناطيسي گشتاور توليد مي كند

אيנ دليل אستفادה مي شود كه نيروی جاذبه تلاש مي كند تـا آهنربـای ميلـه אی و سـيم پـيچ

.هايي كه قطب های مغناطيسي رא توليد مي كنند هم ترאز شوند

4جرياנ אضافه شدה به سيم پيچ ها در شكل : 6شكل

Page 8: BLDC Motor consepts

אيנ گشتاور همچنيנ گشتاور دאفعه אی ناميدה مي شود ، زماني كه جرياني كه به سـيم پـيچ

. ها אعمال مي شود ، در جهت مخالف باشد ، قطب ها در جهت مخالف مغناطيسي مـي شـوند

دאدה شـدה אسـت در אيـנ وضـعيت قطـب هـای هـم نـام يكـديگر رא نشاנ 7همانطور كه در شكل

אز آنجـايي كـه هـر . دفع مي كنند ، و آهنربای ميلـه אی رא در جهـت مخـالف حركـت مـي دهـد

دوی אيــנ ســناريو هــا ، عمــل متقابــل دوجانبــه قطــب هــای مغناطيســي وجــود دאرد ؛ مكانيســم

.دה نمي شودو אصطلاح گشتاور دאفعه אی אستفا. گشتاور يكساנ مي باشد

אگر بخوאهيم آهنربای ميله אی به صورت متناوب بچرخد ، رאيـج אسـت كـه אز چنـد سـيم پـيچ

.אستفادה شود

دسـته 3حالتي رא نشـاנ مـي دهـد كـه 8نشاנ دאدה شدה אست ، شكل 8همانطور كه در شكل

سـيم دسته سيم پيچ های فار يا به صورت سادה تر 3אيנ . אز سيم پيچ ها אستفادה شدה אست

.مشخص شدה אند A,B,Cدر אيנ شكل فاز ها با برچسب های .پيچ ناميدה مي شوند

فاز هايي كه روبروی يكديگر قرאر دאرند ، برאی سادگي אستفادה شدה تا نشاנ دهند كه قطـب

. هــای مغناطيســي مخــالف روبــروی يكــديگر و در مقابــل آهنربــای ميلــه אی ســاخته مــي شــوند

مغناطيسي بر روی אستاتور كـه جـذب و دفـع رא אنجـام مـي دهنـد ، بوسيله ساختנ قطب های

آهنربای ميله אی به وسيله אنرژی دאدנ و אنرژی زدאيي فاز ها در يכ پروسه كه كموتاسـيوנ

.ناميدה مي شود مي توאند بچرخد

6جرياנ در جهت معكوس با جهت شكل : 7شكل

Page 9: BLDC Motor consepts

:قطب های مغناطيسي و فاز های موتور

فـاز در 3، دאرאی دو قطـب مغناطيسـي در روتـور و 8אگرچه موتـور نشـاנ دאدה شـدה در شـكل

ـم بـدوנ جاروبـכ بـا هـر אستاتور مي باشد ، אما ممكـנ אسـت ، كـه موتـور هـای مغنـاطيس دא

قطب های مغناطيسي روتور و هر تعدאد بيشتر يـا برאبـر سـيم پيچـي هـای فـاز אز تعدאد زوج

فــاز 3ولــي موتورهــای . فــاز بســيار رאيــج مــي باشــند 3فــاز و 2موتــور هــای . ســاخته شــوند

فـاز 3و 2دليل برאی אيـנ אنتخـاب אيـנ אسـت كـه موتـور هـای دאرאی . عموميت بيشتری دאرند

.ياز برאی كنترل جرياנ سيم پيچ ها رא كاهש مي دهدتعدאد אدوאت אلكترونيכ قدرت مورد ن

فاز 3ساختار يכ موتور با : 8شكل

Page 10: BLDC Motor consepts

ـم . אنتخاب تعدאد قطب های مغناطيسي אنعطاف بيشـتری مـي دهـد موتـور هـای مغنـاطيس دא

ولـي . و يا تعدאد بيشـتری قطـب هـای مغناطيسـي سـاخته مـي شـوند 5يا 2بدوנ جاروبכ با

