Nesten halvparten av verdens strømforbruk forbrukes av motorer, så den høye effektiviteten til motorer kalles det mest effektive tiltaket for å løse verdens energiproblemer.
Generelt sett refererer det til transformasjonen av kraften generert av strømmen som flyter i magnetfeltet til roterende handling, og i bred forstand inkluderer det også lineær handling.I henhold til typen strømforsyning som drives av motor, kan den deles inn i DC-motor og AC-motor.I henhold til prinsippet om motorrotasjon kan det grovt deles inn i følgende kategorier.(unntatt spesialmotorer)
AC AC-motor Børstet motor: Den mye brukte børstede motoren kalles vanligvis DC-motor.En elektrode kalt en "børste" (statorside) og en "kommutator" (armaturside) blir sekvensielt kontaktet for å bytte strømmen, og dermed utføre en roterende handling.Børsteløs DC-motor: Den trenger ikke børster og kommutatorer, men bruker byttefunksjoner som transistorer for å bytte strøm og utføre rotasjon.Trinnmotor: Denne motoren jobber synkront med pulseffekt, så den kalles også pulsmotor.Dens karakteristikk er at den lett kan realisere nøyaktig posisjoneringsoperasjon.Asynkron motor: Vekselstrøm får statoren til å produsere roterende magnetfelt, noe som får rotoren til å produsere indusert strøm og rotere under dens interaksjon.AC (vekselstrøm) motor Synkronmotor: vekselstrøm skaper et roterende magnetfelt, og rotoren med magnetiske poler roterer på grunn av tiltrekning.Rotasjonshastigheten er synkronisert med strømfrekvensen.
Om strøm, magnetfelt og kraft La oss først av alt, for å lette følgende forklaring av motorprinsippet, gjennomgå de grunnleggende lovene/reglene om strøm, magnetfelt og kraft.Selv om det er en følelse av nostalgi, er det lett å glemme denne kunnskapen hvis du ikke bruker magnetiske komponenter ofte.
Hvordan roterer motoren?1) motoren roterer ved hjelp av magneter og magnetisk kraft.Rundt en permanent magnet med en roterende aksel, ① roter magneten (for å generere et roterende magnetfelt), ② i henhold til prinsippet om at forskjellige poler på N-polen og S-polen tiltrekker seg og samme nivå frastøter, ③ magneten med en roterende aksel vil rotere.
Strømmen som går i ledningen forårsaker et roterende magnetfelt (magnetisk kraft) rundt den, slik at magneten roterer, noe som egentlig er samme handlingstilstand som denne.
I tillegg, når ledningen er viklet inn i en spole, syntetiseres den magnetiske kraften, og danner en stor magnetisk feltfluks (magnetisk fluks), som resulterer i en N-pol og en S-pol.I tillegg, ved å sette inn jernkjernen i den spoleformede lederen, blir magnetfeltlinjene lette å passere gjennom og kan generere sterkere magnetisk kraft.2) Faktisk roterende motor Her, som en praktisk metode for å rotere elektrisk maskin, introduseres metoden for å produsere roterende magnetfelt ved å bruke trefase AC og spole.(Trefase AC er et AC-signal med et faseintervall på 120.) Spolene som er viklet rundt jernkjernen er delt inn i tre faser, og U-fasespoler, V-fasespoler og W-fasespoler er anordnet med intervaller på 120. Spolene med høy spenning genererer N poler, og spolene med lav spenning genererer S poler.Hver fase endres i henhold til en sinusbølge, så polariteten (N-pol, S-pol) som genereres av hver spole og dens magnetiske felt (magnetisk kraft) vil endres.På dette tidspunktet er det bare å se på spolene som genererer N-poler, og endre dem i rekkefølgen U-fasespole →V-fasespole →W-fasespole →U-fasespole, og dermed rotere.Struktur av liten motor Den følgende figuren viser den generelle strukturen og sammenligningen av trinnmotor, børstet DC-motor og børsteløs DC-motor.De grunnleggende komponentene til disse motorene er hovedsakelig spoler, magneter og rotorer.I tillegg, på grunn av forskjellige typer, er de delt inn i spolefast type og magnetfast type.
