Mis on alalisvoolu mootor

Kaasaegses tööstuses ja elus, kuigi me ei näe mootoreid, tegeleme nendega iga päev ning DC Motors on kõige klassikalisem ja tavalisem. Olenemata sellest, kas see on teie kodune elektrifänn, laste mänguasjad, autode klaasipuhastid või isegi automatiseeritud robotkäe taga asuv energiaallikas, võib seda juhtida alalisvoolu mootor.

 

Mis on alalisvoolu mootor? Lihtsamalt öeldes on see seade, mis teisendab alalisvoolu elektrienergia mehaaniliseks energiaks. Ehkki alalisvoolumootorite ajalugu on jõudnud 19. sajandist, pole seda ajad kõrvaldanud. Selle asemel on see jätkuvalt aktiivne väikeste draivide ja ülitäpse juhtimise valdkonnas. Elektroonilise juhtimistehnoloogia väljatöötamisel on alalisvoolumootorite tüübid pidevalt rikastatud, näiteks harjatud alalisvoolumootorid, harjadeta alalisvoolu mootorid, südamikuvaba DC mootorid, käigumootorid jne. Erinevad stsenaariumide ja seadmete jaoks sobivad erinevad tüübid.

 

Selles artiklis võtame teid läbi põhimõtted, struktuurid ja klassifikatsioonid, et mõista DC -mootorite töömehhanismi ja rakenduse stsenaariume, aidates teil selle olulise elektromehaanilise tootega kiiresti alustada.

 

 

Kuidas DC mootorid töötavad: Kuidas tekitavad magnetväljad ja voolud pöörlemist?

Alalisvoolu mootori tööpõhimõtte mõistmiseks võime selle kokku võtta ühe lausega: voolu voolab läbi traadi, traadile jõustatakse magnetväljal jõud, aidates sellega rootori pöörlemiseks.

 

Teisisõnu, alalisvoolu mootor on nagu "energia muundamise tehas": see võtab toiteallikast DC -toite ja genereerib seejärel magnetvälja toimimisel sisemise armatuuri abil elektromagnetilise pöördemomendi, aidates sellega mehaanilise osa pöörlemiseks.

 

Tööpõhimõte skeem

 

Miks see saab pöörata? Põhimõte pärineb tegelikult "vasakpoolsest reeglist"

Kui vool läbib traadi magnetväljal, allutatakse juhtmele voolu ja magnetvälja suunaga risti. See on kuulus "Ampere Force". Jõusuundi määramiseks võite kasutada vasakpoolset reeglit.

 

DC -mootoris toimib see jõud mitmel armatuuri mähisel, muutes lõpuks pidevaks pöörlemisjõuks.

 

Kommutaator: pideva pöörlemise võti

Kuid probleem on: kui mähis hoiab magnetväljal alati ühte suunda, peatub mootor pärast poole pöörde pärast. Selle probleemi lahendamiseks lisatakse alalisvoolu mootorile väga kriitiline seade.

 

Kommutaator vahetab armatuuri pöörlemise ajal pidevalt voolu suuna, nii et mähis sunnitakse alati magnetväljas samas suunas, saavutades sellega pideva pöörlemise.

 

See lihtne ja tõhus struktuur on üks olulisi põhjuseid, miks DC mootoreid laialdaselt kasutatakse. Kui soovite rohkem teada saada: miks tekitavad praegune ja magnetväli pöördemomenti? Kuidas kommutaator tegelikult kommutatsiooni saavutab? Kuidas saavutab armatuuri jõu protsess pideva väljundi? Siis saate seda artiklit lugeda "DC mootorite tööpõhimõte: magnetvälja ja voolu imeline kombinatsioon"

 

 

Millest on tehtud alalisvoolu mootor? Las ma näitan teile põhikomponente

Ehkki alalisvoolumootoreid (näiteks harjatud, harjata, püsiv magnet jne) on palju, on nende põhistruktuurid umbes sarnased. Võtame näitena harjatud alalisvoolu mootori, et mõista selle põhikomponente ja funktsioone ükshaaval.

 

1. armatuur: elektrienergia teisendamise peamine tegelane mehaaniliseks energiaks

Armatuur on mootori pöörlev osa, mis koosneb tavaliselt rauast südamikust, mille ümber on vasktraadi haav. See asetatakse mähisele ja kui alalisvool läbib armatuuri, genereerib see magnetvälja toimimise all pöördemomendi, ajades mootori pöörlema.