بعـدא نشـاנ خـوאهيم دאد ، همانطور كه . يכ رقمي باشد بيشتر رאيج אست تعدאد אيנ قطب ها

تعدאد زياد قطب های مغناطيسي معمولا باعث אفزאيש گشتاور برאی يכ جريـاנ يكسـاנ مـي

مقـادير كمتـر فضـای ای مغناطيسي بيشتر دلالت بر وجودبه بياנ ديگر ، تعدאد قطب ه. شود

سرאنجام در يכ نقطه بهينه فضای بيנ قطـب هـای روتـور . אسترאحت برאی هر قطب مي باشد

و با אفزאيש تعدאد قطب ها ديگـر گشـتاور אفـزאيש . درصد زيادی אز كل فضای روتور مي شود

تعدאد بهينه قطـب هـای مغناطيسـي تـابعي پيچيـدה אز هندسـه و خصوصـيات مـوאد .نمي يابد

.سازندה موتور مي باشد

:قطب ها ، אسلات ها ، دندאنه ها ، و يوغ های موتور

يدی و متمركـز دאرد 8موتور نشاנ دאدה شدה در شكل يعنـي سـيم پـيچ . سيم پيچ هـای سـلونو

و به صـورت متمركـز دور هـر قطـب منفـرد ، كـه قطـب . های هر فاز אز يكديگر אيزوله شدה אند

يدی سادה پيچيدה شدה אسـت אمـا . های برجسته ناميدה مي شوند ، مانند يכ سيم پيچ سلونو

سيم بندی توزيع شدה كه در آנ سيم پيچ های هر فاز به صورت مشـترכ بيشتر رאيج אست אز

.نشاנ دאدה شدה אست אستفادה شود 9قرאر دאرند ، همانطور كه در شكل

در אيــנ صــورت אســتاتور دندאنــه دאرد كــه دאرאی برآمــدگي مــي باشــند و بــر روی رينــگ آهنــي

بـيנ دندאنـه هـا אسـلات هـا قـرאر . ناميـدה مـي شـود ) Back iron( خارجي كه يوغ אسـتاتور يـا

هر سيم پيچ אز يכ אسلات شروع شدה و پس . دאرند كه به وسيله سيم پيچ ها تجهيز شدה אند

.تا אسلات ديگر אدאمه دאرد) دندאنه 3در אيנ شكل ( אز چند دندאنه

دندאنه به وسيله يכ سيم پيچ پوشש دאدה مي شـود كـه قطـب نيـز بـه وسـيله אيـנ سـيم پـيچ

وقتي كه سيم پيچ های فاز به صورت منفـرد אنـرژی مـي گيرنـد ، روتـور بـه .ي شودساخته م

گونه אی مي چرخد ، تا با قطب های متناسـب بـا خـود كـه بـر روی אسـتاتور تشـكيل شـدה هـم

فاز های موتوری با سيم پيچ های אيزوله شدה برאی a-9 ،b-9 ،c-11شكل های . ترאز شود

Page 11: BLDC Motor consepts

A , B , C شكل ها همچنيנ قطب های مغناطيسي تشكيل شدה بـر . رא به ترتيب نشاנ مي دهد

אنژی دאدנ .روی سر دندאنه ها رא زماني كه هر فاز سيم پيچ אنرژی بگيرد رא نشاנ مي دهد

.دوبارה و به صورت ترتيبي سيم پيچ های فاز باعث مي شود كه روتور بچرخد

سيم پيچ های موتور رא به صـورت كامـل نشـاנ d-11برאی אينكه همه چيز رא بتوאנ ديد شكل

.مي دهد

يכ موتور با سيم بندی توزيع شدה:9شكل

Page 12: BLDC Motor consepts

وقتي كه همه سيم پيچ ها قرאر دאدה شوند ، سيم پيچ های موتور دو بخש بر روی هر אسلات

گوشـه 2هر אسلات در אيנ موتور شامل . برאی همه ی موتور ها אينگونه نمي باشد كه. دאرند

كه در آנ هيچ אسلاتي وجود ندאرد كـه دאرאی گوشـه هـای سـيم .سيم پيچ אز يכ فاز مي باشد

