Što je DC motor

U modernoj industriji i životu, iako ne možemo vidjeti motore, s njima se bavimo svaki dan, a DC motori su najklasičniji i najčešći. Bilo da se radi o vašem kućnom električnom ventilatoru, dječjim igračkama, brisačima automobila ili čak izvoru napajanja iza automatizirane robotske ruke, može ga voziti DC motor.

 

Pa, što je DC motor? Jednostavno rečeno, to je uređaj koji DC električnu energiju pretvara u mehaničku energiju. Iako se povijest DC motora može pratiti do 19. stoljeća, Times to nije eliminirao. Umjesto toga, i dalje je aktivan u poljima malih pogona i kontrole visoke preciznosti. S razvojem elektroničke tehnologije upravljanja, vrste DC motora se neprestano obogaćuju, kao što su četkani istosmjerni motori, istosmjerni motori bez četkica, motori COREless DC, motori zupčanika itd. Različite vrste su prikladne za različite scenarije i opremu.

 

U ovom ćemo vam članku provesti kroz principe, strukture i klasifikacije kako bismo u potpunosti razumjeli radni mehanizam i scenarije primjene DC Motors -a, pomažući vam da brzo započnete s ovim važnim elektromehaničkim proizvodom.

 

 

Kako rade DC motori: Kako magnetska polja i struje stvaraju rotaciju?

Da bismo razumjeli princip rada istosmjernog motora, možemo ga sažeti u jednoj rečenici: struja teče kroz žicu, žica je podvrgnuta sili u magnetskom polju, čime se rotor tjera na rotiranje.

 

Drugim riječima, istosmjerni motor je poput "tvornice za pretvorbu energije": prima DC snage iz izvora napajanja, a zatim stvara elektromagnetski okretni moment kroz unutarnju namotavanje armature pod djelovanjem magnetskog polja, čime se mehanički dio pokreće.

 

Dijagram načela rada

 

Zašto se može okretati? Princip zapravo dolazi iz "Pravilca lijeve strane"

Kad struja prođe kroz žicu u magnetskom polju, žica će biti podvrgnuta sili okomitoj na smjer struje i magnetskog polja. Ovo je poznata "Ampere Force". Možete upotrijebiti "pravilo lijeve strane" za određivanje smjera sile.

 

U DC motoru ta sila djeluje na više zavojnica na armaturi, na kraju se konvergira u kontinuiranu rotacijsku silu.

 

Commutator: Ključ kontinuirane rotacije

Ali postoji problem: ako zavojnica uvijek drži jedan smjer u magnetskom polju, motor će se zaustaviti nakon pola okretaja. Da bi se riješio ovaj problem, u DC motor dodaje se vrlo kritični uređaj - Commutator.

 

Commutator će kontinuirano mijenjati smjer struje tijekom rotacije armature, tako da je zavojnica uvijek prisiljena u istom smjeru u magnetskom polju, postižući tako kontinuiranu rotaciju.

 

Ova jednostavna i učinkovita struktura jedan je od važnih razloga zašto se DC motori široko koriste. Ako želite znati više: zašto stručno i magnetsko polje stvaraju okretni moment? Kako komutator zapravo postiže komutaciju? Kako proces sile armature postiže kontinuirani izlaz? Tada možete pročitati ovaj članak "Princip rada DC motora: prekrasna kombinacija magnetskog polja i struje"

 

 

Od čega je izrađen DC motor? Dopustite mi da vam pokažem ključne komponente

Iako postoje mnoge vrste DC motora (poput četkica, bez četkica, trajnog magneta itd.), Njihove su osnovne strukture otprilike slične. Uzmimo brušeni istosmjerni motor kao primjer kako bismo razumjeli njegove temeljne komponente i funkcionirali jedan po jedan.

