A világ energiafogyasztásának közel felét a motorok fogyasztják, ezért a motorok nagy hatásfoka a világ energiaproblémáinak leghatékonyabb megoldása.
Általánosságban elmondható, hogy a mágneses térben folyó áram által keltett erő forgó hatásúvá alakítását jelenti, és tágabb értelemben a lineáris hatást is magában foglalja.A motor által hajtott tápegység típusa szerint DC motorra és AC motorra osztható.A motor forgás elve szerint nagyjából a következő kategóriákra osztható.(kivéve speciális motorok)
Váltóáramú váltakozó áramú motor Szálcsiszolt motor: A széles körben használt kefés motort általában egyenáramú motornak nevezik.Egy „kefének” nevezett elektróda (az állórész oldala) és egy „kommutátor” (armatúra oldal) egymás után érintkezik az áram átkapcsolása érdekében, ezáltal forgó műveletet hajt végre.Kefe nélküli egyenáramú motor: Nincs szüksége kefékre és kommutátorokra, de kapcsolási funkciókat, például tranzisztorokat használ az áramváltáshoz és a forgatáshoz.Léptetőmotor: Ez a motor szinkronban működik az impulzusteljesítménnyel, ezért impulzusmotornak is nevezik.Jellemzője, hogy könnyen megvalósítható a pontos pozicionálási művelet.Aszinkron motor: A váltakozó áram hatására az állórész forgó mágneses teret hoz létre, ami arra készteti a forgórészt, hogy indukált áramot termeljen, és annak kölcsönhatása alatt forog.AC (váltakozó áramú) motor Szinkron motor: a váltakozó áram forgó mágneses teret hoz létre, a mágneses pólusú rotor pedig vonzás hatására forog.A forgási sebesség szinkronizálva van a teljesítmény frekvenciával.
Áramról, mágneses térről és erőről Mindenekelőtt a motor elvének alábbi magyarázatának megkönnyítése érdekében tekintsük át az áramerősségre, mágneses térre és erőre vonatkozó alapvető törvényeket/szabályokat.Bár van nosztalgia érzése, ezt a tudást könnyű elfelejteni, ha nem használunk gyakran mágneses alkatrészeket.
Hogyan forog a motor?1) a motor mágnesek és mágneses erő segítségével forog.Egy forgó tengelyű állandó mágnes körül ① forgassa el a mágnest (forgó mágneses mező létrehozásához), ② azon elv szerint, hogy az N és az S pólus különböző pólusai vonzzák és azonos szinten taszítják, ③ a mágnest egy forgó tengely fog forogni.
A vezetékben folyó áram forgó mágneses teret (mágneses erőt) idéz elő körülötte, így a mágnes forog, ami tulajdonképpen ugyanaz, mint ez.
Ezen túlmenően, amikor a huzalt tekercsbe tekerik, a mágneses erő szintetizálódik, és nagy mágneses mező fluxust (mágneses fluxust) képez, ami egy N-pólus és egy S-pólus keletkezik.Ezen túlmenően, ha a vasmagot a tekercs alakú vezetőbe helyezzük, a mágneses erővonalak könnyen áthaladnak, és erősebb mágneses erőt generálhatnak.2) Aktuális forgó motor Itt, mint az elektromos gép forgatásának gyakorlati módszere, bemutatásra kerül a forgó mágneses tér háromfázisú váltakozó áramú és tekercs felhasználásával történő előállításának módszere.(A háromfázisú váltakozó áramú váltóáramú jel 120-as fázisintervallumú.) A vasmag köré tekercselt tekercseket három fázisra osztják, és U-fázisú tekercseket, V-fázisú tekercseket és W-fázisú tekercseket helyeznek el egymástól 120. A nagyfeszültségű tekercsek N pólust, a kisfeszültségű tekercsek S pólust generálnak.Minden fázis szinuszhullám szerint változik, így az egyes tekercsek által generált polaritás (N pólus, S pólus) és mágneses tere (mágneses erő) megváltozik.Ebben az időben csak nézze meg az N pólust generáló tekercseket, és változtassa meg őket U-fázisú tekercs → V-fázisú tekercs → W-fázisú tekercs → U-fázisú tekercs, így forog.A kismotor felépítése Az alábbi ábra a léptetőmotor, a kefe nélküli egyenáramú motor és a kefe nélküli egyenáramú motor általános felépítését és összehasonlítását mutatja.Ezeknek a motoroknak az alapelemei főleg tekercsek, mágnesek és rotorok.Ezenkívül a különböző típusok miatt tekercses fix típusra és mágneses fix típusra oszthatók.
