2) Werklike roterende motor

Hier, as 'n praktiese metode om elektriese masjiene te roteer, word 'n metode bekendgestel om 'n roterende magnetiese veld te produseer deur gebruik te maak van driefase-wisselstroom en spoele.
(Driefase WS is 'n WS-sein met 'n fase-interval van 120°)

• Die sintetiese magnetiese veld in bogenoemde ①-toestand stem ooreen met die volgende figuur ①.
• Die sintetiese magnetiese veld in die toestand ② hierbo stem ooreen met ② in die figuur hieronder.
• Die sintetiese magnetiese veld in die bogenoemde toestand ③ stem ooreen met die volgende figuur ③.

Soos hierbo beskryf, word die spoel wat om die kern gewikkel is in drie fases verdeel, en die U-fase spoel, V-fase spoel en W-fase spoel word met intervalle van 120° gerangskik. Die klos met hoë spanning genereer N pool, en die klos met lae spanning genereer S pool.
Aangesien elke fase as 'n sinusgolf verander, verander die polariteit (N-pool, S-pool) wat deur elke spoel en sy magnetiese veld (magnetiese krag) gegenereer word.
Op hierdie tydstip, kyk net na die spoel wat die N-pool produseer, en verander in volgorde volgens die U-fase spoel → V-fase spoel → W-fase spoel → U-fase spoel, en roteer daardeur.

Struktuur van 'n klein motor

Die figuur hieronder toon die algemene struktuur en vergelyking van die drie motors: stapmotor, geborselde gelykstroommotor (GS) en borsellose gelykstroommotor (GS).Die basiese komponente van hierdie motors is hoofsaaklik spoele, magnete en rotors. Daarbenewens, as gevolg van verskillende tipes, word hulle verdeel in spoel vaste tipe en magneet vaste tipe.

Die volgende is 'n beskrywing van die struktuur wat met die voorbeelddiagram geassosieer word.Aangesien daar ander strukture op 'n meer granulêre basis kan wees, verstaan ​​asseblief dat die struktuur wat in hierdie artikel beskryf word binne 'n groot raamwerk is.

Hier is die spoel van die stapmotor aan die buitekant vasgemaak, en die magneet draai aan die binnekant.

Hier is die magnete van die geborselde GS-motor aan die buitekant vasgemaak, en die spoele word aan die binnekant gedraai.Die borsels en kommutator is verantwoordelik vir die verskaffing van krag aan die spoel en die verandering van die rigting van die stroom.

Hier is die spoel van die borsellose motor aan die buitekant vasgemaak, en die magneet draai aan die binnekant.

As gevolg van die verskillende tipes motors, selfs al is die basiese komponente dieselfde, is die struktuur anders.Die besonderhede sal in elke afdeling in detail verduidelik word.

geborselde motor

Struktuur van geborselde motor

Hieronder is hoe 'n geborselde GS-motor lyk wat dikwels in modelle gebruik word, sowel as 'n ontplofte skema van 'n gewone tweepool (2 magnete) driegleuf (3 spoele) tipe motor.Miskien het baie mense die ervaring om die motor uitmekaar te haal en die magneet uit te haal.

Dit kan gesien word dat die permanente magnete van die geborselde GS-motor vas is, en die spoele van die geborselde GS-motor kan om die binneste middel draai.Die stilstaande kant word "stator" genoem en die roterende kant word "rotor" genoem.

Die volgende is 'n skematiese diagram van die struktuur wat die struktuurkonsep voorstel.

Daar is drie kommutators (gebuigde metaalplate vir stroomskakeling) op die omtrek van die roterende sentrale as.Om kontak met mekaar te vermy, word die kommutators teen 'n interval van 120° (360°÷3 stukke) gerangskik.Die kommutator roteer soos die as draai.

Een kommutator is verbind met een spoelkant en die ander spoelkant, en drie kommutators en drie spoele vorm 'n geheel (ring) as 'n stroombaannetwerk.

Twee borsels word op 0° en 180° vasgemaak vir kontak met die kommutator.Die eksterne GS-kragtoevoer is aan die kwas gekoppel, en die stroom vloei volgens die pad van die kwas → kommutator → spoel → kwas.

Rotasiebeginsel van geborselde motor

① Draai antikloksgewys vanaf die aanvanklike toestand

Spoel A is bo-op, koppel die kragtoevoer aan die kwas, laat die linkerkant (+) en die regterkant (-) wees.'n Groot stroom vloei van die linkerborsel na spoel A deur die kommutator.Dit is die struktuur waarin die boonste deel (buitekant) van die spoel A die S-pool word.

