Что такое BLDC двигатель?

Для работы любого кухонного устройства требуются усилия — раньше они были механическими, то есть люди все делали руками, сейчас за них это делает электрический мотор. Суть любого мотора можно свести к следующему: преобразование электрического тока из сети в механическое действие, например, вращение. Так как в итоге электричество заставляет что-то двигаться, другое название этого механизма — двигатель. В блендерах двигаться должны лопасти-ножи, для измельчения и взбивания продуктов внутри. И двигаться их заставляет тоже мотор.

Но двигатели постоянно совершенствуются: растет их мощность, снижается энергопотребление и производимый уровень шума, повышается долговечность… Моторы даже одной мощности могут сильно различаться по другим характеристикам: уступать или, наоборот, превосходить своих собратьев.

На сегодняшний день во многих электроприборах (особенно более высокого класса) используется более современный тип двигателя. Он называется BLDC мотор (brushless direct current electric motor): если переводить напрямую — бесщеточный (бесколлекторный) двигатель постоянного тока. В русскоязычных источниках имеет название «вентильный двигатель». Этот тип механизма считается не просто более современным и занимающим меньше места в приборе, но и более производительным, безопасным и долговечным. 

Такой тип двигателя для своих блендеров выбрала и компания Joyoung: несмотря на чуть более высокую стоимость, чем другие, менее современные механизмы — именно для повышения качества работы и долговечности своих устройств. Более того, инженеры компании пошли дальше и разработали уникальный BLDC двигатель мощностью 1300 Вт, на который впоследствие был оформлен патент.

Как устроен BLDC двигатель

Основные элементы BLDC двигателя

Что такого необычного скрыто внутри BLDC двигателя, как устроен этот механизм и что делает его лучше других? Дальше будет раздел технических терминов и понятий, постараемся объяснить вам максимально просто.

BLDC мотор, как и обычный, имеет ротор — или часть, которая движется, и статор — то есть неподвижную часть. Кроме того, имеется управляющий контроллер, направляющий ток на ту или иную часть катушек статора, для создания разницы полюсов и, как следствие, движения. Также на катушках размещаются датчики контроля угла положения ротора.

Ротор

BLDC двигатель бывает со внешним и внутренним ротором

Так называется часть мотора, которая находится в движении. В конструкции BLDC двигателя ротор представляет собой постоянные магниты. Постоянные — значит не зависящие от наличия электрического тока, то есть обычные, привычные нам магниты. 

В зависимости от того, насколько высокие мощность и скорость требуются, таких магнитов может быть от двух до шестнадцати пар. При этом зависимость количества оборотов обратная: чем меньше пар магнитов, тем она выше и наоборот. Располагаются магниты с чередованием полюсов. Это необходимо для усиления эффекта отталкивания. 

Статор

Статор BLDC двигателя

Состоит из корпуса, внутри которого в пазах уложена медная обмотка. Собственно, электричество в BLDC механизмах подается именно на эти катушки.  Проходя сквозь них, электрический ток создает так называемое вращающееся магнитное поле.

Разные полюсы двух полей отталкиваются друг от друга, заставляя ротор вращаться. Уже он, в свою очередь, передает крутящий момент на закрепленный элемент и далее. Например, к лопастям блендера.

Контроллер управляет подачей тока на разные катушки, чтобы корректно и вовремя создавать магнитное поле. Датчики «помогают» контроллеру, передавая ему положение ротора в пространстве. Благодаря этому управление понимает, какие катушки необходимо активировать в настоящий момент.

Принцип работы BLDC мотора

Бесщеточный BLDC двигатель

У каждого двигателя есть неподвижная часть — то, что зафиксировано внутри корпуса, и часть, которая движется, обычно она расположена в центре. Если мы говорим о двигателях более ранней разработки, они имели коллектор и щетки, закрепленные на нем. Коллектор принимает электричество из сети и передает его на щетки, которые совместно с обмоткой на них превращаются в магнит. 

На неподвижной части же изначально закреплены магниты. В итоге, противоположные полюса магнитов подвижной части  и внутренних отталкиваются друг от друга, вынуждая центральную часть вращаться.

BLDC является бесщеточным двигателем постоянного тока, и, как следует из названия, не имеет щеток. Нет у него и коллектора. Устройство организовано словно наоборот: катушки размещены по диаметру корпуса, а центральная часть содержит постоянные магниты. Принцип работы очень схож, но более сложен, а главное, доработан таким образом, чтобы устранить трение коллектора о конструкцию щеток.

