Cikkünkben bemutatjuk a kefe nélküli egyenáramú motorokat (BLDC), az állandó mágneses motorokat (PMSM). Ezek a villanymotorok hasznos szerepet játszanak az ipar különféle területein, így adunk egy körképet arról, hogy milyen előnyökkel rendelkeznek. Továbbá szót ejtünk a fejlett hűtésről is, ami segít az elektromos motorok teljesítményének növelésében a modern motorok esetén.
BLDC motorok
A kefe nélküli BLDC (Brushless Direct Current) egyenáramú villanymotorok tervezésekor nem kerültek kefék a szerkezetbe, amelyek az elektromos energiát a forgórészre továbbították volna. A kefék alkalmazása helyett a BLDC motorok elektronikus kommutációval működnek, amit egy mikrokontroller vagy más elektronika irányít annak érdekében, hogy kapcsolni lehessen a motor tekercseiben folyó áramot.
Ez a kialakítás tulajdonképpen megszünteti a hagyományos kefés motorokkal kapcsolatos mechanikai kopást, így sokkal kisebb valószínűséggel lesz szükség a karbantartásra. A kefék ugyanis a villanymotorok híres kopóalkatrészei, amelyek idővel cserére szorulnának. Itt viszont erre nem kerül sor. Mivel nincsenek kefék, amelyek idővel elhasználódnak, a BLDC motorok élettartama sokkal hosszabb, mint a hagyományos kefés villanymotoroké.
További előnyei a kefe nélküli megoldásnak:
- Simább működést és nagyobb precizitást lehet így elérni.
- A kefék hiánya jelentősen csökkenti a súrlódást és az elektromos veszteségeket.
- Alacsonyabb lesz a hőtermelés és hatékonyabb az energiaátalakítás.
- Kevesebb energiát fogyasztanak ugyanazon teljesítmény mellett, így rendkívül energiatakarékosak.
Miért alkalmazzák ezeket a motorokat?
A BLDC motorok a sebesség, pozíció és nyomaték pontos szabályozását teszik lehetővé, ami fontos a nagy pontosságú alkalmazásokhoz, és az automatizálási feladatokhoz. Ráadásul az elektronikus kommutáció révén ezek a villanymotorok valós időben is könnyen vezérelhetőek. Tehát nincs szükség előre programozáshoz, hanem akár távirányítással is módosítható a feladatvégzés paramétere, amennyiben arra van szükség.
Ez a képesség ideálissá teszi a BLDC villanymotorokat olyan technológiák számára, mint a drónok, az automatizálás és a robotika. Ezeken a területeken ugyanis a finomhangolt teljesítmény és a valós időben történő változtathatóság lényeges az optimális működéshez.
PMSM motorok
A PMSM, vagyis az állandó mágneses szinkronmotorok permanens mágneseket használnak a forgórészben (rotor). Így olyan mágneses mezőt hoznak létre, ami szinkronban van a stator (azaz állórész) forgó mágneses mezőjével. Ez a megoldás eltünteti a külső gerjesztési áramok szükségességét, ami kiszámíthatóbbá és hatékonyabbá teszi a motort.
A permanens mágnesek használata ráadásul csökkenti a mechanikai kopást a forgórészben, meghosszabbítva a motor élettartamát és csökkentve a karbantartási igényeket. Emellett javítja a precíz sebesség- és nyomatékkontrollt annak érdekében, hogy ideálissá váljanak a nagy teljesítményű alkalmazásokhoz.
Miért előnyös ez?
A PMSM villanymotorok magas teljesítménysűrűséget kínálnak, ezzel pedig több energiát biztosítanak, mégis sokkal könnyebb és kompaktabb, mint a külső gerjesztésű társaik. A forgórész tekercsek eltávolításával ráadásul a PMSM motorok csökkentik az elektromos veszteségeket, ami nagyot lendít az energiahatékonyságon. Kevesebb energia szükséges tehát a működéshez, hiszen kevesebb veszteségképző helyet érint útközben.
Ez különösen előnyös például az elektromos járművekben, ahol a villanymotor magasabb hatékonysága alacsonyabb energiafogyasztást eredményez. Ez pedig lehetővé teszi, hogy a kocsi sokkal nagyobb távolságot megtegyen egységnyi töltéssel, azaz nagyobb legyen a hatótáv.
Fejlett hűtés
Ahogy a hajtóműves elektomos motorok egyre erősebbé és kompaktabbá válnak, úgy válik egyre fontosabbá a működésük közben keletkező hőelvezetése. A túlzott hőtermelés ugyanis csökkentheti a villanymotor hatékonyságát, károsíthatja a hőre érzékeny alkatrészeket, és akár idő előtt meghibásodáshoz vagy tönkremenetelhez vezethet. Fontos tehát, hogy minden egyes motornál már a tervezési fázisban legyen egy megfelelő mértékű hűtése a szerkezetnek. Mivel hatékony hűtési technikákra van szükség a villanymotor optimális teljesítményének fenntartásához, ezért többféle megoldás is létezik.
Folyadékhűtési rendszerek
Leginkább a nagy teljesítményű elektromos motorokban alkalmazzák. Működésüket tekintve pedig hűtőfolyadékot, jellemzően víz-glikol keveréket keringetnek a motorházba integrált csatornákon keresztül. A hűtőfolyadék képes elnyelni a villanymotor alkatrészeiből származó hőt, és egy hőcserélőn keresztül eloszlatni azt. Ezzel pedig hatékonyan megakadályozhatja a motor túlmelegedését, leállását vagy akár tönkremenetelét is.
Integrált hőelnyelők
Ezeket leginkább azokba a motorokba építik be, amelyek korlátozott helyre készülnek, ezért kompaktaknak kell maradniuk. Emellett azonban rendelkezniük kell a megfelelő teljesítménnyel, hatékonysággal és hűtéssel egyaránt. A hőelnyelők tulajdonképpen magas hővezető képességű anyagokból, például alumíniumból vagy rézből készülnek, melyek gyorsan elvezetik a hőt a motor központjából. Ez pedig javítja a villanymotor hűtési hatékonyságát azáltal, hogy elősegíti a hatékonyabb hőátadást, és csökkenti a külső hűtési rendszerekre való támaszkodást. Ráadásul energiahatékonysági szempontból kedvező, hiszen így a motor teljesítménye is optimális lehet.
Konklúzió
Mivel az ipar hatalmasat fejlődött az elmúlt években, ezért a villanymotorok és azok hűtési rendszerei sem maradhattak ki ebből. Így ezek a megoldások forradalmasítják az iparágakat a hatékonyság, a teljesítmény és a tartósság javításával. Ezen innovációk fejlődésével pedig rendkívüli módon megalapozható a fenntarthatóbb és technológiailag fejlettebb jövő, ami tulajdonképpen már a nyakunkon van. Amennyiben szükséged lenne villanymotorokra, úgy érdemes szétnézned a Theiss Hajtástechnika Kft. honlapján!
