Gotovo polovicu svjetske potrošnje energije troše motori, pa se visoka učinkovitost motora naziva najučinkovitijom mjerom za rješavanje svjetskih energetskih problema.
Općenito govoreći, odnosi se na transformaciju sile koju stvara struja koja teče u magnetskom polju u rotacijsko djelovanje, au širem smislu uključuje i linearno djelovanje.Prema vrsti napajanja koju pokreće motor, može se podijeliti na DC motor i AC motor.Prema principu rotacije motora, može se grubo podijeliti u sljedeće kategorije.(osim specijalnih motora)
AC AC motor Četkasti motor: široko korišteni brušeni motor općenito se naziva istosmjerni motor.Elektroda koja se naziva "četkica" (strana statora) i "komutator" (strana armature) uzastopno su u kontaktu kako bi prebacili struju, čime se vrši rotirajuća radnja.Istosmjerni motor bez četkica: Ne trebaju mu četkice i komutatori, već koristi sklopne funkcije kao što su tranzistori za prebacivanje struje i izvođenje rotacije.Koračni motor: Ovaj motor radi sinkrono s impulsnom snagom, pa se naziva i pulsni motor.Njegova karakteristika je da može lako ostvariti točnu operaciju pozicioniranja.Asinkroni motor: Izmjenična struja tjera stator da proizvodi rotirajuće magnetsko polje, što tjera rotor da proizvodi induciranu struju i rotira pod njegovom interakcijom.AC (alternity current) motor Sinkroni motor: izmjenična struja stvara okretno magnetsko polje, a rotor s magnetskim polovima se okreće zbog privlačenja.Brzina vrtnje je sinkronizirana s frekvencijom napajanja.
O struji, magnetskom polju i sili Prije svega, kako bismo olakšali sljedeće objašnjenje principa motora, ponovimo osnovne zakone/pravila o struji, magnetskom polju i sili.Iako postoji osjećaj nostalgije, lako je zaboraviti ovo saznanje ako ne koristite često magnetske komponente.
Kako se motor okreće?1) motor se okreće uz pomoć magneta i magnetske sile.Oko trajnog magneta s rotirajućom osovinom, ① rotirajte magnet (za stvaranje rotirajućeg magnetskog polja), ② prema načelu da se različiti polovi N pola i S pola privlače, a ista razina odbija, ③ magnet s rotirajuće vratilo će se okretati.
Struja koja teče u žici uzrokuje rotirajuće magnetsko polje (magnetsku silu) oko nje, tako da se magnet okreće, što je zapravo isto stanje djelovanja kao ovo.
Osim toga, kada se žica namota u zavojnicu, sintetizira se magnetska sila, stvarajući veliki tok magnetskog polja (magnetski tok), što rezultira N-polom i S-polom.Osim toga, umetanjem željezne jezgre u vodič u obliku zavojnice postaje lako proći kroz linije magnetskog polja i mogu generirati jaču magnetsku silu.2) Stvarni rotirajući motor Ovdje se, kao praktična metoda rotacijskog električnog stroja, uvodi način proizvodnje rotacijskog magnetskog polja pomoću trofazne izmjenične struje i zavojnice.(Trofazna izmjenična struja je izmjenični signal s faznim intervalom od 120.) Zavojnice omotane oko željezne jezgre podijeljene su u tri faze, a zavojnice U-faze, zavojnice V-faze i zavojnice W-faze raspoređene su u intervalima od 120. Zavojnice s visokim naponom generiraju N polove, a zavojnice s niskim naponom S polove.Svaka se faza mijenja u skladu s sinusnim valom, tako da će se polaritet (N pol, S pol) koji stvara svaka zavojnica i njezino magnetsko polje (magnetska sila) promijeniti.U ovom trenutku samo pogledajte zavojnice koje generiraju N polova i promijenite ih redoslijedom zavojnica U-faze → Zavojnica V-faze → Zavojnica W-faze → Zavojnica U-faze, tako da se okreću.Struktura malog motora Sljedeća slika prikazuje opću strukturu i usporedbu koračnog motora, brušenog istosmjernog motora i istosmjernog motora bez četkica.Osnovne komponente ovih motora uglavnom su zavojnice, magneti i rotori.Osim toga, zbog različitih vrsta, dijele se na fiksni tip sa zavojnicom i fiksni tip s magnetom.