 

1. Armatura: Glavni karakter pretvaranja električne energije u mehaničku energiju

Armatura je rotirajući dio motora, obično sastavljen od željezne jezgre s bakrenom žicom ranom oko nje. Postavlja se na zavojnicu, a kad izravna struja prođe kroz armaturu, ona stvara zakretni moment pod djelovanjem magnetskog polja, čime se pokreće motor da se okreće.

 

Armatura je i "izlazni kraj snage" i izravni nosač elektromagnetske sile. Njegov dizajn utječe na učinkovitost i performanse motora.

 

2. Commutator: "prekidač" koji omogućava kontinuiranu rotaciju

Commutator je uređaj koji povezuje armaturu i četkice, obično segmentirani bakreni prsten. Njegova je funkcija automatski prebaciti smjer struje kada se armatura okreće, čime se armatura kontinuirano okreće. To je neophodna komponenta u četkanim motorima.

 

3. četkica: vodljivi most

Četkica je ključna komponenta koja iz vanjskog izvora napajanja uvodi izravnu struju u namotavanje armature. Uobičajeni materijali su grafitni ili metalno grafitni kompozit. Kontaktira i klizi s komutatorom, omogućavajući da se struja stabilno isporuči u rotirajuću armaturu.

 

Treba napomenuti da četke nose dijelove i da će se istrošiti nakon dugotrajne uporabe. Potrebno ih je redovito zamijeniti, što je ujedno i važan dio održavanja motora četkica.

 

4. Stator: statički dio koji stvara magnetsko polje

Stator je stacionarni dio motora, koji je odgovoran za pružanje stalnog magnetskog polja za armaturu. Stator može biti stalni magnet (tj. Trajni magnetni DC motor) ili zavojnica s pogonom (tj. Motor za ekscitaciju DC). Može se podijeliti u različite vrste prema različitim načinima stvaranja magnetskog polja.

 

5. Kućište i ležajevi: Struktura i podrška

Motorno kućište uglavnom igra zaštitnu i fiksirajuću ulogu, dok unutarnji ležaj osigurava glatku i nisku rotaciju armature, što je osnovna struktura koja osigurava život i stabilnost motora.

 

Sažetak: Jezgrena struktura istosmjernog motora uključuje: armaturu, komutator, četke, stator, ležajevi itd. Ove komponente rade zajedno na dovršenju pretvorbe električne energije u mehaničku energiju, što je jamstvo za učinkovit rad motora.

 

 

Kad mnogi prvi put upoznaju DC motor, možda misle da je to samo mali motor koji se može okrenuti uključivanjem. Ali u stvari, DC motori se mogu klasificirati iz više dimenzija, kao što su metoda komutacije, izvor magnetskog polja, struktura namota itd. Sljedeće su tri najčešće metode klasifikacije:

 

Prema metodi komutacije:

Četkani istosmjerni motor

Ovo je naj klasičniji tip DC motora, s jednostavnom strukturom i niskim troškovima. Prebacuje smjer struje kroz mehanički kontakt četke i komutatora kako bi održao kontinuiranu rotaciju motora.

 

Prednosti: jednostavna struktura, jednostavna za kontrolu, niska cijena, pogodna za igračke, male uređaje itd.

 

Nedostaci: četkice su jednostavne za nošenje, kratak vijek, glasna buka, često održavanje.

 

DC bez četkica

Motor bez četkice eliminira četke i komutator i koristi elektronički upravljački sustav za komutaciju, što ga čini učinkovitijim i ima duži vijek.

 

Prednosti: visoka učinkovitost i tišina, dug život, u osnovi bez održavanja, pogodni za opremu od srednjeg do vrhunskog, kao što su bespilotne letjelice i električni alati.

 

Nedostaci: Zahtijeva namjenski kontroler, visoki troškovi, složeni upravljački sustav

 

Prema izvoru magnetskog polja:

Trajni magnetni istosmjerni motor (PMDC motor)

Stalni magneti koriste se za zamjenu namota polja za stvaranje magnetskog polja. Imaju kompaktnu strukturu i brzi odgovor. Obično se koriste u električnim vozilima, automatskim vratima, robotima itd. Mogu biti četkani ili motori bez četkica.

