Næsten halvdelen af verdens strømforbrug forbruges af motorer, så motorernes høje effektivitet kaldes den mest effektive foranstaltning til at løse verdens energiproblemer.
Generelt refererer det til omdannelsen af kraften genereret af strømmen, der flyder i magnetfeltet, til roterende handling, og i bred forstand inkluderer det også lineær handling.I henhold til typen af strømforsyning, der drives af motor, kan den opdeles i DC-motor og AC-motor.Ifølge princippet om motorrotation kan den groft opdeles i følgende kategorier.(undtagen specielle motorer)
AC AC-motor Børstet motor: Den udbredte børstede motor kaldes generelt DC-motor.En elektrode kaldet en "børste" (statorside) og en "kommutator" (armaturside) kontaktes sekventielt for at skifte strømmen og derved udføre en roterende handling.Børsteløs jævnstrømsmotor: Den behøver ikke børster og kommutatorer, men bruger koblingsfunktioner som transistorer til at skifte strøm og udføre rotation.Stepmotor: Denne motor arbejder synkront med pulseffekt, så den kaldes også pulsmotor.Dens egenskab er, at den nemt kan realisere nøjagtig positioneringsoperation.Asynkron motor: Vekselstrøm får statoren til at producere roterende magnetfelt, som får rotoren til at producere induceret strøm og rotere under dens interaktion.AC (vekselstrøm) motor Synkronmotor: vekselstrøm skaber et roterende magnetfelt, og rotoren med magnetiske poler roterer på grund af tiltrækning.Rotationshastigheden er synkroniseret med strømfrekvensen.
Om strøm, magnetfelt og kraft Lad os først og fremmest, for at lette følgende forklaring af motorprincippet, gennemgå de grundlæggende love/regler om strøm, magnetfelt og kraft.Selvom der er en følelse af nostalgi, er det let at glemme denne viden, hvis du ikke bruger magnetiske komponenter ofte.
Hvordan roterer motoren?1) motoren roterer ved hjælp af magneter og magnetisk kraft.Rundt om en permanent magnet med en roterende aksel, ① drej magneten (for at generere et roterende magnetfelt), ② ifølge princippet om, at forskellige poler på N-polen og S-polen tiltrækker og samme niveau frastøder, ③ magneten med en roterende aksel vil rotere.
Strømmen i ledningen forårsager et roterende magnetfelt (magnetisk kraft) omkring den, så magneten roterer, hvilket faktisk er den samme aktionstilstand som denne.
Derudover syntetiseres den magnetiske kraft, når ledningen er viklet ind i en spole, og danner en stor magnetisk feltflux (magnetisk flux), hvilket resulterer i en N-pol og en S-pol.Ved at indsætte jernkernen i den spoleformede leder bliver magnetfeltlinjerne desuden nemme at passere igennem og kan generere stærkere magnetisk kraft.2) Faktisk roterende motor Her, som en praktisk metode til at rotere elektrisk maskine, introduceres metoden til fremstilling af roterende magnetfelt ved at bruge trefaset AC og spole.(Trefaset AC er et AC-signal med et faseinterval på 120.) Spolerne, der er viklet rundt om jernkernen, er opdelt i tre faser, og U-fasespoler, V-fasespoler og W-fasespoler er arrangeret med intervaller på 120. Spolerne med høj spænding genererer N poler, og spolerne med lav spænding genererer S poler.Hver fase ændres i henhold til en sinusbølge, så polariteten (N-pol, S-pol) genereret af hver spole og dens magnetfelt (magnetisk kraft) vil ændre sig.På dette tidspunkt skal du bare se på spolerne, der genererer N poler, og ændre dem i rækkefølgen U-fase spole → V-fase spole → W-fase spole → U-fase spole, og dermed rotere.Struktur af lille motor Følgende figur viser den generelle struktur og sammenligning af stepmotor, børstet DC-motor og børsteløs DC-motor.De grundlæggende komponenter i disse motorer er hovedsageligt spoler, magneter og rotorer.Derudover er de på grund af forskellige typer opdelt i spolefast type og magnet fast type.