Aangesien 1/2 van die stroom van spoel A van die linkerborsel na spoel B en spoel C in die teenoorgestelde rigting van spoel A vloei, word die buitekante van spoel B en spoel C swak N pole (aangedui deur effens kleiner letters in die figuur).

Die magnetiese velde wat in hierdie spoele geskep word en die afstotende en aantreklike effekte van die magnete onderwerp die spoele aan 'n antikloksgewyse roterende krag.

② Draai verder linksom

Vervolgens word aanvaar dat die regter kwas in kontak is met die twee kommutators in 'n toestand waar die spoel A linksom met 30° gedraai word.

Die stroom van spoel A gaan voort om van die linkerborsel na die regterborsel te vloei, en die buitekant van die spoel behou die S-pool.

Dieselfde stroom as spoel A vloei deur spoel B, en die buitekant van spoel B word die sterker N-pool.

Aangesien beide kante van die spoel C deur die borsels kortgesluit word, vloei geen stroom nie en geen magnetiese veld word opgewek nie.

Selfs in hierdie geval word 'n antikloksgewyse rotasiekrag ervaar.

Van ③ tot ④ gaan die boonste spoel voort om 'n krag na links te ontvang, en die onderste spoel gaan voort om 'n krag na regs te ontvang, en gaan voort om antikloksgewys te draai

Wanneer die spoel na ③ en ④ elke 30° gedraai word, wanneer die spoel bo die sentrale horisontale as geposisioneer is, word die buitekant van die spoel die S-pool; wanneer die spoel onder geplaas word, word dit die N-pool, en hierdie beweging word herhaal.

Met ander woorde, die boonste spoel word herhaaldelik na links gedwing, en die onderste spoel word herhaaldelik na regs gedwing (albei in 'n antikloksgewyse rigting).Dit laat die rotor heeltyd antikloksgewys draai.

As jy krag aan die teenoorgestelde linker (-) en regter (+) borsels koppel, word teenoorgestelde magnetiese velde in die spoele geskep, dus is die krag wat op die spoele toegepas word ook in die teenoorgestelde rigting, wat kloksgewys draai.

Daarbenewens, wanneer die krag afgeskakel word, hou die rotor van die geborselde motor op om te draai omdat daar geen magnetiese veld is om dit te laat draai nie.

Drie-fase volgolf borsellose motor

Voorkoms en struktuur van driefase volgolf borsellose motor

Die figuur hieronder toon 'n voorbeeld van die voorkoms en struktuur van 'n borsellose motor.

Aan die linkerkant is 'n voorbeeld van 'n spilmotor wat gebruik word om 'n optiese skyf in 'n optiese skyfspeeltoestel te draai.'n Totaal van driefase × 3 totaal van 9 spoele.Aan die regterkant is 'n voorbeeld van 'n spilmotor vir 'n FDD-toestel, met 'n totaal van 12 spoele (driefase × 4).Die spoel word op die stroombaanbord vasgemaak en om die ysterkern gewikkel.

Die skyfvormige deel regs van die spoel is die permanente magneetrotor.Die omtrek is 'n permanente magneet, die as van die rotor word in die sentrale deel van die spoel geplaas en bedek die spoeldeel, en die permanente magneet omring die omtrek van die spoel.

Interne struktuurdiagram en spoelverbinding-ekwivalente stroombaan van driefase volgolf borsellose motor

Volgende is 'n skematiese diagram van die interne struktuur en 'n skematiese diagram van die ekwivalente stroombaan van die spoelverbinding.

Hierdie interne diagram is 'n voorbeeld van 'n baie eenvoudige 2-pool (2 magnete) 3-gleuf (3 spoele) motor.Dit is soortgelyk aan 'n geborselde motorstruktuur met dieselfde aantal pole en gleuwe, maar die spoelkant is vas en die magnete kan draai.Natuurlik geen borsels nie.

In hierdie geval is die spoel Y-gekoppel, met behulp van 'n halfgeleierelement om die spoel van stroom te voorsien, en die invloei en uitvloei van stroom word beheer volgens die posisie van die roterende magneet.In hierdie voorbeeld word 'n Hall-element gebruik om die posisie van die magneet op te spoor.Die Hall-element is tussen die spoele gerangskik, en die opgewekte spanning word bespeur op grond van die sterkte van die magnetiese veld en as posisie-inligting gebruik.In die beeld van die FDD-spilmotor wat vroeër gegee is, kan dit ook gesien word dat daar 'n Hall-element (bo die spoel) is vir posisiebespeuring tussen die spoel en die spoel.

Hall-elemente is bekende magnetiese sensors.Die grootte van die magneetveld kan omgeskakel word in die grootte van die spanning, en die rigting van die magneetveld kan as positief of negatief uitgedruk word.Hieronder is 'n skematiese diagram wat die Hall-effek toon.

