Fırçasız DC Servo Motor Brushless DC Servo Motor Nasıl Çalışır? DC Servo Motor Çeşitleri
Fırçasız DC motoru, komütasyon (commutation) akım düzenleme işlemini mekanik olarak değil elektronik olarak sağlayan bir motor çeşididir. Brushless (fırçasız) motorlarda fırça ve kollektör bulunmaz bu yüzden bu motorlara fırçasız denir. Fırçasız doğru akım (DA) motorlarında fırça-kollektör düzeneğinin görevini elektronik bir denetleyici üstlenir. Fırçasız (Brushless) BLDC motor, teknolojinin gelişmesi ile robotik alanda da kullanılmaya başlanmıştır. Yeni bir tip motor olmalarına karşın her ortamda karşılaşmak mümkündür. (Fırçasız) Brushless DC’nin kısaltması BLDC olarak da yazılır.
Fırçasız DC motor, fırçalanmış bir DC motorun yükseltilmiş bir versiyonudur. Fırçaların olmaması, BLDC motorlara yüksek hızda dönme ve artan verimlilik sağlar. Yapısından dolayı fırçasız motorlar daha yüksek tork ve devir sayılarına rahatlıkla ulaşabilirler ve hafiftirler.
Brushless DC Servo Motor Nasıl Çalışır?
BLDC Motorların öne çıkan özellikleri: İki ana parçaya sahiptir rotor ve statör. Brushless DC motor çalışma prensibi fırçalı DC motor ile aynıdır. Aralarındaki tek fark motorun gövdesinde bobinlerin, rotorda ise sabit mıknatısların bulunmasıdır. Yani rotor üzerinde daimi magnet ve statör üzerinde sargıları bulunur. Statör bobinleri rotoru çevreleyecek şekilde yerleştirilmiştir. Brushless DC servo motorda rotor ve statörün yeri değişmiştir. Elektronik komütasyon (commutation) akım düzenleme tekniği ile bobinler uygun zamanlama ile enerji verildiğinde rotor dönmeye başlar.
Avantajı;
Kollektör ve fırça sisteminin kalkması, bundan dolayı sürtünmeden ve kollektör-fırça ikilisinin meydana getirdiği dirençten dolayı meydana gelen elektrik / mekanik kayıpları ortadan kalkmış olur. Bu tasarım, mekanik olarak kontrolü yapılmadığından bobinlerin sayıları arttırılmasına izin verdiği için, bu motorlardan yüksek tork alınabilir.
Dezavantajı;
Kollektörün yerini elektronik bir devre almıştır. Yani motorun çalışması için ek donanımlara ihtiyaç vardır. Fırça – kollektör sistemiyle kolayca elde edilen bobinler sıralı enerjilendirilme işlemi elektronik devrelerin yardımı ile yapılmalıdır. Bu da motor kullanacak kişilere ek masraf getirir. Aynı güçte olan bir motora kıyasla daha hafif olması, daha küçük, sağlıklı devir kontrolü yapması ile ek masrafı kaldırır. Buna karşın elektronik sensörlerin kollektör (collector)- fırça (brush) ikilisi kadar hassas olmadıkları için bu motorların kullanım alanını daraltmıştır.
Motor Yapısı
Fırçasız DC motorların yapısı AC senkron motoruna benzemektedir. Rotor tarafından sağlanan manyetik alan ile statör tarafından sağlanan manyetik alan aynı frekansta döner. Harddisk, CD sürücüler gibi elektronik cihazlarda kullanılan fırçasız DC motorlar, 3 fazlıdırlar. Yani statoru 3 ayrı sargıdan meydana gelmektedir. Mikroişlemci soğutma fanlarında kullanılan motorlar ise 2 fazlıdır. Statör sargıları çok fazlı AC motorlar da olduğu gibi sarılır. AC motorlarından farkı, servo motorlarda şaftın yerinin bilinmesi; doğru sargıya doğru zamanda ve doğru yönde enerji verilmesi mutlaka bilinmelidir. Şaftın yerinin bilinmesi için genellikle iki tip sensör kullanılmaktadır. Bu da optik sensör ya da Hall sensörü adı verilen alan etkili sensörlerle sağlanmaktadır.
- Foto (optik) sensör
- Hall effect sensors (Alan etkili sensör)
Hall sensöre manyetik bir araç yaklaştırıldığı zaman çıkışında bir gerilim elde edilir. Elde edilen bu gerilim 1 veya 0 olur. Alan etkili sensör fiyatları pahalıdır. Bu yüzden küçük güçlü uygulamada ve küçük gerilimlerde kullanılmaktadırlar.
Aşağıdaki şekilde görüldüğü gibi ışık kaynağının ışığı şaft miline bağlı özel bir şekilde biçimlendirilmiş bir parçayla kesilmektedir. Bu mekanizmanın yardımı ile uygun transistör uygun zamanda iletken yapılarak uygun bobinden gereken akım geçer.
3 kutuplu bir servo motorun foto sensörlerle çalıştırılmasında devrede üç tane foto transistör, motor arka kapağına 120°aralıklarla yerleştirilir. Kaynaktan gelen ışığı kesen parça motor miline her türlü şartlar altında iki transistörün ışığını kapatacak, yalnızca birine ışık gönderecek şekilde montajı yapılır. Foto transistörlerde kutup sargılarının enerjisini karşılayacak diğer transistörleri iletime geçirir.
Fırçasız DC servo motorlar, Hall sensörlü fırçasız DC motorlardır. Bu motorların özellikleri sessiz çalışması, daha küçük boyutlu olması, bakım gerektirmeyen uzun kullanım ömrüne sahip olmalarıdır. 0.25 HP den 3 HP gücüne kadar olup 320 Volt DC bara geriliminde 1800 RPM lik hız sağlayan bu motorlar zorlu çevre koşullarına karşı dayanıklı ve uygulamada yüksek hız ihtiyaçlarına cevap verebilecek performansa sahip olan motorlardandır.
DC Servo Motor Çeşitlerinden UCS57-180 Kodlu Fırçasız Servo Motor, UCS57-90 Fırçasız Dc Servo Motor, Baldor Motor BSM25 ve BSM33 vb gibi. Brushless motor fiyatları marka, boyut, kaliteye ve dc motor firmalarına göre değişmektedir.