Her er børstens DC-motors magnet fastgjort på ydersiden, og spolen roterer på indersiden.Børsten og kommutatoren er ansvarlige for at levere strøm til spolen og ændre strømretningen.Her er spolen på den børsteløse motor fastgjort på ydersiden, og magneten roterer på indersiden.På grund af de forskellige typer motorer er deres strukturer forskellige, selvom de grundlæggende komponenter er de samme.Det vil blive forklaret detaljeret i hver del.Børstet motor Struktur af børstemotor Det følgende er udseendet af den børstede jævnstrømsmotor, der ofte bruges i modellen, og det eksploderede skematiske diagram af den almindelige to-polede (to magneter) tre-slot (tre spoler) motor.Måske har mange mennesker erfaring med at skille motoren ad og tage magneten ud.Det kan ses, at den permanente magnet på børstens jævnstrømsmotor er fastgjort, og børstens jævnstrømsmotors spole kan rotere rundt om det indre centrum.Den faste side kaldes "stator", og den roterende side kaldes "rotor".
Rotationsprincip for børstemotoren ① Drej mod uret fra starttilstanden Spole A er øverst, der forbinder strømforsyningen til børsten, og lad venstre side være (+) og højre side være (-).En stor strøm løber fra venstre børste til spolen A gennem kommutatoren.Dette er en struktur, hvor den øverste del (ydersiden) af spolen A bliver til S-polen.Da 1/2 af strømmen af spole A løber fra venstre børste til spole B og spole C i modsat retning af spole A, bliver ydersiderne af spole B og spole C svage N poler (angivet med lidt mindre bogstaver i figur).Det magnetiske felt, der genereres i disse spoler, og frastødningen og tiltrækningen af magneter får spolerne til at rotere mod uret.② yderligere mod uret rotation.Dernæst antages det, at den højre børste er i kontakt med to kommutatorer i den tilstand, at spolen A roterer 30 grader mod uret.Strømmen af spolen A løber kontinuerligt fra venstre børste til højre børste, og ydersiden af spolen holder S-polen.Den samme strøm som spolen A løber gennem spolen B, og ydersiden af spolen B bliver en stærkere N-pol.Da begge ender af spole C er kortsluttet af børster, flyder der ingen strøm, og der genereres ikke noget magnetfelt.Selv i dette tilfælde vil det blive udsat for kraften ved rotation mod uret.Fra ③ til ④ modtager den øvre spole kontinuerligt den kraft, der bevæger sig til venstre, og den nederste spole modtager kontinuerligt den kraft, der bevæger sig til højre, og fortsætter med at rotere mod uret.Når spolen roterer til ③ og ④ hver 30. grader, når spolen er placeret over den centrale vandrette akse, bliver den ydre side af spolen S-pol;Når spolen er placeret under, bliver den til N-pol, og denne bevægelse gentages.Med andre ord udsættes den øvre spole gentagne gange for en kraft, der bevæger sig til venstre, og den nederste spole udsættes gentagne gange for en kraft, der bevæger sig til højre (begge mod uret).Dette får rotoren til altid at rotere mod uret.Hvis strømforsyningen er forbundet til den modsatte venstre børste (-) og højre børste (+), vil der blive genereret et magnetisk felt med modsatte retninger i spolen, så retningen af kraften på spolen er også modsat og drejes med uret .Derudover, når strømforsyningen er afbrudt, vil børstemotorens rotor stoppe med at rotere, fordi der ikke er noget magnetfelt, der holder den roterende.Trefaset fuldbølge børsteløs motor Udseende og struktur af trefaset fuldbølge børsteløs motor
Internt strukturdiagram og ækvivalent kredsløb for spoleforbindelse af trefaset fuldbølge børsteløs motor Dernæst er det skematiske diagram over den interne struktur og det tilsvarende kredsløbsdiagram for spoleforbindelsen.Det interne strukturdiagram er et simpelt eksempel på en 2-polet (2 magneter) 3-slot (3 spoler) motor.Det ligner børstemotorstrukturen med det samme antal poler og slidser, men spolens side er fast, og magneten kan rotere.Selvfølgelig er der ingen børste.I dette tilfælde anvender spolen Y-forbindelsesmetoden, og halvlederelementet bruges til at levere strøm til spolen, og strømtilførslen og udstrømningen styres i henhold til positionen af den roterende magnet.I dette eksempel bruges et Hall-element til at detektere magnetens position.Hall-elementet er arrangeret mellem spolerne, og detekterer den genererede spænding i henhold til magnetfeltstyrken og bruger den som positionsinformation.På billedet af FDD spindelmotor givet tidligere, kan det også ses, at der er et Hall-element (over spolen) mellem spolen og spolen for at detektere positionen.Hall element er en velkendt magnetisk sensor.Magnetfeltets størrelse kan konverteres til spændingens størrelse, og magnetfeltets retning kan repræsenteres af positiv og negativ.