 

Armatuur on nii "väljundvõimsuse ots" kui ka elektromagnetilise jõu otsene kandja. Selle disain mõjutab mootori tõhusust ja jõudlust.

 

2. kommutaator: "lüliti", mis võimaldab pidevat pöörlemist

Kommutaator on seade, mis ühendab armatuuri ja harjasid, tavaliselt segmenteeritud vaskrõngast. Selle funktsioon on voolu suuna automaatselt vahetada armatuuri pöörlemisel, hoides armatuuri pidevalt pöörledes. See on harjatud mootorites asendamatu komponent.

 

3. pintsel: juhtiv sild

Pintsel on võtmekomponent, mis tutvustab direktsioonivoolu välisest toiteallikast armatuuri mähisesse. Tavalised materjalid on grafiit- või metall-grafiidi komposiidid. See kontaktib ja libiseb kommutaatoriga, võimaldades voolu pöörlevasse armatuuri stabiilselt toimetada.

 

Tuleb märkida, et pintslid kannavad osi ja kuluvad pärast pikaajalist kasutamist. Need tuleb regulaarselt välja vahetada, mis on ka pintsli mootori hoolduse oluline osa.

 

4. Staktor: staatiline osa, mis genereerib magnetvälja

Staktor on mootori statsionaarne osa, mis vastutab armatuuri jaoks pideva magnetvälja pakkumise eest. Staatoril võib olla püsiv magnet (st püsimagnet alalisvoolu mootor) või toitega mähis (st ergastus alalisvoolu mootor). Seda saab jagada erinevat tüüpi vastavalt magnetvälja genereerimise erinevatele viisidele.

 

5. eluase ja laagrid: struktuur ja tugi

Mootori korpusel mängib peamiselt kaitse- ja fikseerivat rolli, samas kui sisemine laager tagab armatuuri sujuva ja madala hõõrdumisega pöörlemise, mis on põhistruktuur mootori elu ja stabiilsuse tagamiseks.

 

Kokkuvõte: DC -mootori põhstruktuur hõlmab: armatuuri, kommutaatorit, pintsleid, staatori, laagreid jne. Need komponendid töötavad koos elektrienergia muundamise lõpetamiseks mehaaniliseks energiaks, mis on garantii mootori tõhusaks toimimiseks.

 

 

Kui paljud inimesed saavad kõigepealt alalisvoolu mootoriga tuttavaks, võivad nad arvata, et see on lihtsalt väike mootor, mida saab sisse lülitada. Kuid tegelikult saab alalisvoolu mootoreid klassifitseerida mitmest mõõtmest, näiteks kommutatsioonimeetod, magnetvälja allikas, mähise struktuur jne. Järgnevad on kolm kõige levinumat klassifitseerimismeetodit:

 

Kommutatsioonimeetodi järgi:

Harjatud alalisvoolumootor

See on kõige klassikalisem alalisvoolumootor, lihtsa struktuuri ja odavate kuludega. See lülitab voolu suuna pintsli ja kommutaatori vahelise mehaanilise kontakti kaudu, et säilitada mootori pidev pöörlemine.

 

Eelised: lihtne struktuur, hõlpsasti kontrollitav, odavad, sobivad mänguasjadele, väikestele seadmetele jne.

 

Puudused: pintsleid on lihtne kanda, lühike eluiga, valju töö müra, sagedane hooldus.

 

Harjadeta alalisvoolu mootor

Harjadeta mootor välistab pintslid ja kommutaatori ning kasutab kommuteerimiseks elektroonilist juhtimissüsteemi, mis muudab selle tõhusamaks ja pikema eluiga.

 

Eelised: kõrge efektiivsus ja vaikus, pikk eluiga, põhimõtteliselt hooldusvaba, sobib keskmise ja kõrgpunkti seadmete jaoks, näiteks droonid ja elektrilised tööriistad.

 

Puudused: nõuab spetsiaalset kontrollerit, kõrget kulu, keerulist juhtimissüsteemi

 

Magnetvälja allika järgi:

Püsimagnet alalisvoolu mootor (PMDC mootor)

Magnetvälja genereerimiseks kasutatakse välja mähise asendamiseks püsimagneteid. Neil on kompaktne struktuur ja kiire reageerimine. Neid kasutatakse tavaliselt elektrisõidukites, automaatsetes ustel, robotites jne. Neid saab kas harjata või harjadeta mootoreid.