Ovdje je magnet istosmjernog motora četke fiksiran izvana, a zavojnica se okreće iznutra.Četkica i komutator odgovorni su za napajanje zavojnice i promjenu smjera struje.Ovdje je zavojnica motora bez četkica fiksirana izvana, a magnet se okreće iznutra.Zbog različitih vrsta motora, njihove su strukture različite čak i ako su osnovne komponente iste.To će biti detaljno objašnjeno u svakom dijelu.Četkasti motor Struktura motora s četkama Slijedi izgled brušenog istosmjernog motora koji se često koristi u modelu i rastavljeni shematski dijagram običnog dvopolnog (dva magneta) motora s tri utora (tri zavojnice).Možda mnogi ljudi imaju iskustvo rastavljanja motora i vađenja magneta.Može se vidjeti da je trajni magnet istosmjernog motora četke fiksan, a zavojnica istosmjernog motora četke može rotirati oko unutarnjeg središta.Fiksna strana se naziva "stator", a rotirajuća strana se naziva "rotor".
Princip rotacije motora četke ① Rotirajte u smjeru suprotnom od kazaljke na satu od početnog stanja Zavojnica A je na vrhu, spajajući napajanje na četku, i neka lijeva strana bude (+), a desna (-).Velika struja teče od lijeve četkice do svitka A kroz komutator.Ovo je struktura u kojoj gornji dio (izvan) svitka A postaje S pol.Budući da 1/2 struje zavojnice A teče od lijeve četke do zavojnice B i zavojnice C u suprotnom smjeru od zavojnice A, vanjske strane zavojnice B i zavojnice C postaju slabi N polovi (označeni nešto manjim slovima u lik).Magnetsko polje koje se stvara u ovim zavojnicama te odbijanje i privlačenje magneta čine da se zavojnice okreću suprotno od kazaljke na satu.② daljnja rotacija u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.Zatim se pretpostavlja da je desna četkica u kontaktu s dva komutatora u stanju kada se zavojnica A okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu za 30 stupnjeva.Struja zavojnice A neprekidno teče od lijeve četkice prema desnoj četkici, a vanjska strana zavojnice drži S pol.Ista struja kao u zavojnici A teče kroz zavojnicu B, a vanjska strana zavojnice B postaje jači N-pol.Budući da su oba kraja svitka C kratko spojena četkicama, struja ne teče i ne stvara se magnetsko polje.Čak iu ovom slučaju, bit će podvrgnut sili rotacije u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.Od ③ do ④, gornja zavojnica kontinuirano prima silu koja se kreće ulijevo, a donja zavojnica kontinuirano prima silu koja se kreće udesno, te se nastavlja okretati u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.Kada se zavojnica rotira na ③ i ④ svakih 30 stupnjeva, kada se zavojnica nalazi iznad središnje horizontalne osi, vanjska strana zavojnice postaje S pol;Kada se zavojnica nalazi ispod, ona postaje N pol i to se kretanje ponavlja.Drugim riječima, gornja je zavojnica opetovano izložena sili koja se kreće ulijevo, a donja je opetovano izložena sili koja se kreće udesno (oba u smjeru suprotnom od kazaljke na satu).To uzrokuje da se rotor uvijek okreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.Ako je napajanje spojeno na suprotnu lijevu četkicu (-) i desnu četkicu (+), u zavojnici će se stvoriti magnetsko polje suprotnih smjerova, tako da je smjer sile koja se primjenjuje na zavojnicu također suprotan, okrećući se u smjeru kazaljke na satu .Osim toga, kada se isključi napajanje, rotor motora četke će se prestati okretati jer nema magnetskog polja koje bi ga održavalo da se okreće.Trofazni punovalni motor bez četkica Izgled i struktura trofaznog punovalnog motora bez četkica
Dijagram unutarnje strukture i ekvivalentni krug spajanja svitka trofaznog punovalnog motora bez četkica Slijedi shematski dijagram unutarnje strukture i ekvivalentni dijagram spoja svitka.Dijagram unutarnje strukture jednostavan je primjer 2-polnog (2 magneta) motora s 3 utora (3 zavojnice).Slična je strukturi motora s četkom s istim brojem polova i utora, ali je strana zavojnice fiksirana i magnet se može okretati.Naravno, nema četke.U ovom slučaju, zavojnica usvaja Y-spojnu metodu, a poluvodički element se koristi za opskrbu strujom zavojnice, a dotok i odljev struje kontroliraju se prema položaju rotirajućeg magneta.U ovom primjeru, Hallov element se koristi za otkrivanje položaja magneta.Hallov element je raspoređen između zavojnica i detektira generirani napon prema jakosti magnetskog polja i koristi ga kao informaciju o položaju.Na slici FDD vretenastog motora danoj ranije, također se može vidjeti da postoji Hallov element (iznad zavojnice) između zavojnice i zavojnice za otkrivanje položaja.Hallov element je dobro poznati magnetski senzor.Veličina magnetskog polja može se pretvoriti u veličinu napona, a smjer magnetskog polja može se prikazati pozitivnim i negativnim.