Rotationsprincippet for trefaset fuldbølge børsteløs motor Dernæst vil rotationsprincippet for den børsteløse motor blive forklaret i henhold til trin ① ~ ⑥.For nem forståelse er den permanente magnet her forenklet fra cirkulær til rektangulær.① Lad spolen 1 i trefaset spolen være fikseret i klokken 12-retningen af uret, spolen 2 være fikseret i klokken 4-retningen af uret, og spolen 3 fastgøres i 8'eren klokkens retning af uret.Lad N-polen på den 2-polede permanentmagnet være til venstre og S-polen til højre, og den kan rotere.En strøm Io strømmer ind i spolen 1 for at generere et S-polet magnetfelt uden for spolen.Io/2-strømmen løber fra spolen 2 og spolen 3 for at generere et N-polet magnetfelt uden for spolen.Når magnetfelterne i spole 2 og spole 3 vektorsyntetiseres, genereres et N-polet magnetfelt nedad, hvilket er 0,5 gange størrelsen af det magnetiske felt, der genereres, når strømmen Io passerer gennem en spole, og når den lægges til magnetfeltet. felt af spole 1, bliver det 1,5 gange.Dette vil producere et sammensat magnetfelt med en vinkel på 90 i forhold til den permanente magnet, så det maksimale drejningsmoment kan genereres, og den permanente magnet roterer med uret.Når strømmen af spolen 2 reduceres og strømmen af spolen 3 øges i overensstemmelse med rotationspositionen, roterer det resulterende magnetfelt også med uret, og den permanente magnet fortsætter også med at rotere.② Når den drejes 30 grader, løber strømmen Io ind i spolen 1, så strømmen i spolen 2 er nul, og strømmen Io løber ud af spolen 3. Den ydre side af spolen 1 bliver en S-pol, og den ydre side af spolen 3 bliver en N-pol.Når vektorerne kombineres, er det genererede magnetiske felt √3(≈1,72) gange det, der genereres, når strømmen Io passerer gennem en spole.Dette vil også frembringe et resulterende magnetfelt i en vinkel på 90 i forhold til permanentmagnetens magnetfelt og rotere med uret.Når spolens 1's indstrømningsstrøm Io reduceres i overensstemmelse med rotationspositionen, øges spolens 2's indstrømningsstrøm fra nul, og spolens 3's udløbsstrøm øges til Io, roterer det resulterende magnetfelt også med uret, og den permanente magnet fortsætter med at rotere.Forudsat at hver fasestrøm er sinusformet, er strømværdien her io× sin (π 3) = io× √ 32. Gennem vektorsyntese af magnetfelt er det totale magnetfelt (√ 32) 2× 2 = 1,5 gange magnetfelt genereret af en spole.※.Når hver fasestrøm er sinusbølge, uanset hvor permanentmagneten er placeret, er størrelsen af vektorens sammensatte magnetfelt 1,5 gange det magnetiske felt, der genereres af en spole, og magnetfeltet danner en 90 graders vinkel mht. permanentmagnetens magnetfelt.③ I tilstanden fortsætter med at rotere 30 grader, strømmer strømmen Io/2 ind i spole 1, strøm Io/2 løber ind i spole 2, og strømmen Io løber ud af spole 3. Den ydre side af spolen 1 bliver til S-polen spolen 2 bliver S-polen, og ydersiden af spolen 3 bliver N-polen.Når vektorerne kombineres, er det genererede magnetiske felt 1,5 gange det, der genereres, når strømmen Io flyder gennem en spole (det samme som ①).Her vil et syntetisk magnetfelt med en vinkel på 90 grader i forhold til permanentmagnetens magnetfelt også blive genereret og roteret med uret.