Itt a kefe DC motor mágnese kívül van rögzítve, a tekercs pedig belül forog.A kefe és a kommutátor felelős a tekercs áramellátásáért és az áram irányának megváltoztatásáért.Itt a kefe nélküli motor tekercsét kívül rögzítik, a mágnes pedig belül forog.A motorok különböző típusaiból adódóan a felépítésük akkor is eltérő, ha az alapelemek azonosak.Minden részben részletesen kifejtésre kerül.Kefés motor A kefés motor felépítése Az alábbiakban bemutatjuk a modellben gyakran használt szálcsiszolt egyenáramú motor megjelenését, valamint a közönséges kétpólusú (két mágneses) háromrésű (három tekercses) motor robbantott sematikus diagramját.Talán sokaknak van tapasztalata a motor szétszedésével és a mágnes kiszedésével.Látható, hogy a kefe egyenáramú motorjának állandó mágnese rögzített, és a kefe egyenáramú motorjának tekercse a belső közepe körül foroghat.A rögzített oldalt „állórésznek”, a forgó oldalt „rotornak” nevezzük.
A kefemotor forgási elve ① Forgassa el az óramutató járásával ellentétes irányba a kezdeti állapottól Az A tekercs felül van, összekötve a tápellátást a kefével, és legyen a bal oldal (+), a jobb oldal pedig (-).A bal keféből nagy áram folyik a kommutátoron keresztül az A tekercsbe.Ez egy olyan szerkezet, amelyben az A tekercs felső része (külső) S pólussá válik.Mivel az A tekercs áramának 1/2-e a bal kefétől a B tekercshez, a C tekercs pedig az A tekercshez ellentétes irányba folyik, a B tekercs és a C tekercs külső oldalai gyenge N pólusokká válnak (ezt valamivel kisebb betűk jelzik a ábra).Az ezekben a tekercsekben keletkező mágneses tér, valamint a mágnesek taszítása és vonzása miatt a tekercsek az óramutató járásával ellentétes irányban forognak.② további forgatás az óramutató járásával ellentétes irányba.Ezután feltételezzük, hogy a jobb oldali kefe két kommutátorral érintkezik abban az állapotban, amikor az A tekercs az óramutató járásával ellentétes irányban 30 fokkal elfordul.Az A tekercs árama folyamatosan folyik a bal kefétől a jobb keféhez, és a tekercs külső oldala tartja az S pólust.A B tekercsen ugyanaz az áram folyik át, mint az A tekercs, és a B tekercs külső része erősebb N-pólussá válik.Mivel a C tekercs mindkét végét kefék rövidre zárják, nem folyik áram és nem keletkezik mágneses mező.Még ebben az esetben is az óramutató járásával ellentétes forgási erőnek lesz kitéve.③-től ④-ig a felső tekercs folyamatosan kapja a balra mozgó erőt, az alsó pedig a jobbra mozgó erőt, és az óramutató járásával ellentétes irányban tovább forog.Amikor a tekercs 30 fokonként ③ és ④ felé fordul, amikor a tekercs a központi vízszintes tengely felett helyezkedik el, a tekercs külső oldala S pólussá válik;Amikor a tekercs alul helyezkedik el, N pólussá válik, és ez a mozgás megismétlődik.Más szóval, a felső tekercset ismételten balra mozgó, az alsó tekercset pedig ismételten jobbra mozgó (mindkettőt az óramutató járásával ellentétes irányban) éri.Ez azt eredményezi, hogy a rotor mindig az óramutató járásával ellentétes irányban forog.Ha a tápegységet a szemközti bal kefére (-) és jobb kefére (+) csatlakoztatjuk, akkor a tekercsben ellentétes irányú mágneses tér jön létre, így a tekercsre kifejtett erő iránya is ellentétes, az óramutató járásával megegyező irányban forog. .Ezen túlmenően, ha az áramellátást leválasztják, a kefemotor forgórésze leállítja a forgást, mivel nincs mágneses tér, amely forogna.Háromfázisú teljes hullámú kefe nélküli motor A háromfázisú teljes hullámú kefe nélküli motor megjelenése és felépítése
A háromfázisú, teljes hullámú kefe nélküli motor tekercscsatlakozásának belső szerkezeti rajza és egyenértékű áramköre Ezt követően a belső szerkezet vázlatos rajza és a tekercs csatlakozás egyenértékű kapcsolási rajza következik.A belső szerkezeti diagram egy egyszerű példa egy 2 pólusú (2 mágneses) 3 nyílásos (3 tekercs) motorra.Hasonló a kefemotor szerkezetéhez, ugyanannyi pólussal és résszel, de a tekercs oldala rögzített és a mágnes foroghat.Természetesen nincs ecset.Ebben az esetben a tekercs Y-csatlakozási módszert alkalmaz, és a félvezető elemet használják a tekercs áramellátására, és az áram be- és kiáramlását a forgó mágnes helyzetének megfelelően szabályozzák.Ebben a példában egy Hall elemet használunk a mágnes helyzetének érzékelésére.A tekercsek között elhelyezkedő Hall elem a mágneses térerősségnek megfelelően érzékeli a keletkezett feszültséget és helyzetinformációként használja fel.Az FDD orsós motor korábban megadott képén az is látható, hogy a tekercs és a tekercs között van egy Hall elem (a tekercs felett) a pozíció érzékelésére.A Hall elem egy jól ismert mágneses érzékelő.A mágneses tér nagysága átszámítható a feszültség nagyságára, a mágneses tér iránya pedig pozitív és negatív jelekkel ábrázolható.