Her er magneten til børstens DC-motor festet på utsiden, og spolen roterer på innsiden.Børsten og kommutatoren er ansvarlig for å levere strøm til spolen og endre strømretningen.Her er spolen til den børsteløse motoren festet på utsiden og magneten roterer på innsiden.På grunn av de forskjellige motortypene er strukturene deres forskjellige selv om de grunnleggende komponentene er de samme.Det vil bli forklart i detalj i hver del.Børstet motor Struktur av børstemotor Følgende er utseendet til den børstede likestrømsmotoren som ofte brukes i modellen, og det eksploderte skjemaet av den vanlige to-polet (to magneter) tre-spor (tre spoler) motor.Kanskje mange har erfaring med å demontere motoren og ta ut magneten.Det kan sees at den permanente magneten til børstens DC-motor er fast, og spolen til børstens DC-motor kan rotere rundt det indre senteret.Den faste siden kalles "stator" og den roterende siden kalles "rotor".
Rotasjonsprinsippet til børstemotoren ① Roter mot klokken fra starttilstanden Spole A er på toppen, kobler strømforsyningen til børsten, og la venstre side være (+) og høyre side være (-).En stor strøm flyter fra venstre børste til spolen A gjennom kommutatoren.Dette er en struktur der den øvre delen (utsiden) av spolen A blir til S-polen.Siden 1/2 av strømmen til spole A flyter fra venstre børste til spole B og spole C i motsatt retning av spole A, blir yttersidene av spole B og spole C svake N-poler (angitt med litt mindre bokstaver i figur).Det magnetiske feltet som genereres i disse spolene og frastøtingen og tiltrekningen av magneter får spolene til å rotere mot klokken.② videre rotasjon mot klokken.Deretter antas det at den høyre børsten er i kontakt med to kommutatorer i tilstanden at spolen A roterer mot klokken med 30 grader.Strømmen til spolen A flyter kontinuerlig fra venstre børste til høyre børste, og yttersiden av spolen holder S-polen.Den samme strømmen som spolen A går gjennom spolen B, og utsiden av spolen B blir en sterkere N-pol.Siden begge ender av spolen C er kortsluttet av børster, flyter ingen strøm og det genereres ikke noe magnetfelt.Selv i dette tilfellet vil den bli utsatt for kraften til rotasjon mot klokken.Fra ③ til ④ mottar den øvre spolen kontinuerlig kraften som beveger seg mot venstre, og den nedre spolen mottar kontinuerlig kraften som beveger seg mot høyre, og fortsetter å rotere mot klokken.Når spolen roterer til ③ og ④ hver 30. grader, når spolen er plassert over den sentrale horisontale aksen, blir den ytre siden av spolen S-pol;Når spolen er plassert under, blir den N-pol, og denne bevegelsen gjentas.Med andre ord blir den øvre spolen gjentatte ganger utsatt for en kraft som beveger seg mot venstre, og den nedre spolen blir gjentatte ganger utsatt for en kraft som beveger seg til høyre (begge mot klokken).Dette gjør at rotoren alltid roterer mot klokken.Hvis strømforsyningen er koblet til motsatt venstre børste (-) og høyre børste (+), vil det genereres et magnetisk felt med motsatte retninger i spolen, slik at retningen til kraften som påføres spolen også er motsatt, dreier med klokken .I tillegg, når strømforsyningen er frakoblet, vil rotoren til børstemotoren slutte å rotere fordi det ikke er noe magnetfelt som holder den roterende.Trefase fullbølge børsteløs motor Utseende og struktur på trefase fullbølge børsteløs motor
Intern strukturdiagram og ekvivalent krets for spoletilkobling av trefase fullbølge børsteløs motor. Neste er det skjematiske diagrammet over den interne strukturen og det ekvivalente kretsskjemaet for spoletilkoblingen.Det interne strukturdiagrammet er et enkelt eksempel på en 2-polet (2 magneter) 3-spors (3 spoler) motor.Den ligner på børstemotorstrukturen med samme antall poler og spor, men spolesiden er fast og magneten kan rotere.Selvfølgelig er det ingen børste.I dette tilfellet bruker spolen Y-tilkoblingsmetoden, og halvlederelementet brukes til å levere strøm til spolen, og innstrømningen og utstrømmen av strøm kontrolleres i henhold til posisjonen til den roterende magneten.I dette eksemplet brukes et Hall-element for å oppdage posisjonen til magneten.Hall-elementet er arrangert mellom spolene, og detekterer den genererte spenningen i henhold til magnetfeltstyrken og bruker den som posisjonsinformasjon.På bildet av FDD spindelmotor gitt tidligere, kan det også sees at det er et Hall-element (over spolen) mellom spolen og spolen for å oppdage posisjonen.Hallelement er en velkjent magnetisk sensor.Magnetfeltets størrelse kan konverteres til spenningens størrelse, og magnetfeltets retning kan representeres av positive og negative.
