hogyan működik az egyenáramú motor: Alkalmazások, kiválasztási kritériumok és gyakorlati útmutató

Az íróasztalt hűtő ventilátortól a műhelyben forgó fúróig kis elektromos gépek csendben dolgoznak körülöttünk, és legtöbbjük ugyanazon a dobogó szíven osztozik: egyenáramú motoron. 1988 óta mikro egyenáramú motorok gyártójaként több mint három évtizedet töltöttünk el ezeknek a kompakt alkatrészeknek a megépítésével háztartási gépekhez, elektromos szerszámokhoz, autóalkatrészekhez és ipari berendezésekhez. Ebben az útmutatóban közérthető nyelven magyarázzuk el az egyenáramú motor működését, azzal a gyakorlati betekintéssel, amely az évente több millió darab gyártásából fakad.

Mi az egyenáramú motor?

Az egyenáramú motor olyan eszköz, amely az egyenáramú elektromos energiát mechanikus forgássá alakítja. A mögötte álló fizika közel kétszáz évre nyúlik vissza: amikor az elektromos áram átfolyik egy mágneses térben elhelyezett vezetőn, erő hat arra a vezetőre. Tekerje fel a vezetőt egy tekercsbe, szerelje fel egy tengelyre, és az erő forgó mozgássá válik. Ami az egyenáramú motorokat olyan széles körben használta, az egyszerű viselkedésük. Adjon erőt, és a tengely forog; fordítsa meg a polaritást és a másik irányba forog; állítsa be a feszültséget és a sebességet követi. Ez az egyszerűség és a szabályozhatóság megmagyarázza, hogy a mikro egyenáramú motorok – a kompakt 300-as sorozatú vázaktól a nagyobb, 900-as sorozatú kivitelekig – miért maradnak az alapértelmezett választás a kis eszközöknél.

Az egyenáramú motor fő részei

A munkafolyamat megértése sokkal könnyebb, ha ismeri azokat az alkatrészeket, amelyek lehetővé teszik a forgatást:

• Állórész: a motor álló része, amely általában állandó mágnesekkel van felszerelve mikro egyenáramú motorokban, amely állandó mágneses teret biztosít.
• Rotor (armatúra): a forgó rész, amely egy laminált vasmag köré tekercselt huzaltekercsekből készült és a kimenő tengelyhez van rögzítve.
• Kommutátor: egy szegmentált réz hüvely a forgórész tengelyén, amely megfordítja az áram irányát a tekercsekben, amikor a forgórész forog.
• Ecsetek: rugós karbon érintkezők, amelyek a kommutátorhoz nyomódnak, és az áramot a tápegységből a forgó rotorba továbbítják.
• Tengely és csapágyak: azokat az alkatrészeket, amelyek a nyomatékot továbbítják a terhelésnek, és simán és stabilan tartják a forgást.

Kis kefés motorokban az állórész általában állandó mágnesekből készül, nem pedig tekercses tekercsekből, ami a motort könnyűnek, hatékonynak és költséghatékonynak tartja. A porszívókhoz való RS390 motorunk tipikus példája ennek az állandó mágneses konstrukciónak, amely kompakt vázban erős szívóteljesítményt biztosít.

Hogyan működik az egyenáramú motor? Lépésről lépésre

Ha az alkatrészek tiszták, kövessük az áramot egy működő motoron:

1. Az áram belép a tekercsekbe. A tápegység az egyenáramot a keféken keresztül a kommutátorra és a forgórész tekercseinek tekercselésére tolja.
2. A mágneses mezők kölcsönhatásba lépnek. A feszültség alatt álló tekercs az állórész mágneses mezőjében helyezkedik el, és a kölcsönhatás a tekercs mindkét oldalán ellentétes irányú erőt hoz létre.
3. Nyomaték jön létre. Mivel ezek az ellentétes erők a tengely mindkét oldalán hatnak, csavaró erőt, úgynevezett nyomatékot generálnak, amely elindítja a rotor forgását.
4. A kommutátor átkapcsolja az áramot. Ahogy a forgórész forog, a kommutátor szegmensei áthaladnak a kefék mellett, és félfordulatonként megfordítják az áram irányát a tekercsben.
5. A forgás folyamatossá válik. Mivel az áramot pontosan a megfelelő pillanatban kapcsolják, a mágneses erő ugyanabba az irányba nyomja a rotort, és a tengely folyamatosan forog mindaddig, amíg áram van.

A mozgás mögötti erő

Egy egyszerű módja annak, hogy elképzeljük a hatást, ha két mágnest képzelünk el egymással szemben, és közöttük van egy áramvezető vezeték. A vezetéket a saját mágneses tere és a mágnesek tere közötti kölcsönhatás nyomja, és ennek a nyomásnak az iránya követi a Fleming-féle balkéz szabályként ismert szabályt. A motorban ez a nyomás az armatúra tekercselés minden fordulatára egyszerre hat, és az együttes eredmény sima, használható nyomaték a tengelyen.

Miért számít a kommutátor?