A háromfázisú, teljes hullámú kefe nélküli motor forgási elve Ezután a kefe nélküli motor forgási elvét ismertetjük a ① ~ ⑥ lépések szerint.A könnyebb érthetőség érdekében az állandó mágnes körkörösről téglalap alakúra van egyszerűsítve.① A háromfázisú tekercsben rögzítsük az 1-es tekercset az óra 12 óra irányában, a 2-es tekercset az óra 4 óra irányában, a 3-as tekercset pedig a 8-as az óra iránya.Legyen a 2 pólusú állandó mágnes N pólusa a bal oldalon, az S pólus pedig a jobb oldalon, és tud forogni.Io áram folyik az 1 tekercsbe, hogy S-pólusú mágneses teret hozzon létre a tekercsen kívül.Az Io/2 áram a 2 tekercsből és a 3 tekercsből folyik, hogy N-pólusú mágneses teret hozzon létre a tekercsen kívül.Ha a 2. és a 3. tekercs mágneses tereit vektorszintetizáljuk, akkor lefelé N-pólusú mágneses mező keletkezik, amely akkora, mint a mágneses mező mérete, amely akkor keletkezik, amikor az Io áram áthalad egy tekercsen, és hozzáadjuk a mágneseshez. Az 1. tekercs mezője 1,5-szeressé válik.Ez az állandó mágneshez képest 90 -os szögű kompozit mágneses mezőt hoz létre, így a maximális nyomaték generálható, és az állandó mágnes az óramutató járásával megegyező irányban forog.Ha a 2 tekercs áramát csökkentjük, és a 3 tekercs áramát a forgási helyzetnek megfelelően növeljük, az eredő mágneses tér is az óramutató járásával megegyező irányba forog, és az állandó mágnes is tovább forog.② 30 fokkal elforgatva az Io áram az 1 tekercsbe folyik, így a 2 tekercsben az áram nulla, az Io áram pedig a 3 tekercsből folyik ki. Az 1 tekercs külső oldala S pólussá válik, és a 3 tekercs külső oldala N pólussá válik.Ha a vektorokat kombináljuk, a generált mágneses tér √3(≈1,72)-szerese annak, ami akkor keletkezik, amikor az Io áram áthalad egy tekercsen.Ez az állandó mágnes mágneses mezőjéhez képest 90 -os szöget bezáró mágneses mezőt is létrehoz, és az óramutató járásával megegyező irányban forog.Ha az 1 tekercs Io bemeneti áramát a forgási helyzetnek megfelelően csökkentjük, a 2 tekercs beömlő áramát nulláról növeljük, és a 3 tekercs kimenő áramát Io-ra növeljük, az így létrejövő mágneses tér is az óramutató járásával megegyezően forog, és az állandó mágnes tovább forog.Feltételezve, hogy minden fázisáram szinuszos, az áramérték itt io× sin (π 3) = io× √ 32. A mágneses tér vektorszintézisével a teljes mágneses tér (√ 32) 2× 2 = 1,5-szerese tekercs által generált mágneses mező.※.Ha minden fázisáram szinuszos, függetlenül attól, hogy hol található az állandó mágnes, a vektorkompozit mágneses tér nagysága másfélszerese a tekercs által keltett mágneses térnek, és a mágneses tér 90 fokos szöget zár be a mágneses térrel. az állandó mágnes mágneses tere.③ A 30 fokkal tovább forgó állapotban az Io/2 áram az 1. tekercsbe, az Io/2 áram a 2. tekercsbe, az Io áram pedig a 3. tekercsből folyik ki. Az 1 tekercs külső oldala lesz az S pólus. , a 2 tekercs külső oldala S pólussá, a 3 tekercs külső oldala pedig N pólussá válik.Ha a vektorokat kombináljuk, a generált mágneses tér másfélszerese annak, ami akkor keletkezik, amikor az Io áram átfolyik egy tekercsen (ugyanaz, mint a ①).Itt az állandó mágnes mágneses teréhez képest 90 fokos szöget bezáró szintetikus mágneses mező is létrejön, és az óramutató járásával megegyező irányba forgatja.