Hall-elemente trek voordeel uit die verskynsel dat "wanneer 'n huidige I_{H vloei deur 'n halfgeleier en 'n magnetiese vloed B gaan reghoekig na die stroom, 'n spanning VH}word gegenereer in die rigting loodreg op die stroom en die magnetiese veld", Amerikaanse fisikus Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) het hierdie verskynsel ontdek en dit die "Hall-effek" genoem.Die gevolglike spanning V_Hword deur die volgende formule voorgestel.

V_H= (K_H/ d)・I_H・B ※K_H: Hall koëffisiënt, d: dikte van magnetiese vloed penetrasie oppervlak

Soos die formule wys, hoe hoër die stroom, hoe hoër is die spanning.Hierdie kenmerk word dikwels gebruik om die posisie van die rotor (magneet) op te spoor.

Rotasiebeginsel van driefase volgolf borsellose motor

Die rotasiebeginsel van die borsellose motor sal in die volgende stappe ① tot ⑥ verduidelik word.Vir maklike begrip word die permanente magnete hier vereenvoudig van sirkels na reghoeke.

①

Onder die driefase-spoele word aanvaar dat spoel 1 in die rigting van 12-uur van die klok vasgemaak is, spoel 2 in die rigting van 4-uur van die klok vasgemaak is, en spoel 3 in die rigting van 8 uur van die klok.Laat die N-pool van die 2-pool permanente magneet aan die linkerkant en die S-pool aan die regterkant wees, en dit kan gedraai word.

'n Stroom Io word in die spoel 1 gevloei om 'n S-pool magneetveld buite die spoel op te wek.Io/2-stroom word van spoel 2 en spoel 3 laat vloei om 'n N-pool magneetveld buite die spoel te genereer.

Wanneer die magnetiese velde van spoel 2 en spoel 3 gevektoriseer word, word 'n N-pool magneetveld afwaarts gegenereer, wat 0,5 keer die grootte is van die magneetveld wat gegenereer word wanneer die stroom Io deur een spoel gaan, en 1,5 keer groter is wanneer bygevoeg na die magneetveld van spoel 1.Dit skep 'n resulterende magnetiese veld teen 'n hoek van 90° met die permanente magneet, sodat maksimum wringkrag gegenereer kan word, die permanente magneet roteer kloksgewys.

Wanneer die stroom van spoel 2 verminder word en die stroom van spoel 3 verhoog word volgens die rotasieposisie, roteer die resulterende magneetveld ook kloksgewys en die permanente magneet hou ook aan om te roteer.

②

In die toestand wat met 30° gedraai word, vloei die stroom Io in die spoel 1 in, die stroom in die spoel 2 word nul gemaak, en die stroom Io vloei uit die spoel 3 .

Die buitekant van die spoel 1 word die S-pool, en die buitekant van die spoel 3 word die N-pool.Wanneer die vektore gekombineer word, is die resulterende magnetiese veld √3 (≈1.72) keer die magnetiese veld wat geproduseer word wanneer die stroom Io deur 'n spoel gaan.Dit produseer ook 'n resulterende magneetveld teen 'n 90°-hoek met die permanente magneet se magnetiese veld en roteer kloksgewys.

Wanneer die invloeistroom Io van die spoel 1 verminder word volgens die rotasieposisie, word die invloeistroom van die spoel 2 vanaf nul verhoog, en die uitvloeistroom van die spoel 3 word verhoog na Io, roteer die resulterende magneetveld ook kloksgewys, en die permanente magneet bly ook draai.

※As aangeneem word dat elke fasestroom 'n sinusvormige golfvorm is, is die stroomwaarde hier Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Deur die vektorsintese van die magnetiese veld, word die totale magneetveldgrootte verkry as (√ 3⁄2)²× 2=1,5 keer.Wanneer elke fasestroom 'n sinusgolf is, ongeag die posisie van die permanente magneet, is die grootte van die vektor saamgestelde magneetveld 1,5 keer dié van die magneetveld wat deur 'n spoel gegenereer word, en die magneetveld is teen 'n 90° hoek relatief na die magnetiese veld van die permanente magneet.

③

In die toestand van aanhou roteer met 30°, vloei die stroom Io/2 in die spoel 1 in, die stroom Io/2 vloei in die spoel 2 in, en die stroom Io vloei uit die spoel 3 .

