Речиси половина од светската потрошувачка на енергија се троши од мотори, така што високата ефикасност на моторите се нарекува најефикасна мерка за решавање на светските енергетски проблеми.
Општо земено, тоа се однесува на трансформацијата на силата генерирана од струјата што тече во магнетното поле во ротационо дејство, а во широка смисла вклучува и линеарно дејство.Според типот на напојување управувано од моторот, може да се подели на DC мотор и AC мотор.Според принципот на ротација на моторот, може грубо да се подели во следните категории.(освен специјални мотори)
Мотор со наизменична струја Брусен мотор: Широко користениот четкан мотор генерално се нарекува DC мотор.Електродата наречена „четка“ (страна на статорот) и „комутатор“ (страна на арматурата) се секвенцијално контактирани за да се префрли струјата, со што се врши ротирачко дејство.Мотор со еднонасочна струја без четки: Не му требаат четки и комутатори, туку користи функции за префрлување како што се транзистори за да ја префрли струјата и да врши ротација.Степер мотор: Овој мотор работи синхроно со импулсна моќност, па затоа се нарекува и пулсен мотор.Неговата карактеристика е што лесно може да реализира точна операција за позиционирање.Асинхрон мотор: наизменичната струја го тера статорот да произведува ротирачко магнетно поле, што го тера роторот да произведува индуцирана струја и да ротира под неговата интеракција.Мотор со наизменична струја (наизменична струја) Синхрон мотор: наизменичната струја создава ротирачко магнетно поле, а роторот со магнетни полови се ротира поради привлечност.Стапката на ротација е синхронизирана со фреквенцијата на моќност.
За струја, магнетно поле и сила Најпрво, за да го олесниме следното објаснување на принципот на моторот, да ги разгледаме основните закони/правила за струја, магнетно поле и сила.Иако постои чувство на носталгија, лесно е да се заборави ова знаење доколку не користите често магнетни компоненти.
Како се ротира моторот?1) моторот ротира со помош на магнети и магнетна сила.Околу постојан магнет со ротирачко вратило, ① ротирајте го магнетот (за да генерира ротирачко магнетно поле), ② според принципот дека различните полови на полот N и полот S се привлекуваат, а истото ниво се одбива, ③ магнетот со ротирачкото вратило ќе се ротира.
Струјата што тече во жицата предизвикува ротирачко магнетно поле (магнетна сила) околу неа, така што магнетот ротира, што всушност е иста акциона состојба како оваа.
Покрај тоа, кога жицата е намотана во калем, магнетната сила се синтетизира, формирајќи голем флукс на магнетно поле (магнетен флукс), што резултира со N-пол и S-пол.Дополнително, со вметнување на железното јадро во проводникот во облик на серпентина, линиите на магнетното поле стануваат лесни за поминување и можат да генерираат посилна магнетна сила.2) Вистински ротирачки мотор Овде, како практичен метод на ротирачка електрична машина, воведен е методот на производство на ротирачко магнетно поле со користење на трифазна наизменична струја и калем.(Трифазниот AC е сигнал со наизменична струја со фазен интервал од 120.) Калемите намотани околу железното јадро се поделени во три фази, а калемите од U-фазата, калемите од V-фазата и калемите од W-фазата се распоредени во интервали од 120. Калемите со висок напон генерираат N полови, а намотките со низок напон генерираат S полови.Секоја фаза се менува според синусен бран, така што поларитетот (N пол, S пол) генериран од секоја намотка и неговото магнетно поле (магнетна сила) ќе се промени.Во тоа време, само погледнете ги намотките што генерираат N полови и променете ги по редослед на калем U-фаза → калем V-фаза → калем W-фаза → калем U-фаза, со што се ротира.Структура на малиот мотор Следната слика ја прикажува општата структура и споредба на чекорниот мотор, четканиот DC мотор и DC моторот без четка.Основните компоненти на овие мотори се главно намотки, магнети и ротори.Покрај тоа, поради различни типови, тие се поделени на фиксен тип на калем и фиксен тип со магнет.