 

Eelised: lihtne struktuur, väike suurus, kõrge efektiivsus, kiire dünaamiline reageerimine

 

Puudused: magnetvälja tugevust ei saa reguleerida ja võimsuse ülemist piirmäära piirab magnetmaterjal.

 

Erutatud alalisvoolu mootor

Magnetväli genereeritakse elektromagnetilise mähise (ergastuse mähise) abil, mida saab jagada seeria ergastuseks, paralleelseks ergastuseks, liit ergastuseks jne.

 

Eelised: reguleeritav magnetväli, tugev pöördemoment, sobib suure võimsuse tingimuste jaoks

 

Puudused: keeruline struktuur, raskesti kontrollitav, suhteliselt suur suurus

 

Vastavalt mähise struktuurile või toiteallika faaside arvule (enamasti kasutatud harjadeta mootorite jaoks):

Mootori "faasinumber" viitab kanalite arvule, mille kaudu vool läbib mähise. Tavaliste tüüpide hulka kuuluvad ühefaasilised, kahefaasilised ja kolmefaasilised. See klassifikatsioon on eriti oluline harjadeta alalisvoolumootorites (BLDCS), kuna erinevatel faasinumbritel mõjutab märkimisväärselt mootori töö stabiilsust, juhtimismeetodeid ja rakendusalasid.

 

Ühefaasiline harjadeta alalisvoolu mootor

Ühefaasiliste mootoritega on kõige lihtsam struktuur ja tavaliselt vajavad kontrollimiseks ainult kahte juhtmet. Ajamiskeemil on madalad kulud, seetõttu kasutatakse neid sageli madala jõudlusastmega mikroseadmetes.

Eelised: lihtsaim struktuur, odavad, sobivad madala pöördemomendi rakenduste jaoks, näiteks väikesed ventilaatorid ja kaasaskantavad seadmed

 

Puudused: suured pöördemomendi kõikumised, mitte nii siledad kui mitmefaasilised mootorid

 

Kahefaasiline harjadeta alalisvoolu mootor

See on keerulisem kui ühefaasiline, tavaliselt kasutab nelja- või kuuejuhtmelist struktuuri ja on kontrolli all paindlikum. See sarnaneb astmelise mootori struktuuriga, kuid ajamimeetod on erinev.

Eelised: kompaktne struktuur, stabiilne töö, mida tavaliselt kasutatakse mikroseadmetes ja meditsiiniinstrumentides

 

Puudused: võrreldes kolmefaasiliste mootoritega on endiselt teatud pöördemomendi kõikumine

 

Kolmefaasiline harjadeta alalisvoolumootor

See on turul kõige tavapärasem ja kõige paremini toimivam harjadeta mootorstruktuur, sujuva töö ja pideva pöördemomendiga ning seda kasutatakse laialdaselt erinevates keskpaigas ja kõrged rakendustes.

Eelised: pidev pöördemoment, kõrge efektiivsus, vaikne töö, see on kõige tavalisem harjadeta mootor, mida kasutatakse laialdaselt elektrisõidukites, elektririistades, droonides jne.

 

Puudused: juhtimissüsteem on keeruline ja hind on suhteliselt kõrge

 

Erinevad klassifitseerimismeetodid näitavad peamisi erinevusi mootori struktuuris, jõudluses ja rakenduses. Väärib märkimist, et need klassifikatsioonid ei ole üksteist välistavad. Näiteks võib mootor olla kolmefaasiline harjadeta püsimagnet alalisvoolu mootor, mis vastab kõigile kolmele klassifikatsiooni mõõtmele. Nende põhitõdede mõistmine aitab järgnevatel valiku- ja taotlusotsustel.

 

 

Kaasaegse inseneri ja elus on DC mootorid kõikjal. Lihtsa kontrolli, kiire reageerimise ja mitmekesiste struktuuride eelistega kasutatakse DC mootoreid laialdaselt erinevates toodetes ja süsteemides. Alates leibkonnaseadmetest kuni tööstusautomaatikani, droonide ja meditsiiniseadmeteni, mis on DC Motors "võimaldama" kõike.