Rotasjonsprinsipp for trefase fullbølge børsteløs motor Deretter vil rotasjonsprinsippet til den børsteløse motoren bli forklart i henhold til trinn ① ~ ⑥.For enkel forståelse er den permanente magneten her forenklet fra sirkulær til rektangulær.① I den trefasede spolen, la spolen 1 festes i klokken 12-retningen, spolen 2 festes i klokken 4-retningen og spolen 3 festes i klokken 8 klokken retning av klokken.La N-polen til den 2-polede permanentmagneten være til venstre og S-polen til høyre, og den kan rotere.En strøm Io flyter inn i spolen 1 for å generere et S-pol magnetfelt utenfor spolen.Io/2-strømmen flyter fra spolen 2 og spolen 3 for å generere et N-polet magnetfelt utenfor spolen.Når magnetfeltene til spole 2 og spole 3 vektorsyntetiseres, genereres et N-polet magnetfelt nedover, som er 0,5 ganger størrelsen på magnetfeltet som genereres når strømmen Io passerer gjennom en spole, og når den legges til magnetfeltet. felt av spole 1, blir det 1,5 ganger.Dette vil produsere et sammensatt magnetfelt med en vinkel på 90 i forhold til permanentmagneten, slik at maksimalt dreiemoment kan genereres og permanentmagneten roterer med klokken.Når strømmen til spolen 2 reduseres og strømmen til spolen 3 økes i henhold til rotasjonsposisjonen, roterer det resulterende magnetfeltet også med klokken, og permanentmagneten fortsetter også å rotere.② Når den dreies med 30 grader, flyter strømmen Io inn i spolen 1, slik at strømmen i spolen 2 er null, og strømmen Io renner ut av spolen 3. Den ytre siden av spolen 1 blir en S-pol, og yttersiden av spolen 3 blir en N-pol.Når vektorene kombineres, er det genererte magnetfeltet √3(≈1,72) ganger det som genereres når strømmen Io passerer gjennom en spole.Dette vil også produsere et resulterende magnetfelt i en vinkel på 90 i forhold til magnetfeltet til permanentmagneten, og rotere med klokken.Når innstrømningsstrømmen Io til spolen 1 reduseres i henhold til rotasjonsposisjonen, økes innstrømningsstrømmen til spolen 2 fra null, og utløpsstrømmen til spolen 3 økes til Io, roterer det resulterende magnetfeltet også med klokken, og permanentmagneten fortsetter å rotere.Forutsatt at hver fasestrøm er sinusformet, er strømverdien her io× sin (π 3) = io× √ 32. Gjennom vektorsyntese av magnetfelt er det totale magnetfeltet (√ 32) 2× 2 = 1,5 ganger av magnetfelt generert av en spole.※.Når hver fasestrøm er sinusbølge, uansett hvor permanentmagneten befinner seg, er størrelsen på vektorkomposittmagnetfeltet 1,5 ganger magnetfeltet generert av en spole, og magnetfeltet danner en 90-graders vinkel mht. magnetfeltet til permanentmagneten.③ I tilstanden fortsetter å rotere med 30 grader, strømmer strømmen Io/2 inn i spole 1, strømmen Io/2 flyter inn i spole 2, og strømmen Io flyter ut av spole 3. Den ytre siden av spolen 1 blir S-polen , blir den ytre siden av spolen 2 S-polen, og den ytre siden av spolen 3 blir N-polen.Når vektorene kombineres, er det genererte magnetfeltet 1,5 ganger det som genereres når strømmen Io flyter gjennom en spole (det samme som ①).Her vil det også genereres et syntetisk magnetfelt med en vinkel på 90 grader i forhold til magnetfeltet til permanentmagneten og roteres med klokken.