Бесколлекторный двигатель (BLDC, brushless DC) — это электродвигатель постоянного тока без щёток и коллектора. В обычном (коллекторном) двигателе ток к вращающимся обмоткам подаётся через скользящие щётки, которые искрят и изнашиваются. В BLDC этого узла нет: обмотки расположены неподвижно на статоре, ротор несёт постоянные магниты, а переключением тока управляет электроника. В робототехнике бесколлекторные двигатели — один из основных типов приводов, особенно там, где важны надёжность, ресурс и точность.

Работает BLDC так: электронный блок управления (регулятор, ESC) в нужной последовательности подаёт напряжение на обмотки статора, создавая вращающееся магнитное поле, за которым следует магнитный ротор. Чтобы переключать обмотки в такт вращению, система должна знать положение ротора — его определяют либо датчиками Холла, либо по обратной ЭДС. Фактически BLDC без электроники неработоспособен, зато с ней он точно управляем.

Почему бесколлекторные двигатели так популярны в роботах:

  • Высокий КПД и ресурс — нет трения и износа щёток, двигатель служит дольше и меньше греется.
  • Большой момент при компактных размерах и малом весе — важно для подвижных узлов и летающих роботов.
  • Точное управление скоростью и положением — в связке с энкодером и регулятором.
  • Отсутствие искрения и радиопомех — можно работать в сложных и запылённых средах.

Главный минус — необходимость сравнительно сложного и недешёвого электронного регулятора; без него двигатель просто не запустится.

Применяют BLDC очень широко: в приводах колёс мобильных роботов и AGV, в моторах дронов и квадрокоптеров, в суставах манипуляторов (часто в связке с редуктором), в сервоприводах, в приводах станков. По сути современная точная и энергоэффективная робототехника во многом построена именно на бесколлекторных двигателях.

Источники:

  1. Бесколлекторные (BLDC) электродвигатели // Purelogic. URL:https://purelogic.ru/news/beskollektornye-bldc-elektrodvigateli/
  2. Бесколлекторные двигатели постоянного тока // Elec.ru. URL:https://www.elec.ru/publications/promyshlennoe-oborudovanie/9841/
  3. Бесколлекторные двигатели и регуляторы // COEX Clover (GitHub). URL:https://github.com/CopterExpress/clover/blob/master/docs/ru/lesson5.md