Princip rotacije trofaznog punovalnog motora bez četkica Zatim će se objasniti princip rotacije motora bez četkica prema koracima ① ~ ⑥.Radi lakšeg razumijevanja, permanentni magnet je ovdje pojednostavljen iz kružnog u pravokutni.① U trofaznoj zavojnici neka zavojnica 1 bude fiksirana u smjeru 12 sati na satu, zavojnica 2 neka bude fiksirana u smjeru 4 sata na satu, a zavojnica 3 neka bude fiksirana u 8 o'clock smjer kazaljke na satu.Neka N pol 2-polnog permanentnog magneta bude na lijevoj, a S pol na desnoj strani, i može se okretati.Struja Io teče u zavojnicu 1 kako bi stvorila S-polno magnetsko polje izvan zavojnice.Io/2 struja teče iz zavojnice 2 i zavojnice 3 za stvaranje N-polnog magnetskog polja izvan zavojnice.Kada su magnetska polja zavojnice 2 i zavojnice 3 vektorski sintetizirana, N-polno magnetsko polje se generira prema dolje, što je 0,5 puta veće od veličine magnetskog polja koje se stvara kada struja Io prolazi kroz jednu zavojnicu, a kada se doda magnetskom polje zavojnice 1, postaje 1,5 puta.To će proizvesti kompozitno magnetsko polje pod kutom od 90 u odnosu na permanentni magnet, tako da se može generirati maksimalni zakretni moment i permanentni magnet rotira u smjeru kazaljke na satu.Kada se struja zavojnice 2 smanji, a struja zavojnice 3 poveća u skladu s položajem rotacije, rezultantno magnetsko polje također se okreće u smjeru kazaljke na satu, a permanentni magnet također nastavlja rotirati.② Kada se zakrene za 30 stupnjeva, struja Io teče u zavojnicu 1, tako da je struja u zavojnici 2 nula, a struja Io teče iz zavojnice 3. Vanjska strana zavojnice 1 postaje S pol, a vanjska strana zavojnice 3 postaje N pol.Kada se vektori kombiniraju, generirano magnetsko polje je √3(≈1,72) puta generirano kada struja Io prolazi kroz zavojnicu.Ovo će također proizvesti rezultantno magnetsko polje pod kutom od 90 u odnosu na magnetsko polje trajnog magneta i rotirati u smjeru kazaljke na satu.Kada se ulazna struja Io zavojnice 1 smanji prema položaju rotacije, ulazna struja zavojnice 2 se poveća od nule, a izlazna struja zavojnice 3 se poveća na Io, rezultantno magnetsko polje također rotira u smjeru kazaljke na satu, a permanentni magnet nastavlja rotirati.Uz pretpostavku da je svaka fazna struja sinusoidalna, vrijednost struje ovdje je io× sin (π 3) = io× √ 32. Kroz vektorsku sintezu magnetskog polja, ukupno magnetsko polje je (√ 32) 2× 2 = 1,5 puta veće od magnetsko polje koje stvara zavojnica.※.Kada je svaka fazna struja sinusni val, bez obzira gdje se permanentni magnet nalazi, veličina vektorskog kompozitnog magnetskog polja je 1,5 puta veća od magnetskog polja koje stvara zavojnica, a magnetsko polje tvori kut od 90 stupnjeva u odnosu na magnetsko polje trajnog magneta.③ U stanju nastavka rotacije za 30 stupnjeva, struja Io/2 teče u zavojnicu 1, struja Io/2 teče u zavojnicu 2, a struja Io teče iz zavojnice 3. Vanjska strana zavojnice 1 postaje S pol , vanjska strana zavojnice 2 postaje S pol, a vanjska strana zavojnice 3 postaje N pol.Kada se vektori kombiniraju, generirano magnetsko polje je 1,5 puta veće od onoga koje se generira kada struja Io teče kroz zavojnicu (isto kao ①).Ovdje će se sintetičko magnetsko polje pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na magnetsko polje trajnog magneta također generirati i okretati u smjeru kazaljke na satu.