При этом конструкция может быть двух типов. В первом случае, наиболее часто встречающимся, ротор размещается привычно в центре, а статор — вокруг. Такой тип называется Inrunner, то есть «бег внутри». Второй вариант подразумевает, что ротором становятся как раз магниты, размещенные по всему диаметру корпуса. Именно они движутся по кругу, центральная же часть с катушками остается неподвижной. Такой типа называется Outrunner, и может вращать, например, барабаны стиральных машин.

Преимущества и недостатки BLDC двигателей

Пожалуй, очевиднее всего начать сравнение с моторами более ранней конструкции — с коллектором и щетками. Ключевое здесь то, что при движении щетки постоянно контактируют с коллектором. А это приводит сразу к целому ряду неприятных последствий:

• появление искр — а это опасность выхода механизма из строя,

• постоянное трение, а значит изнашивание,

• снижение эффективности.

В этом плане у BLDC двигателей сплошные преимущества, так как нет щеток и того самого трения.

Параметр	Универсальный коллекторный двигатель	BLDC двигатель
Энергоемкость	Высокая	Ниже, при работе от аккумуляторов выше длительность
Износ	Происходит быстрее	Происходит медленнее, что особенно важно при частом использовании прибора
Безопасность	Создает искры, особенно на высоких скоростях. Высокий риск возгорания	Отсутствие факторов опасности
Скорость	Трение щеток и коллектора снижает возможные скорости вращения	Отсутствие трения и высокоточное управление с помощью электроники позволяет выдавать более высокую скорость вращения
Мощность	Наблюдаются потери электроэнергии, вызываемые трением	Более эффективное использование энергии, без потерь
Шум	Трение щеток о коллектор создает дополнительный шум	Более тихий в работе

Коллекторный и бесколлекторный двигатели работают от постоянного тока. Кроме того  в приборах, в том числе и бытовых, могут использоваться моторы с питанием от переменного тока. Такие механизмы могут работать с вращением ротора синхронно с электрическим магнитным полем, либо асинхронно.

Но какими бы идеальными ни казались BLDC двигатели, у них все же есть свои недостатки. Которые, впрочем, вполне логично происходят из их устройства. Во-первых, это более сложный и дорогостоящий ремонт. Эти моторы намного долговечнее, чем коллекторные. Но если в последних щетки порой можно заменить самостоятельно, BLDC могут починить только профессионалы. К тому же, чаще из строя выходит контроллер, то есть электроника, которую чаще приходится заменять, а не ремонтировать.

Во-вторых, в итоге BLDC двигатели обходятся и производителю, и, как следствие, конечному потребителю, несколько дороже. Все дело в более сложном устройстве механизма, а также в контроллере и датчиках, необходимых для его корректной работы.

Где используются

Недостатки BLDC двигателей не позволяют им покорить мир полностью, во всех возможных устройствах. Но несмотря на это сфера их применения чрезвычайно широка.

1. Моторы постоянного тока идеальны для работы от аккумуляторов, поэтому они массово используются при производстве строительного инструмента. Например, шуруповертов, дрелей, электропил.

2. Отчасти по той же причине, но в том числе благодаря компактным габаритам и повышенной безопасности, BLDC двигатели используют в электрических транспортных средствах: самокатах, моноколесах и других.

3. Используются такие двигатели и в более серьезных транспортных средствах: например, вы можете обнаружить такой механизм под капотом электромобиля или гибрида.

4. Распространены такие моторы в том числе в устройствах на дистанционном управлении: от безобидных игрушечных машин до дронов.

5. BLDC двигатели используются для организации систем отопления и вентиляции, кондиционирования воздуха, в холодильных установках. И речь не только о системах в рамках одного частного дома, но и о промышленных масштабах.

6. BLDC двигатели с низкой мощностью часто применяются для любых вариантов вращения дисков: от виниловых пластинок в граммофонах до жестких дисков компьютера.

И конечно, найти такие моторы можно в огромном количестве различных бытовых приборов. Среди самых распространенных: стиральные и сушильные машины, фены и стайлеры, пылесосы, блендеры и электрические щетки.

BLDC мотор дает блендерам Joyoung бесценные преимущества. Это и отличная мощность и  производительность, и безопасность наивысшего уровня, и долговечность, несмотря на ежедневное, постоянное использование устройства и двигателя. И еще одно критически важно отличие от других устройств — невероятно низкий уровень шума.

Попробуйте сами — и вы удивитесь, насколько качественно техника от Joyoung изменит вашу жизнь!