 

Prednosti: jednostavna struktura, mala veličina, visoka učinkovitost, brzi dinamički odgovor

 

Nedostaci: Snaga magnetskog polja ne može se prilagoditi, a gornja granica snage ograničena je magnetskim materijalom.

 

Uzbuđeni DC motor

Magnetsko polje nastaje elektromagnetskom zavojnicom (namotavanje pobuda), koja se može podijeliti u pobudu serije, paralelno pobuđenje, pobuđenje složenih itd. Prikladan je za industrijsku opremu koja zahtijeva veliki početni okretni moment ili širok raspon regulacije brzine.

 

Prednosti: podesivo magnetsko polje, snažan moment, pogodno za uvjete velike snage

 

Nedostaci: složena struktura, teško kontrolirati, relativno velika veličina

 

Prema namotanoj strukturi ili broju faza napajanja (uglavnom se koristi za motore bez četkice):

"Fazni broj" motora odnosi se na broj kanala kroz koji struja prolazi kroz namotavanje. Uobičajene vrste uključuju jednofazne, dvofazne i trofazne. Ova je klasifikacija posebno važna u DC motorima bez četkica (BLDC), jer različiti fazni brojevi imaju značajan utjecaj na stabilnost pokretanja motora, metode upravljanja i područja primjene.

 

Jednofazni istosmjerni motor bez četkice

Jednofazni motori imaju najjednostavniju strukturu i obično zahtijevaju samo dvije žice za kontrolu. Pogonski krug ima nisku cijenu, tako da se često koriste u mikro uređajima s niskim zahtjevima za performanse.

Prednosti: najjednostavnija struktura, niska cijena, pogodna za aplikacije s malim okretnim momentom kao što su mali ventilatori i prijenosni uređaji

 

Nedostaci: Velika fluktuacija zakretnog momenta, a ne tako glatke kao višefazni motori prilikom početka

 

Dvofazni istosmjerni motor bez četkice

Složenija je od jednofazne, obično koristeći četverožičnu ili šestožičnu strukturu i fleksibilnija je u kontroli. Slična je strukturi koraka, ali metoda pogona je drugačija.

Prednosti: Kompaktna struktura, stabilan rad, obično se koristi u mikro uređajima i medicinskim instrumentima

 

Nedostaci: U usporedbi s trofaznim motorima, još uvijek postoji određena fluktuacija zakretnog momenta

 

Trofazni istosmjerni motor bez četkice

To je najvažnija i najbolje performansa motorna struktura bez četkica na tržištu, s glatkim radom i kontinuiranim okretnim momentom, a široko se koristi u različitim aplikacijama srednjeg do vrhunskog.

Prednosti: kontinuirani moment, visoka učinkovitost, miran rad, to je najvažnija vrsta motora bez četkice, široko se koristi u električnim vozilima, električnim alatima, dronovima itd.

 

Nedostaci: Sustav upravljanja je složen, a trošak relativno visok

 

Različite metode klasifikacije otkrivaju ključne razlike u strukturi motora, performansama i primjeni. Vrijedno je napomenuti da se te klasifikacije međusobno ne isključuju. Na primjer, motor može biti trofazni motor bez četkica bez četkica, koji zadovoljava sve tri dimenzije klasifikacije. Razumijevanje ovih osnova pomoći će u naknadnim odlukama o odabiru i primjeni.

 

 

U modernom inženjerstvu i životu, DC motori su posvuda. S prednostima jednostavne kontrole, brzog odgovora i različitih struktura, DC motori se široko koriste u raznim proizvodima i sustavima. Od kućanskih uređaja do industrijske automatizacije, do dronova i medicinske opreme, DC Motors "osnažuje" sve.