④～⑥ Roter på samme måte som ① ~ ③.På denne måten, hvis strømmen som strømmer inn i spolen kontinuerlig byttes i henhold til posisjonen til permanentmagneten, vil permanentmagneten rotere i en fast retning.Tilsvarende, hvis strømmen flyter i motsatt retning og det syntetiske magnetfeltet er reversert, vil det rotere mot klokken.Følgende figur viser strømmen til hver spole i hvert trinn fra ① til ⑥.Gjennom introduksjonen ovenfor skal vi kunne forstå sammenhengen mellom dagens endring og rotasjon.stepmotor Stepmotor er en slags motor som kan kontrollere rotasjonsvinkelen og hastigheten synkront og nøyaktig med pulssignal.Trinnmotor kalles også "pulsmotor".Trinnmotor er mye brukt i utstyret som trenger posisjonering fordi den kan realisere nøyaktig posisjonering kun gjennom åpen sløyfekontroll uten bruk av posisjonssensor.Oppbygning av trinnmotor (to-fase bipolar) I utseendeeksemplene er utseendet til HB (hybrid) og PM (permanent magnet) trinnmotorer gitt.Strukturdiagrammet i midten viser også strukturen til HB og PM.Trinnmotor er en struktur med fast spole og roterende permanentmagnet.Det konseptuelle diagrammet av den interne strukturen til trinnmotoren til høyre er et eksempel på PM-motor som bruker tofasede (to grupper) spoler.I det grunnleggende struktureksemplet på trinnmotor er spolen anordnet på utsiden og permanentmagneten på innsiden.I tillegg til to faser finnes det mange typer spoler med tre faser og fem like faser.Noen trinnmotorer har andre forskjellige strukturer, men for å introdusere arbeidsprinsippene deres, gir denne artikkelen den grunnleggende strukturen til trinnmotorer.Gjennom denne artikkelen håper jeg å forstå at trinnmotoren i utgangspunktet vedtar strukturen til spolefiksering og permanent magnetrotasjon.Grunnleggende arbeidsprinsipp for trinnmotor (enfase magnetisering) Følgende bruker for å introdusere det grunnleggende arbeidsprinsippet for trinnmotor.① Strøm flyter inn fra venstre side av spole 1 og ut fra høyre side av spole 1. Ikke la strømmen flyte gjennom spole 2. På dette tidspunktet blir innsiden av venstre spole 1 N, og innsiden av den høyre spolen 1 blir S.. Derfor tiltrekkes den midterste permanentmagneten av magnetfeltet til spolen 1, og stopper i tilstanden til venstre side S og høyre side N.. ② Stopp strømmen i spolen 1, slik at strømmen går inn fra oversiden av spole 2 og går ut fra undersiden av spole 2. Innsiden av den øvre spole 2 blir N og innsiden av nedre spole 2 blir S.. Permanentmagneten tiltrekkes av magnetfeltet og slutter å rotere 90 med klokken.③ Stopp strømmen i spole 2, slik at strømmen strømmer inn fra høyre side av spole 1 og flyter ut fra venstre side av spole 1. Innsiden av venstre spole 1 blir S, og innsiden av høyre spole 1 blir N.. Den permanente magneten tiltrekkes av magnetfeltet, og roterer med klokken i ytterligere 90 grader for å stoppe.④ Stopp strømmen i spolen 1, slik at strømmen strømmer inn fra undersiden av spolen 2 og renner ut fra oversiden av spolen 2. Innsiden av den øvre spolen 2 blir S, og innsiden av spolen 2. nedre spole 2 blir N.. Permanentmagneten tiltrekkes av magnetfeltet, og roterer med klokken i ytterligere 90 grader for å stoppe.Trinnmotoren kan roteres ved å bytte strømmen som flyter gjennom spolen i ovennevnte rekkefølge fra ① til ④ gjennom den elektroniske kretsen.I dette eksemplet vil hver bryterhandling rotere trinnmotoren med 90. I tillegg, når strømmen kontinuerlig flyter gjennom en viss spole, kan den beholde stopptilstanden og få trinnmotoren til å ha holdemomentet.Forresten, hvis strømmen som strømmer gjennom spolen reverseres, kan trinnmotoren roteres i motsatt retning.