④～⑥ Drej på samme måde som ① ~ ③.På denne måde vil den permanente magnet rotere i en fast retning, hvis strømmen, der strømmer ind i spolen, konstant skiftes i henhold til permanentmagnetens position.På samme måde, hvis strømmen løber i den modsatte retning, og det syntetiske magnetfelt vendes, vil det rotere mod uret.Den følgende figur viser strømmen af hver spole i hvert trin fra ① til ⑥.Gennem ovenstående introduktion skulle vi være i stand til at forstå sammenhængen mellem aktuelle forandringer og rotation.stepmotor Stepmotor er en slags motor, der kan styre rotationsvinklen og hastigheden synkront og præcist med pulssignal.Stepmotor kaldes også "pulsmotor".Stepmotor er meget udbredt i det udstyr, der har brug for positionering, fordi det kun kan realisere nøjagtig positionering gennem åben sløjfekontrol uden brug af positionssensor.Opbygning af stepmotor (to-faset bipolær) I udseendeeksemplerne er udseendet af HB (hybrid) og PM (permanent magnet) stepmotorer angivet.Strukturdiagrammet i midten viser også strukturen af HB og PM.Stepmotor er en struktur med fast spole og roterende permanent magnet.Det konceptuelle diagram af den interne struktur af stepmotoren til højre er et eksempel på PM-motor, der bruger tofasede (to grupper) spoler.I det grundlæggende struktureksempel på stepmotor er spolen anbragt på ydersiden, og den permanente magnet er anbragt på indersiden.Udover to faser findes der mange typer spoler med tre faser og fem lige store faser.Nogle stepmotorer har andre forskellige strukturer, men for at introducere deres arbejdsprincipper giver dette papir den grundlæggende struktur for stepmotorer.Gennem denne artikel håber jeg at forstå, at stepmotoren grundlæggende vedtager strukturen af spolefiksering og permanent magnetrotation.Grundlæggende arbejdsprincip for stepmotor (enfaset excitation) Følgende bruges til at introducere det grundlæggende arbejdsprincip for stepmotor.① Strøm løber ind fra venstre side af spole 1 og ud fra højre side af spole 1. Lad ikke strøm flyde gennem spole 2. På dette tidspunkt bliver indersiden af venstre spole 1 N, og indersiden af den højre spole 1 bliver S.. Derfor tiltrækkes den midterste permanentmagnet af magnetfeltet i spolen 1, og stopper i tilstanden af venstre side S og højre side N.. ② Stop strømmen i spole 1, således at strømmen løber ind fra oversiden af spole 2 og løber ud fra undersiden af spole 2. Den indvendige side af den øvre spole 2 bliver N og indersiden af den nederste spole 2 bliver S.. Permanentmagneten tiltrækkes af sit magnetfelt og stopper med at rotere 90 med uret.③ Stop strømmen i spole 2, så strømmen løber ind fra højre side af spole 1 og løber ud fra venstre side af spole 1. Indersiden af venstre spole 1 bliver S, og indersiden af højre spole 1 bliver N.. Den permanente magnet tiltrækkes af sit magnetfelt og roterer med uret i yderligere 90 grader for at stoppe.④ Stop strømmen i spolen 1, så strømmen løber ind fra undersiden af spolen 2 og løber ud fra oversiden af spolen 2. Indersiden af den øvre spole 2 bliver S, og indersiden af spolen 2. nederste spole 2 bliver N.. Den permanente magnet tiltrækkes af sit magnetfelt og roterer med uret i yderligere 90 grader for at stoppe.Stepmotoren kan roteres ved at skifte strømmen, der løber gennem spolen i ovenstående rækkefølge fra ① til ④ gennem det elektroniske kredsløb.I dette eksempel vil hver omskifterhandling dreje stepmotoren med 90. Derudover, når strømmen løbende løber gennem en bestemt spole, kan den holde stoptilstanden og få stepmotoren til at have holdemomentet.Forresten, hvis strømmen, der strømmer gennem spolen, vendes, kan stepmotoren drejes i den modsatte retning.