 

Järgnevalt on toodud mitu tüüpilist rakenduse stsenaariumi, mis on jagatud tööstuse või funktsiooniga:

1. Koduseadmed ja igapäevased elektroonikaseadmed

DC mootorid on kõige tavalisemad väikestes leibkonnaseadmetes. Need on kompaktsed ja vaiksed, sobivad rakenduste jaoks, mis nõuavad madalat pinget, madalat müra ja odavaid kulusid.

 

Tolmuimejad, föönid, segud (kiire, hea stabiilsus)

 

Elektrilised hambaharjad, elektrilised hambad (kasutades harjatud või südamikuta mootoreid)

 

Elektrilised kardinad, elektriukse lukud (madalpinge, väikese energiatarbimise rakendused)

 

Levinud tüübid: harjatud mootor, südamikuta mootor, väike harjadeta alalisvoolu mootor

 

2. mänguasjad, mudelid ja meelelahutuselektroonika

Alates kaugjuhtimispuldidest kuni droonideni mängivad DC Motors võtmerolli. Selliste stseenide põhinõuded on kiire, kiire reageerimine, kerge raskus ja kompaktsus.

 

Kaugjuhtimispuldid ja õhusõidukid (kasutades pintslevate mootorite kasutamist kiiruse ja vastupidavuse suurendamiseks)

 

Robotid, robotrelvad (kodeerija alalisvoolumootorid, mis vajavad täpset kontrolli)

 

Levinud tüübid: harjadeta alalisvoolu mootor, alalisvoolu mootor koos kooderiga, südamikuta mootor

 

3. tööstusautomaatika ja mehaaniline ajam

Mootorite jõudlusnõuded tööstuskeskkonnas on kõrgemad ja neil peavad olema sellised omadused nagu kõrge pöördemoment, tugev juhitavus ja pikk eluiga.

 

Automatiseeritud tootmisliin (alalisvoolu servomootor, kooderi tagasiside süsteem)

 

Seadmed, elektrivarras (püsiv magnet alalisvoolu mootor, käigumootori kombinatsioon)

 

CNC tööpinkide (ülitäpse harjata alalisvoolu mootorid)

 

Levinud tüübid: servo alalisvoolu mootor, kõrge pöördemomendi alalisvoolu mootor, mootor redutseerimisvarustusega

 

4. transport ja roheline reisimine

Rohelised reisivahendid, nagu elektrilised jalgrattad, elektrisõidukid ja tasakaalurattad, kasutavad põhimõtteliselt alalisvoolu mootoreid oma võimsuse südamikuna, eriti ülitugevusega harjadeta alalisvoolumootoreid.

 

Elektriline jalgratas (harjadeta jaoturmootor)

 

Elektriline tõukeratas (24 V \/ 36 V harjadeta mootor)

 

Nutikas tasakaalustav auto (kõrge pöördemomendi alalisvoolu mootor koos juhtimissüsteemiga)

 

Tavalised tüübid: jaoturi harjadeta mootor, 48 V harjadeta mootor, suure efektiivse alalisvoolu mootor

 

5. meditsiiniseadmed ja täpsusseadmed

DC -mootoreid, eriti südamikuid ja servomootoreid, kasutatakse laialdaselt ka meditsiiniseadmete väljal, millel on äärmiselt kõrged müra, mahu ja reageerimise kiiruse nõuded.

 

Infusioonipump, mikroventilaator (südamikuta mootor, tundlik vastus)

 

Elektrilised kirurgilised instrumendid (suur kiirus, madal müraharjadeta mootor)

 

Oftalmoloogiline läbivaatusseadmed (ülimadala vibratsiooni servomootor)

 

Levinud tüübid: südamikuta alalisvoolumootorid, väikesed servo alalisvoolu mootorid, harjadeta mootorid

 

DC mootorid on meie elus ja tööstussüsteemides sügavalt kinnistunud nende paindliku struktuuri, lihtsa kontrolli ja kiire reageerimise tõttu. Lastemänguasjadest kuni kõrgete meditsiiniseadmeteni, alates automatiseeritud tootmisliinidest kuni elektrireisitööriistadeni, sõltuvad kõik DC-mootoritele draivi ja intelligentsuse saavutamiseks.

 

Erinevatel rakendusstsenaariumidel on alalisvoolumootorite pingetasemel erinevad nõuded. Kas soovite teada, kuidas valida vastavalt vajadustele 12 V, 24V, 36V või 48V? Võite viidata meie "DC mootoripinge taseme analüüsijuhend".