Овде, магнетот на DC моторот на четката е фиксиран однадвор, а серпентина се ротира однатре.Четката и комутаторот се одговорни за напојување на серпентина и менување на тековната насока.Овде, серпентина на моторот без четки е фиксирана однадвор, а магнетот се ротира однатре.Поради различните типови на мотори, нивните структури се различни дури и ако основните компоненти се исти.Тоа ќе биде детално објаснето во секој дел.Брусен мотор Структура на мотор со четка Следното е изгледот на четканиот DC мотор кој често се користи во моделот и експлодираниот шематски дијаграм на обичниот двополен (два магнети) мотор со три отвори (три калеми).Можеби многу луѓе имаат искуство да го расклопат моторот и да го извадат магнетот.Може да се види дека постојаниот магнет на DC моторот на четката е фиксиран, а серпентина на DC моторот на четката може да ротира околу внатрешниот центар.Фиксната страна се нарекува „статор“, а ротирачката страна се нарекува „ротор“.
Принцип на вртење на моторот на четката ① Ротирајте спротивно од стрелките на часовникот од почетната состојба Калемот А е на врвот, поврзувајќи го напојувањето со четката и нека левата страна е (+), а десната страна (-).Голема струја тече од левата четка до серпентина А низ комутаторот.Ова е структура во која горниот дел (надвор) на серпентина А станува S пол.Бидејќи 1/2 од струјата на серпентина А тече од левата четка до серпентина B и серпентина C во спротивна насока од серпентина А, надворешните страни на серпентина B и серпентина C стануваат слаби N полови (означени со малку помали букви во фигура).Магнетното поле генерирано во овие намотки и одбивноста и привлекувањето на магнетите прават намотките да ротираат спротивно од стрелките на часовникот.② понатамошна ротација спротивно од стрелките на часовникот.Следно, се претпоставува дека десната четка е во контакт со два комутатори во состојба кога серпентина А се ротира спротивно од стрелките на часовникот за 30 степени.Струјата на серпентина А континуирано тече од левата четка кон десната четка, а надворешната страна на серпентина го задржува S полот.Низ серпентина Б тече истата струја како серпентина А, а надворешната страна на серпентина Б станува посилен N-пол.Бидејќи двата краја на серпентина C се краток спој со четки, не тече струја и не се генерира магнетно поле.Дури и во овој случај, ќе биде подложен на сила на ротација спротивно од стрелките на часовникот.Од ③ до ④, горната намотка постојано ја прима силата што се движи налево, а долната намотка постојано ја прима силата што се движи надесно и продолжува да ротира спротивно од стрелките на часовникот.Кога серпентина се ротира на ③ и ④ на секои 30 степени, кога серпентина се наоѓа над централната хоризонтална оска, надворешната страна на серпентина станува S пол;Кога серпентина се наоѓа подолу, таа станува N пол и ова движење се повторува.Со други зборови, горната намотка постојано е подложена на сила која се движи налево, а долната намотка постојано е подложена на сила што се движи надесно (и двете спротивно од стрелките на часовникот).Ова предизвикува роторот секогаш да се ротира спротивно од стрелките на часовникот.Ако напојувањето е поврзано со спротивната лева четка (-) и десната четка (+), во серпентина ќе се генерира магнетно поле со спротивни насоки, така што насоката на силата што се применува на серпентина е исто така спротивна, вртејќи се во насока на стрелките на часовникот. .Дополнително, кога ќе се исклучи напојувањето, роторот на моторот на четката ќе престане да ротира бидејќи нема магнетно поле кое ќе го одржува ротирачкото.Трифазен целобран мотор без четкички Изглед и структура на трифазен целобран мотор без четки
Дијаграм на внатрешна структура и еквивалентно коло на поврзување на серпентина на трифазен целобран мотор без четкички Следен е шематски дијаграм на внатрешната структура и еквивалентен дијаграм на коло на поврзувањето на серпентина.Дијаграмот за внатрешна структура е едноставен пример на 2-полен (2 магнети) мотор со 3 отвори (3 калеми).Слично е на структурата на моторот на четката со ист број на столбови и слотови, но страната на серпентина е фиксирана и магнетот може да ротира.Се разбира, нема четка.Во овој случај, серпентина го прифаќа методот на Y-поврзување, а полупроводничкиот елемент се користи за снабдување со струја на серпентина, а приливот и одливот на струјата се контролираат според положбата на ротирачкиот магнет.Во овој пример, елементот Хол се користи за откривање на положбата на магнетот.Елементот Хол е распореден помеѓу намотките и го детектира генерираниот напон според јачината на магнетното поле и го користи како информација за позицијата.На сликата на моторот со вретено FDD дадена претходно, може да се види и дека има елемент Хол (над серпентина) помеѓу серпентина и серпентина за да се открие позицијата.Елементот Хол е добро познат магнетен сензор.Големината на магнетното поле може да се претвори во големината на напонот, а насоката на магнетното поле може да се претстави со позитивно и негативно.