אز يـכ قطعـات آهنربـای 11روتـور نشـاנ دאدה شـدה در شـكل . پيچ אز فاز هـای مختلـف باشـد

ناميـدה ) Back iron( حلقه آهني دאخلـي كـه يـوغ روتـور يـا آرכ شكل دאيروی كه بر روی يכ

.مي شود ، نصب مي شود

قطـب مغناطيسـي 4آهنربا ها به صورت متناوب مغناطيسي مي شوند ، در אيנ حالـت روتـور

بـرש مقطعـي . متفـاوت אسـت 10دאرد ، كه با قطب های مغناطيسي نشاנ دאدה شدה در شـكل

نمايشي אز موتور هـای وאقعـي مـي باشـد אمـا هنـوز بسـيار 11موتور نشاנ دאدה شدה در شكل

.سادה تر אز موتور های وאقعي مي باشد

: אندאزה گيری های مكانيكي و אلكتريكي موتور

. אنـدאزה گيـری بـه هـم مـرتبط אز موقعيـت و سـرعت تعريـف نمـود 2در موتور ها بسيار رאيج אسـت كـه

. موقعيت مكانيكي و سرعت مكانيكي مربوط به موقعيت و سرعت شفت روتور مي باشد

رאديـاנ مكـانيكي π2درجه مكانيكي يـا 360وقتي كه شفت روتور يכ چرخש كامل אنجام مي دهد ،

.با אيנ چرخש روتور به وضعيت شروع حركت دوبارה بر مي گردد. رא مي پيمايد

رאديــاנ π2درجــه אلكتريكــي يــا 360موقعيــت אلكتريكــي بــه אيــנ صــورت تعريــف مــي شــود كــه روتــور

.كه روتور رא در يכ جهت مغناطيسي يكساנ با وضعيت אوليه قرאر مي دهد. אلكتريكي رא مي پيمايد

درجـه مغناطيسـي 360چوנ روتور بايـد . انيكي يكساנ مي باشدموقعيت אلكتريكي و مك 10در شكل

مــي دאنــيم كــه وאبســتگي بــه موقعيــت . رא طــي كنــد ، تــا در يــכ جهــت مغناطيســي يكســاנ قــرאر بگيــرد

تعـدאد قطـب هـای Nmאگـر . אلكتريكي و موقعيت مكانيكي وאبسته به تعدאد قطب های روتور مي باشـد

:روتور باشد ، دאريم

me m

N .....................................(1)2

θ = θ

Page 13: BLDC Motor consepts

.مكانيكي مي باشد به ترتيب موقعيت אلكتريكي و موقعيت mθ و eθ كه در آנ

:نسبت به زماנ مشتق بگيريم ، دאريم 1אگر אز رאبطه

me m

Nw w .....................................(2)2

=

:نشاנ دهيم دאريم Npאگر تعدאد جفت قطب ها رא با

mp

NN .....................................(3)2

=

:دאريم 1و2در 3رאبطه بنابرאيנ با جايگذאری

e p mN ................................(4)θ = θ

e p mw N w ................................(5)=

و وאحد آنها . به ترتيب فركانس אلكتريكي و فركانس مكانيكي مي باشد we ،wmكه در آנ

.بر ثانيه مي باشدرאدياנ

e p mf N f ................................(6)=

mكه در آנ m

wf2

.مي باشد) دور بر ثانيه( و وאحد آنها هرتز يا

:سرعت موتور بر حسب دور بر دقيقه باشد ، دאريم Sאگر

mSw S ................................(7)

30 10π

= ≈

pme

NNf S S................................(8)120 60

= ≈

معادلــه آخــر بســيار مــي باشــد و אز אيــנ جهــت نيــز مهــم مــي باشــد كــه نــرخ فركــانس در هــر

.موتور در يכ سرعت مشخص بچرخد رא توصيف مي كندكموتاسيوנ رא برאی אينكه

Page 14: BLDC Motor consepts

fe אگــر .در طرאحــي درאيــو אلكتريكــي موتــور بســيار تــاثير مــي گــذאرد feفركــانس אلكتريكــي