④～⑥ Forgatás ugyanúgy, mint a ① ~ ③.Ily módon, ha a tekercsbe befolyó áramot folyamatosan kapcsoljuk az állandó mágnes helyzetének megfelelően, az állandó mágnes rögzített irányba fog forogni.Hasonlóképpen, ha az áram az ellenkező irányba folyik, és a szintetikus mágneses mező megfordul, akkor az óramutató járásával ellentétes irányban fog forogni.A következő ábra az egyes tekercsek áramát mutatja minden lépésben ① és ⑥ között.A fenti bevezetés révén meg kell értenünk az aktuális változás és a rotáció közötti kapcsolatot.léptetőmotor A léptetőmotor egyfajta motor, amely impulzusjellel szinkronosan és pontosan tudja szabályozni a forgási szöget és a sebességet.A léptetőmotort „impulzusmotornak” is nevezik.A léptetőmotort széles körben alkalmazzák a pozicionálást igénylő berendezésekben, mivel csak nyílt hurkú vezérléssel tud pontos pozicionálást megvalósítani helyzetérzékelő használata nélkül.Léptetőmotor (kétfázisú bipoláris) felépítése A megjelenési példákban a HB (hibrid) és PM (állandó mágneses) léptetőmotorok megjelenését adjuk meg.A középső szerkezeti diagram a HB és a PM szerkezetét is mutatja.A léptetőmotor fix tekercses és forgó állandó mágneses szerkezet.A jobb oldali léptetőmotor belső felépítésének elvi diagramja egy példa a PM motorra, amely kétfázisú (két csoportos) tekercset használ.A léptetőmotor alapszerkezeti példájában a tekercs kívül, az állandó mágnes pedig belül van elhelyezve.A két fázison kívül sokféle tekercs létezik három fázissal és öt egyenlő fázissal.Egyes léptetőmotorok eltérő felépítésűek, de működési elveik bemutatása érdekében ez a cikk a léptetőmotorok alapvető felépítését ismerteti.Ezen a cikken keresztül remélem megértem, hogy a léptetőmotor alapvetően a tekercsrögzítés és az állandó mágneses forgás szerkezetét alkalmazza.A léptetőmotor működési elve (egyfázisú gerjesztés) Az alábbiakban bemutatjuk a léptetőmotor alapvető működési elvét.① Az áram az 1 tekercs bal oldaláról folyik be, és az 1 tekercs jobb oldaláról kifelé. Ne engedje, hogy az áram átfolyjon a 2. tekercsen. Ekkor a bal oldali tekercs 1 belseje N-vé válik, és a tekercs belseje a jobb oldali 1 tekercs S. lesz. Ezért a középső állandó mágnest az 1 tekercs mágneses tere vonzza, és a bal oldali S és a jobb oldali N állapotában megáll. ② Állítsa le az áramot az 1 tekercsben, úgy, hogy az áram a 2 tekercs felső oldaláról befolyik és a 2 tekercs alsó oldaláról kifolyik. A 2 felső tekercs belső oldala N, az alsó 2 tekercs belső oldala pedig S lesz.. Az állandó mágnes mágneses tere vonzza, és leállítja az óramutató járásával megegyező 90 fokos forgását.③ Állítsa le az áramot a 2. tekercsben, hogy az áram az 1. tekercs jobb oldaláról folyjon be, és az 1. tekercs bal oldaláról folyjon ki. A bal 1 tekercs belseje S, a jobb oldali 1 tekercs belseje pedig N lesz. Az állandó mágnest mágneses tere vonzza, és az óramutató járásával megegyező irányban forog további 90 fokkal, hogy megálljon.④ Állítsa le az áramot az 1 tekercsben úgy, hogy az áram a 2 tekercs alsó oldaláról folyjon be, és a 2 tekercs felső oldaláról folyjon ki. A 2 felső tekercs belseje S, a belseje pedig A 2. alsó tekercs N lesz. Az állandó mágnest mágneses tere vonzza, és az óramutató járásával megegyező irányban forog további 90 fokkal, hogy megálljon.A léptetőmotort úgy lehet forgatni, hogy a tekercsen átfolyó áramot a fenti sorrendben ①-ről ④-ra kapcsoljuk az elektronikus áramkörön keresztül.Ebben a példában minden egyes kapcsolóművelet 90 fokkal elforgatja a léptetőmotort. Ezen túlmenően, ha az áram folyamatosan átfolyik egy bizonyos tekercsen, ez meg tudja tartani a leállási állapotot, és a léptetőmotor tartónyomatékkal rendelkezik.Egyébként, ha a tekercsen átfolyó áramot megfordítják, akkor a léptetőmotor az ellenkező irányba forgatható.