Принцип на ротација на трифазен целобран мотор без четкички Следно, принципот на ротација на моторот без четки ќе биде објаснет според чекорите ① ~ ⑥.За полесно разбирање, постојаниот магнет овде е поедноставен од кружен во правоаголен.① Во трифазниот калем, нека серпентина 1 се фиксира во насока на часовникот од 12 часот, серпентина 2 е фиксирана во насока 4 часот на часовникот и серпентина 3 е фиксирана во 8. часот насока на часовникот.Нека полот N на 2-полниот постојан магнет е лево, а полот S е надесно, и може да ротира.Струја Io тече во серпентина 1 за да генерира магнетно поле S-пол надвор од серпентина.Струјата Io/2 тече од серпентина 2 и серпентина 3 за да генерира магнетно поле N-пол надвор од серпентина.Кога магнетните полиња на серпентина 2 и серпентина 3 се векторски синтетизирани, се генерира магнетно поле N-пол надолу, што е 0,5 пати поголема од големината на магнетното поле генерирано кога струјата Io поминува низ еден калем и кога се додава на магнетното поле на серпентина 1, станува 1,5 пати.Ова ќе произведе композитно магнетно поле со агол од 90 во однос на постојаниот магнет, така што може да се генерира максимален вртежен момент и постојаниот магнет ротира во насока на стрелките на часовникот.Кога струјата на серпентина 2 се намалува и струјата на серпентина 3 се зголемува според положбата на ротација, добиеното магнетно поле исто така се ротира во насока на стрелките на часовникот, а постојаниот магнет исто така продолжува да ротира.② Кога се ротира за 30 степени, струјата Io се влева во серпентина 1, така што струјата во серпентина 2 е нула, а струјата Io тече надвор од серпентина 3. Надворешната страна на серпентина 1 станува S пол, а надворешната страна на намотката 3 станува N пол.Кога векторите се комбинираат, генерираното магнетно поле е √3(≈1,72) пати повеќе од генерираното кога струјата Io минува низ калем.Ова исто така ќе произведе резултат на магнетно поле под агол од 90 во однос на магнетното поле на постојаниот магнет и ќе се ротира во насока на стрелките на часовникот.Кога приливната струја Io на серпентина 1 е намалена според положбата на ротација, струјата на приливот на серпентина 2 се зголемува од нула, а одливната струја на серпентина 3 се зголемува на Io, добиеното магнетно поле исто така ротира во насока на стрелките на часовникот, а постојаниот магнет продолжува да ротира.Под претпоставка дека секоја фаза на струја е синусоидална, сегашната вредност овде е io× sin (π 3) = io× √ 32. Преку векторската синтеза на магнетното поле, вкупното магнетно поле е (√ 32) 2× 2 = 1,5 пати од магнетно поле генерирано од калем.※.Кога секоја фазна струја е синусен бран, без разлика каде се наоѓа постојаниот магнет, големината на векторското композитно магнетно поле е 1,5 пати од магнетното поле генерирано од калем, а магнетното поле формира агол од 90 степени во однос на магнетното поле на постојаниот магнет.③ Во состојба на продолжување да ротира за 30 степени, струјата Io/2 тече во серпентина 1, струјата Io/2 тече во серпентина 2, а струјата Io тече надвор од серпентина 3. Надворешната страна на серпентина 1 станува S пол , надворешната страна на серпентина 2 станува S пол, а надворешната страна на серпентина 3 станува N пол.Кога векторите се комбинираат, генерираното магнетно поле е 1,5 пати повеќе од она што се генерира кога струјата Io тече низ калем (исто како ①).Овде, синтетичко магнетно поле со агол од 90 степени во однос на магнетното поле на постојаниот магнет исто така ќе се генерира и ќе се ротира во насока на стрелките на часовникот.④～⑥ Ротирај на ист начин како ① ~ ③.На овој начин, ако струјата што тече во серпентина е континуирано префрлена според положбата на постојаниот магнет, постојаниот магнет ќе ротира во фиксна насока.