بچرخــد تــا روتــور رא در ســرعت אفــزאيש يابــد ، بايــد אدوאت אلكترونيــכ قــدرت بســيار ســريع

feאيــנ موضــوع باعــث مــي شــود كــه אدوאت אلكترونيــכ قــدرت بــا אفــزאيש . مشــخص بچرخاننــد

به هميנ دليل رאيج אست كه אز تعدאد كمتری אز قطب های روتور אستفادה شود، .گرאنتر شوند

لبتـه א .رא برאی موتور طرאحي شـدה بـرאی سـرعت هـای بالـا كـاهש كـي دهنـد Nmيعني تعدאد

، بــداكــاهש ي Nmچــوנ אگــر تعــدאد قطــب روتــور .بــدوנ تــاوאנ نمــي باشــد Nmكــاهש تعــدאد

ــد ــاهש مــي ياب ــز ك ــد گشــتاور ني ــازدهي تولي ــه אدوאت . ب ــيנ هزين ــابرאيנ يــכ مصــالحه ب بن

אلكترونيכ قدرت و بازدה توليد گشتاور زماني كه تعدאد قطـب هـای مغناطيسـي אنتخـاب مـي

.شود، مي باشد

:موتورאندאزה

موتور يכ سوאل אصلي در طرאحي موتور مي باشد ، كه يכ موتور برאی توليد گشتاور אندאزה

مي ) radial( برאی طرאحي موتور هايي كه دאرאی شار .مشخص دאرאی چه אندאزה אی مي باشد

:باشند ، پاسخ אيנ سوאل به صورت زير مي باشد

2T KD L................................(9)=

طـول محـوری Lو . قطـر روتـور مـي باشـد Dيـכ ثابـت كـي باشـد ، و Kو گشـتاور Tكه در آנ

رא در نظـر بگيريـد ، אولـيנ فـرض אيـנ אسـت 8برאی فهميدנ אيנ رאبطه شكل .روتور مي باشد

برאی אيנ طول يכ . مي باشد Lبرאبر با ) عمق در صفحه ( كه موتور دאرאی يכ طول محوری

شـود ، و بـه אنتهـای حال אگر אيנ موتور پيچيدה .مي باشد در دسترس TLگشتاور بار مشخص

يعنــي برאبــر . يــכ موتــور ديگــر אضــافه شــود ، گشــتاور كــل بــار مجمــوع گشــتاور هــا مــي باشــد

T=TL+TL 2محوری روتور بـه بنابرאيנ دو برאبر كردנ بهينه . مي باشدL گشـتاور در دسـترس

.مي باشد Lبنابرאيנ گشتاور به صورت خطي وאبسته به . رא نيز دو برאبر مي كند

Page 15: BLDC Motor consepts

مي دאنيم كه بـا يـכ نيـروی ثابـت .كمي تلاש بيشتری مي خوאهد D2درכ رאبطه گشتاور با

پس گشتاور حـدאقل بـه .مي باشد گشتاور توليدی به صورت خطي وאبسته به شعاع يعني

אلبته אيנ موضوع نيز قابل بحث مي باشد كه توאنـايي .مي باشد قطروאبسته به صورت خطي

توليد نيرو نيز به صورت خطي وאبسته به قطر مي باشد ، چوנ محيط روتور به صورت خطـي

.به دست مي آيد S=πDو مي دאنيم كه محيط يכ دאيرה אز رאبطه . وאبسته به قطر مي باشد

مـي 9بـا موتـور شـكل 8يכ رאה سادה برאی بررسي אيנ موضـوع ، مقايسـه موتـور سـادה شـكل

و . رא توليد مـي كنـد 2Tگشتاور 11موتور شكل توليد كند Tگشتاور 8אگر موتور شكل . باشد

אيנ موضوع . نيرو توليد كنند 2آهنربای به كار رفته مي توאنند 2אيנ به אيנ دليل אست كه

אگـر قطـر אفـزאيש يابـد فضـای بيشـتری در روتـور بـه وجـود مـي آيـد كـه אيـנ وאضـح אسـت كـه

فـاكتور نسـبت دאدה 2بنـابرאيנ تركيـب אيـנ . موضوع توאنايي توليد نيرو رא אفزאيש مـي دهـد

. مي شود 9شدה منجر به رאبطه