 

Slijedi nekoliko tipičnih scenarija primjene, podijeljeno s industrijom ili funkcijom:

1. Kućni uređaji i dnevni elektronički uređaji

DC motori su najčešći u malim kućanskim aparatima. Kompaktni su i tihi, prikladni za aplikacije koje zahtijevaju niski napon, nisku buku i niske troškove.

 

Usisavači, sušilaci kose, miješalice (velika brzina, dobra stabilnost)

 

Električne četkice za zube, električni brijači (koristeći četkane ili motore bez coreless -a)

 

Električne zavjese, električne brave vrata (aplikacije niskog napona, male potrošnje energije)

 

Uobičajeni tipovi: Motor s četkom, motor bez kore, mali istosmjerni motor bez četkice

 

2. Igračke, modeli i zabavna elektronika

Od automobila na daljinsko upravljanje do bespilotnih letjelica, DC motori igraju ključnu ulogu. Velika brzina, brzi odgovor, lagana težina i kompaktnost osnovni su zahtjevi takvih scena.

 

Automobili i zrakoplovi na daljinskom upravljaču (koristeći motore bez četkica za povećanje brzine i izdržljivosti)

 

Roboti, robotske ruke (koder DC motori koji zahtijevaju preciznu kontrolu)

 

Uobičajeni tipovi: DC motor bez četkice, istosmjerni motor s koderom, motor bez koreza

 

3. Industrijska automatizacija i mehanički pogon

Zahtjevi za izvedbu motora u industrijskim okruženjima su veći i moraju imati karakteristike kao što su visoki zakretni moment, snažna kontrolira i dug život.

 

Automatizirana proizvodna linija (DC servo motor, sustav povratnih informacija kodera)

 

Prenošenje opreme, električna push šipka (trajni magnetni istosmjerni motor, kombinacija motora zupčanika)

 

CNC strojni alati (visoko precizni DC motori bez četkica)

 

Uobičajeni tipovi: Servo istosmjerni motor, istosmjerni motor s visokim okretnim momentom, motor s redukcijskim zupčanikom

 

4. Prijevoz i zeleno putovanje

Zeleni alati za putovanja kao što su električni bicikli, električna vozila i bicikli u ravnoteži u osnovi koriste DC motore kao svoju jezgru snage, posebno visoko učinkovite DC motore.

 

Električni bicikl (motor s glavčinom bez četkice)

 

Električni skuter (24V \/ 36V motor bez četkice)

 

Automobil pametnog uravnoteženja (visoki moment istosmjernog motora s upravljačkim sustavom)

 

Uobičajeni tipovi: Motor bez četkice, motor bez četkice 48V, istosmjerni motor visoke učinkovitosti

 

5. Medicinski uređaji i precizna oprema

DC Motors, posebno motori bez koreza i servo motori, također se široko koriste u polju medicinske opreme, koje ima izuzetno visoke zahtjeve za buku, volumen i brzinu odziva.

 

Infuzijska pumpa, mikro ventilator (motor bez kore, osjetljiv odgovor)

 

Električni kirurški instrumenti (velika brzina, niska buka bez četkice)

 

Oprema za oftalmološku ispitivanje (ultra-niska vibracija servo motor)

 

Uobičajeni tipovi: Coreless DC motori, mali motori servo DC, motori bez četkica

 

DC motori su duboko ugrađeni u naše živote i industrijske sustave zbog svoje fleksibilne strukture, jednostavnog kontrole i brzog odgovora. Od dječjih igračaka do visoko precizne medicinske opreme, od automatiziranih proizvodnih linija do električnih alata za putovanja, svi se oslanjaju na DC motore kako bi postigli pogon i inteligenciju.

 

Različiti scenariji primjene imaju različite zahtjeve za razinu napona DC motora. Želite znati kako odabrati 12V, 24V, 36V ili 48V prema vašim potrebama? Možete se obratiti na naše "Vodič za analizu razine napona istosmjernog napona".