④～⑥ Rotirajte na isti način kao ① ~ ③.Na taj način, ako se struja koja teče u zavojnicu neprekidno mijenja prema položaju trajnog magneta, permanentni magnet će se okretati u fiksnom smjeru.Slično, ako struja teče u suprotnom smjeru, a sintetičko magnetsko polje je obrnuto, okretat će se u smjeru suprotnom od kazaljke na satu.Sljedeća slika prikazuje struju svake zavojnice u svakom koraku od ① do ⑥.Kroz gornji uvod, trebali bismo moći razumjeti odnos između trenutne promjene i rotacije.koračni motor Koračni motor je vrsta motora koji može kontrolirati kut rotacije i brzinu sinkrono i točno pomoću impulsnog signala.Koračni motor se također naziva "impulsni motor".Koračni motor naširoko se koristi u opremi kojoj je potrebno pozicioniranje jer može ostvariti točno pozicioniranje samo kroz kontrolu otvorene petlje bez korištenja senzora položaja.Struktura koračnog motora (dvofazni bipolarni) U primjerima izgleda dat je izgled HB (hibridnog) i PM (permanentnog magneta) koračnog motora.Dijagram strukture u sredini također prikazuje strukturu HB i PM.Koračni motor je struktura s fiksnom zavojnicom i rotirajućim permanentnim magnetom.Konceptualni dijagram unutarnje strukture koračnog motora s desne strane je primjer PM motora koji koristi dvofazne (dvije skupine) zavojnice.U primjeru osnovne strukture koračnog motora, zavojnica je smještena izvana, a trajni magnet iznutra.Osim dvofaznih, postoje mnoge vrste svitaka s tri faze i pet jednakih faza.Neki koračni motori imaju druge različite strukture, ali kako bi se predstavili njihovi principi rada, ovaj rad daje osnovnu strukturu koračnih motora.Kroz ovaj članak, nadam se da ću shvatiti da koračni motor u osnovi usvaja strukturu fiksacije zavojnice i rotacije trajnog magneta.Osnovni princip rada koračnog motora (jednofazna pobuda) Sljedeće koristi za uvođenje osnovnog principa rada koračnog motora.① Struja ulazi s lijeve strane zavojnice 1 i izlazi s desne strane zavojnice 1. Nemojte dopustiti da struja teče kroz zavojnicu 2. U ovom trenutku unutrašnjost lijeve zavojnice 1 postaje N, a unutrašnjost desna zavojnica 1 postaje S.. Stoga srednji permanentni magnet privlači magnetsko polje zavojnice 1 i zaustavlja se u stanju lijeve strane S i desne strane N.. ② Zaustavite struju u zavojnici 1, tako da struja ulazi s gornje strane zavojnice 2 i izlazi iz donje strane zavojnice 2. Unutarnja strana gornje zavojnice 2 postaje N, a unutarnja strana donje zavojnice 2 postaje S.. Trajni magnet privlači svoje magnetsko polje i prestaje se okretati za 90 u smjeru kazaljke na satu.③ Zaustavite struju u zavojnici 2, tako da struja ulazi s desne strane zavojnice 1 i izlazi iz lijeve strane zavojnice 1. Unutrašnjost lijeve zavojnice 1 postaje S, a unutrašnjost desne zavojnice 1 postaje N.. Trajni magnet je privučen svojim magnetskim poljem i okreće se u smjeru kazaljke na satu za još 90 stupnjeva da se zaustavi.④ Zaustavite struju u zavojnici 1, tako da struja ulazi s donje strane zavojnice 2 i izlazi s gornje strane zavojnice 2. Unutrašnjost gornje zavojnice 2 postaje S, a unutrašnjost donja zavojnica 2 postaje N.. Trajni magnet privlači svoje magnetsko polje i okreće se u smjeru kazaljke na satu za dodatnih 90 stupnjeva da bi se zaustavio.Koračni motor se može rotirati prebacivanjem struje koja teče kroz zavojnicu gornjim redoslijedom od ① do ④ kroz elektronički krug.U ovom primjeru, svaka radnja prekidača će rotirati koračni motor za 90. Osim toga, kada struja kontinuirano teče kroz određenu zavojnicu, može zadržati stanje zaustavljanja i učiniti da koračni motor ima moment zadržavanja.Usput, ako je struja koja teče kroz zavojnicu obrnuta, koračni motor se može okretati u suprotnom smjeru.
