Skip to Content

Documentation

Silniki elektryczne* 

Podsumowanie: DC, BLDC, PMSM, silniki w kołach, krzywe momentu/obrotów/sprawności.

1) Szybki przegląd i ewolucja

  • Wczoraj: silniki DC ze szczotkami (łatwe w sterowaniu, konserwacja szczotek/komutatora, umiarkowana sprawność).
  • Dziś: BLDC/PMSM (bezszczotkowe) dzięki przystępnym cenowo kontrolerom elektronicznym → wyższa sprawność, mniej konserwacji, lepsza gęstość mocy.
  • Silnik w kole: integruje silnik + przekładnię + czasami hamulec; kompaktowy dla pojazdów/narzędzi terenowych.

2) Skład BLDC/PMSM i rola kontrolera

  • Stator uzwojony (generuje pole wirujące), rotor z magnesami trwałymi.
  • Czujniki: Hall/enkoder (pozycja/prędkość) w zależności od wymaganej precyzji.
  • Kontroler (falownik): przekształca 48–51,2 V DC na sterowane fazy AC (PWM), zarządza momentem/prędkością, ogranicza prąd, chroni silnik, dostarcza telemetrię.
  • Konieczność: niemożliwe jest prawidłowe wykorzystanie BLDC/PMSM bez odpowiedniego kontrolera (krzywe, limity, rampy).

3) Zalety / wady w porównaniu z silnikami spalinowymi / hydraulicznymi

  • BLDC vs spalinowe: + Wysoka sprawność, natychmiastowy start, zerowa emisja lokalna, zredukowany hałas, ograniczona konserwacja. − Autonomia związana z baterią, konieczne zarządzanie elektroniczne.
  • BLDC vs hydrauliczne: + Często lepsza sprawność, precyzja sterowania, czystość. − Wysoki moment obrotowy, ale wrażliwość na przegrzanie, IP/szczelność do dopracowania.
  • Zaleta hydrauliki: wysoki moment przy bardzo niskiej prędkości bez przekładni, odporność na wstrząsy; konieczność konserwacji układu i ryzyko wycieków.
  • Dodatkowe zalety BLDC: bardzo precyzyjne sterowanie (prędkość, moment, rampy, limity), wbudowana telemetria (prąd, temperatura, prędkość), łatwe przesyłanie danych → uproszczona robotyzacja i nadzór.

4) Przekładnie i kinematyka (niska prędkość, wysoki moment)

  • Przy niskiej prędkości i wysokim momencie użyj przekładni: zwiększa moment na kole/wałku wyjściowym i zmniejsza prędkość.
  • Przełożenie R ≈ n_silnika / n_wyjściowe. Moment wyjściowy ≈ Moment silnika × R × η_trans.
  • Przypadek silnika w kole: przekładnia przenosi obciążenie, zmniejsza i upraszcza integrację (uwaga na obciążenia promieniowe/osiowe i wymiarowanie łożysk).
  • Zalecany hamulec na brak prądu: utrzymanie mechaniczne przy braku zasilania (hamulec sprężynowy), zwalniany tylko pod napięciem przez elektromagnes → bezpieczeństwo na postoju i na pochyłości.

5) Sprawność i straty → chłodzenie

  • Straty miedziane (I²R), straty żelazne (histereza/Foucault), straty mechaniczne (łożyska/wentylacja), straty w kontrolerze.
  • Typowa sprawność całkowita układu: 0,65–0,9 w zależności od wymiarowania, jakości transmisji i punktu pracy.
  • Chłodzenie: wymuszone powietrze lub przewodzenie do ramy; unikać długotrwałej pracy powyżej nominalnego prądu stałego.
  • Kontroler: generuje ciepło (MOSFET, diody, szyna DC). Zapewnij dedykowane odprowadzanie ciepła: montaż na radiatorze/ramie z płaską powierzchnią i pastą termiczną, cyrkulacja powietrza, uwaga na IP, które zmniejsza odprowadzanie. Uwzględnij obniżenie termiczne (derating) i unikaj montażu na powierzchniach izolacyjnych (pianka) bez drogi cieplnej.

6) Krzywa momentu/prędkości (przypadek uproszczony BLDC)

  • Strefa o prawie stałym momencie (ograniczony prąd): C ≈ C_nom do prędkości przejściowej.
  • Strefa o prawie stałej mocy: C maleje w miarę wzrostu prędkości (dostępne napięcie / SEM).
  • Zastosowanie praktyczne: wybierz przełożenie, aby pozostać w efektywnej strefie (wystarczający moment bez nadprądu), zwłaszcza przy starcie/na pochyłości.

8) Konserwacja i szybka diagnostyka

  • Konserwacja: sprawdź złącza, dokręcenie, kable, czystość; monitoruj nietypowe dźwięki, nagrzewanie, luz mechaniczny.
  • Diagnostyka: przez kontroler (kody błędów, temperatura, prąd), multimetr/szczypce amperometryczne; testuj czujniki Hall/enkoder w przypadku utraty synchronizacji.

Szybka lista kontrolna

  • Przełożenie zdefiniowane na podstawie potrzeby (C, n)
  • Prąd stały/szczytowy kompatybilny z silnikiem + kontrolerem
  • Chłodzenie i IP zgodne z użytkowaniem w terenie
  • Kable/złącza dokręcone i dostosowane do prądu


Aby dowiedzieć się więcej:


*: Informacje techniczne przedstawione w tym artykule są podane wyłącznie w celach informacyjnych. Nie zastępują one oficjalnych instrukcji producentów. Przed instalacją, obsługą lub użytkowaniem należy zapoznać się z dokumentacją produktu i przestrzegać zasad bezpieczeństwa. Strona Torque.works nie ponosi odpowiedzialności za niewłaściwe użycie lub błędną interpretację dostarczonych informacji.