Kommutáció nélkül a tekercs egyszerűen addig forogna, amíg saját mágneses tere egy vonalba nem kerül az állórész mezőjével, majd megáll. A kommutátor mechanikus kapcsolóként működik, éppen akkor fordítja meg az áram irányát, amikor a forgórész áthalad a félpályán. Ez az állandó billentés a tekercs egyik oldalát mindig előre tolja, ami egy rövid erőlöketet folyamatos forgássá változtat.

Mi szabályozza a sebességet és a nyomatékot?

A gyakorlatban néhány kulcsfontosságú változó határozza meg, hogy az egyenáramú motor hogyan viselkedik az eszközön belül. A feszültség határozza meg az alapsebességet: emelje fel, és a motor gyorsabban forog, csökkentse, és a motor lelassul. Az áramerősség tükrözi a munkaterhelést: minél erősebben működik a motor, annál nagyobb áramot vesz fel, és ez az áram közvetlenül a kimeneti nyomatékba alakul át. A mechanikai kialakítás, beleértve a mágneses áramkört és az esetleges fogaskerekeket is, meghatározza, hogy a fordulatszám és a nyomaték végül hogyan egyensúlyban van a tengelyen.

Ha egy alkalmazásnak nagy nyomatékra van szüksége alacsony fordulatszámon, általában sebességváltót adnak a motorhoz. A hajtóműves motorok egy egyenáramú motort párosítanak egy redukciós hajtóművel, a fordulatszámot a kimeneti nyomatékkal cserélik, ami pontosan az, amire egy elektromos csavarhúzónak szüksége van egy csavar szilárdan, elakadása nélkül történő meghajtásához.

Egyedi kis hajtóműves motorgyártók A Hongyang testreszabott megoldásokat kínál a sebességváltókhoz és hajtóműves motorokhoz, beleértve a kimenő tengely helyzetét, a redukciós arányt, a motor fordulatszámát, a motor nyomatékát és egyéb paramétereket. T... Termék megtekintése →

Szálcsiszolt vs. kefe nélküli: kétféleképpen készíthet egyenáramú motort

Az eddig leírtak a klasszikus kefés egyenáramú motorra vonatkoznak, ahol a kefék és egy kommutátor mechanikusan kezeli a kapcsolást. A kefe nélküli egyenáramú motor más megközelítést alkalmaz: a tekercsek az állórészen, az állandó mágnesek a forgórészen, és egy elektronikus vezérlő kapcsolja az áramot a fázisok között. A kopó alkatrészek eltávolítása hosszabb élettartamot, nagyobb hatékonyságot és csendesebb működést biztosít a kefe nélküli kialakításoknak, ezért a drónok és a precíziós berendezések egyre inkább előnyben részesítik őket. A kompromisszum az, hogy a kefe nélküli motort nem lehet egyszerűen az akkumulátorhoz csatlakoztatni; működéséhez meghajtó áramkörre van szükség.

Az iparban ez a változás könnyen megfigyelhető. Ahogy megbeszéltük ben cikkünk arról, hogy miért cserélik le fokozatosan a kefés egyenáramú motorokat , mindkét technológiának megvan a maga helye, és a megfelelő választás a költségcéloktól, az élettartamra vonatkozó elvárásoktól és az ellenőrzési követelményektől függ. A könnyű, nagy sebességű repülési platformok esetében a kefe nélküli kialakítást nehéz felülmúlni.

Ahol egyenáramú motorokat használnak minden nap

Miután megértette a működési elvet, mindenhol észreveszi az egyenáramú motorokat. Otthonban porszívót, kávéfőzőt, hajszárítót, elektromos ventilátort és motoros függönyt vezetnek. Az irodában papíraprítókat, nyomtatókat és elektromos ceruzahegyezőket látnak el energiával. A szabadban fűnyírót, sövénynyírót és lombfúvót működtetnek, míg a járművekben ablakokat emelnek, ajtókat zárnak és üléseket állítanak be. A gyárban robotkarokat mozgatnak, csomagokat válogatnak, és automatákból adják ki a termékeket. Összegyűjtöttük ezeket a használati eseteket pályázati oldalainkat , ahol megtekintheti, hogy a különböző motorméretek és specifikációk hogyan illeszkednek a különböző eszközökhöz.

A megfelelő egyenáramú motor kiválasztása termékéhez

Mérnökök és vásárlók számára az egyenáramú motor működésének megértése az első lépés a megfelelő kiválasztása felé. Kezdje a tápfeszültség, a szükséges nyomaték és fordulatszám, a megengedett méret, a zajhatárok és a várható élettartam meghatározásával, majd illessze ezeket a követelményeket egy megfelelő motorcsaládhoz. 1988 óta az első yuyaói mikromotorgyárból több mint 10 gyártósorral és 10 millió darabot meghaladó éves kapacitással rendelkező gyártóvá nőttünk ki, amely 300-tól 900-as sorozatig terjedő szálcsiszolt egyenáramú motorokat, kefe nélküli motorokat és hajtóműves motorokat kínál, amelyek mindegyike az ISO 9001 és a REACH tanúsítvánnyal rendelkező RoHS-szabvány szerint készül. Ha olyan terméket fejleszt, amely kompakt forgási teljesítményt igényel, mérnökcsapatunk örömmel segít a megfelelő motor kiválasztásában vagy testreszabásában, és bármikor kérhet ingyenes árajánlatot.