Слично на тоа, ако струјата тече во спротивна насока и синтетичкото магнетно поле е обратно, тоа ќе се ротира спротивно од стрелките на часовникот.Следната слика ја прикажува струјата на секоја намотка во секој чекор од ① до ⑥.Преку горниот вовед, треба да можеме да ја разбереме врската помеѓу тековната промена и ротацијата.stepmotor Степен мотор е еден вид мотор кој може синхроно и прецизно да го контролира аголот на ротација и брзината со импулсен сигнал.Чекорниот мотор се нарекува и „пулсен мотор“.Степениот мотор е широко користен во опремата за која е потребно позиционирање бидејќи може да реализира прецизно позиционирање само преку контрола на отворен круг без користење на сензор за положба.Структура на чекорен мотор (двофазен биполарен) Во примерите на изгледот се дадени појавите на скалите мотори HB (хибридни) и PM (траен магнет).Структурниот дијаграм во средината ја покажува и структурата на HB и PM.Степер мотор е структура со фиксна намотка и ротирачки постојан магнет.Концептуалниот дијаграм на внатрешната структура на чекорниот мотор на десната страна е пример за PM мотор кој користи двофазни (две групи) намотки.Во основниот примерок на структурата на чекорен мотор, серпентина е поставена однадвор, а постојаниот магнет е поставен однатре.Покрај две фази, постојат многу видови на намотки со три фази и пет еднакви фази.Некои чекорни мотори имаат и други различни структури, но со цел да се воведат нивните принципи на работа, овој труд ја дава основната структура на чекорните мотори.Преку овој напис, се надевам дека ќе разберам дека чекорниот мотор во основа ја прифаќа структурата на фиксација на серпентина и ротација на постојан магнет.Основен принцип на работа на чекорен мотор (еднофазна возбуда) Следниве се користат за воведување на основниот принцип на работа на чекорен мотор.① Струјата тече од левата страна на серпентина 1 и излегува од десната страна на серпентина 1. Не дозволувајте струјата да тече низ серпентина 2. Во тоа време, внатрешноста на левата намотка 1 станува N, а внатрешноста на десниот калем 1 станува S.. Затоа, средниот постојан магнет е привлечен од магнетното поле на серпентина 1 и застанува во состојбата на левата страна S и десната страна N.. ② Запрете ја струјата во серпентина 1, така што струјата тече од горната страна на серпентина 2 и тече надвор од долната страна на серпентина 2. Внатрешната страна на горната намотка 2 станува N, а внатрешната страна на долната намотка 2 станува S.. Постојаниот магнет е привлечен од своето магнетно поле и престанува да ротира 90 во насока на стрелките на часовникот.③ Запрете ја струјата во серпентина 2, така што струјата тече од десната страна на серпентина 1 и тече надвор од левата страна на серпентина 1. Внатрешноста на левата серпентина 1 станува S, а внатрешноста на десната намотка 1 станува N.. Постојаниот магнет е привлечен од неговото магнетно поле и се ротира во насока на стрелките на часовникот уште 90 степени за да застане.④ Запрете ја струјата во серпентина 1, така што струјата тече од долната страна на серпентина 2 и тече надвор од горната страна на серпентина 2. Внатрешноста на горната намотка 2 станува S, а внатрешноста на долниот калем 2 станува N.. Постојаниот магнет е привлечен од неговото магнетно поле и се ротира во насока на стрелките на часовникот уште 90 степени за да застане.Чекорниот мотор може да се ротира со префрлување на струјата што тече низ серпентина по горенаведениот редослед од ① до ④ низ електронското коло.Во овој пример, секое дејство на прекинувачот ќе го ротира чекорниот мотор за 90. Дополнително, кога струјата непрекинато тече низ одреден калем, може да ја задржи состојбата на стоп и да направи чекорниот мотор да има вртежен момент на задржување.Патем, ако струјата што тече низ серпентина е обратна, степер моторот може да се ротира во спротивна насока.
