(1) Δομή κινητήρα συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες
Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες αποτελείται κυρίως από έναν ρότορα κατασκευασμένο από υλικό μόνιμου μαγνήτη, έναν στάτορα με περιελίξεις πηνίου και έναν αισθητήρα θέσης (προαιρετικό).
στάτωρ
Η δομή του στάτορα ενός κινητήρα BLDC είναι παρόμοια με αυτή ενός κινητήρα επαγωγής. Αποτελείται από στοιβαγμένα χαλύβδινα ελάσματα με αξονικές εγκοπές για περιέλιξη. Οι περιελίξεις σε ένα BLDC είναι ελαφρώς διαφορετικές από αυτές ενός συμβατικού κινητήρα επαγωγής.
Συνήθως, οι περισσότεροι κινητήρες BLDC αποτελούνται από τρεις περιελίξεις στάτορα συνδεδεμένα σε σχήμα αστεριού ή "Y" (χωρίς ουδέτερο). Επιπλέον, οι περιελίξεις του στάτη ταξινομούνται περαιτέρω σε τραπεζοειδείς και ημιτονοειδείς κινητήρες με βάση τη διασύνδεση του πηνίου.
Σε έναν τραπεζοειδή κινητήρα, τόσο το ρεύμα κίνησης όσο και το πίσω EMF έχουν τραπεζοειδές σχήμα (ημιτονοειδές στην περίπτωση ημιτονοειδούς κινητήρα). Συνήθως, οι κινητήρες με ονομαστική τάση 48 V (ή κάτω) χρησιμοποιούνται στην αυτοκινητοβιομηχανία και τη ρομποτική (υβριδικά αυτοκίνητα και ρομποτικοί βραχίονες).
στροφείο
Το τμήμα του ρότορα ενός κινητήρα BLDC αποτελείται από μόνιμους μαγνήτες (συνήθως μαγνήτες από κράμα σπάνιων γαιών όπως το νεοδύμιο (Nd), το κοβάλτιο σαμάριου (SmCo) και το σίδηρο βόριο νεοδυμίου (NdFeB).
Ανάλογα με την εφαρμογή, ο αριθμός των πόλων μπορεί να κυμαίνεται από 2 έως 8, με εναλλασσόμενη βόρεια (Β) και νότια (Ν) τοποθέτηση. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τρεις διαφορετικές διατάξεις μαγνητικών πόλων.
(α): Οι μαγνήτες τοποθετούνται στην εξωτερική περιφέρεια του ρότορα.
(β): Γνωστός ως ηλεκτρομαγνητικός ενσωματωμένος ρότορας, στον οποίο είναι ενσωματωμένοι ορθογώνιοι μόνιμοι μαγνήτες στον πυρήνα του ρότορα.
(γ): Εισαγάγετε τον μαγνήτη στον σιδερένιο πυρήνα του ρότορα.
Αισθητήρας θέσης (αισθητήρας Hall)
Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν βούρτσες σε έναν κινητήρα BLDC, η εναλλαγή ελέγχεται ηλεκτρονικά. Για να περιστρέφεται ο κινητήρας, οι περιελίξεις του στάτορα πρέπει να ενεργοποιούνται διαδοχικά και η θέση του ρότορα (δηλ. ο βόρειος και νότιος πόλος του ρότορα) πρέπει να είναι γνωστή για να ενεργοποιεί με ακρίβεια ένα συγκεκριμένο σύνολο περιελίξεων στάτορα.
Η θέση του ρότορα συνήθως ανιχνεύεται και μετατρέπεται σε ηλεκτρικό σήμα χρησιμοποιώντας έναν αισθητήρα θέσης, ο οποίος είναι ένας αισθητήρας Hall (ο οποίος λειτουργεί σύμφωνα με την αρχή του φαινομένου Hall). Οι περισσότεροι κινητήρες BLDC χρησιμοποιούν τρεις αισθητήρες Hall που είναι ενσωματωμένοι στον στάτορα για να ανιχνεύσουν τη θέση του ρότορα.
Η έξοδος του αισθητήρα χωλ θα είναι υψηλή ή χαμηλή, ανάλογα με το αν ο βόρειος πόλος του ρότορα είναι νότιος ή κοντά στον βόρειο πόλο. Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα των τριών αισθητήρων, μπορεί να προσδιοριστεί η ακριβής σειρά ενεργοποίησης.