Die buitekant van die spoel 1 word die S-pool, die buitekant van die spoel 2 word ook die S-pool, en die buitekant van die spoel 3 word die N-pool.Wanneer die vektore gekombineer word, is die resulterende magnetiese veld 1,5 keer die magnetiese veld wat geproduseer word wanneer 'n stroom Io deur 'n spoel vloei (dieselfde as ①).Ook hier word 'n resulterende magneetveld opgewek teen 'n hoek van 90° met betrekking tot die magnetiese veld van die permanente magneet en roteer kloksgewys.

④～⑥

Draai op dieselfde manier as ① na ③.

Op hierdie manier, as die stroom wat in die spoel vloei voortdurend in volgorde geskakel word volgens die posisie van die permanente magneet, sal die permanente magneet in 'n vaste rigting draai.Net so, as jy die stroomvloei omkeer en die resulterende magnetiese veld omkeer, sal dit antikloksgewys draai.

Die figuur hieronder toon deurlopend die stroom van elke spoel in elke stap ① tot ⑥ hierbo.Deur bogenoemde inleiding behoort dit moontlik te wees om die verband tussen huidige verandering en rotasie te verstaan.

stapmotor

'n Stapmotor is 'n motor wat die rotasiehoek en spoed akkuraat kan beheer in sinchronisasie met 'n pulssein. Die stapmotor word ook 'n "pulsmotor" genoem.Omdat stapmotors akkurate posisionering slegs deur ooplusbeheer kan bereik sonder die gebruik van posisiesensors, word hulle wyd gebruik in toerusting wat posisionering vereis.

Struktuur van stapmotor (tweefase bipolêr)

Die volgende figure van links na regs is 'n voorbeeld van die voorkoms van die stapmotor, 'n skematiese diagram van die interne struktuur, en 'n skematiese diagram van die struktuurkonsep.

In die voorkomsvoorbeeld word die voorkoms van HB (Hybrid) tipe en PM (Permanente Magnet) tipe stapmotor gegee.Die struktuurdiagram in die middel toon ook die struktuur van HB-tipe en PM-tipe.

'n Stapmotor is 'n struktuur waarin die spoel vasgemaak is en die permanente magneet roteer.Die konseptuele diagram van die interne struktuur van 'n stapmotor aan die regterkant is 'n voorbeeld van 'n PM-motor wat tweefase (twee stelle) spoele gebruik.In die voorbeeld van die basiese struktuur van die stapmotor is die spoele aan die buitekant gerangskik en die permanente magnete aan die binnekant.Benewens tweefasespoele, is daar driefase- en vyffase-tipes met meer fases.

Sommige stapmotors het ander verskillende strukture, maar die basiese struktuur van die stapmotor word in hierdie artikel gegee om die bekendstelling van sy werksbeginsel te vergemaklik.Deur hierdie artikel hoop ek om te verstaan ​​dat die stapmotor basies die struktuur van vaste spoel en roterende permanente magneet aanneem.

Basiese werkbeginsel van stapmotor (enkelfase-opwekking)

Die volgende figuur word gebruik om die basiese werkbeginsel van 'n stapmotor bekend te stel.Dit is 'n voorbeeld van opwekking vir elke fase (stel spoele) van die tweefase bipolêre spoel hierbo.Die uitgangspunt van hierdie diagram is dat die toestand van ① na ④ verander.Die spoel bestaan ​​onderskeidelik uit spoel 1 en spoel 2.Daarbenewens dui die huidige pyle die huidige vloeirigting aan.

①

• Die stroom vloei in vanaf die linkerkant van die spoel 1 en vloei uit die regterkant van die spoel 1 .
• Moenie toelaat dat stroom deur spoel 2 vloei nie.
• Op hierdie tydstip word die binnekant van die linkerspoel 1 N, en die binnekant van die regterspoel 1 word S.
• Daarom word die permanente magneet in die middel aangetrek deur die magnetiese veld van die spoel 1, word die toestand van die linker S en die regter N, en stop.

  ②

• Die stroom van die spoel 1 word gestop, en die stroom vloei in vanaf die bokant van die spoel 2 en vloei uit vanaf die onderkant van die spoel 2.
• Die binnekant van die boonste spoel 2 word N, en die binnekant van die onderste spoel 2 word S.
• Die permanente magneet word deur sy magneetveld aangetrek en stop deur 90° kloksgewys te draai.

  ③

• Die stroom van spoel 2 word gestop, en die stroom vloei in vanaf die regterkant van spoel 1 en vloei uit vanaf die linkerkant van spoel 1.
• Die binnekant van die linkerspoel 1 word S, en die binnekant van die regterspoel 1 word N.
• Die permanente magneet word deur sy magneetveld aangetrek en stop deur nog 90° kloksgewys te draai.

  ④

• Die stroom van die spoel 1 word gestop, en die stroom vloei in vanaf die onderkant van die spoel 2 en vloei uit vanaf die bokant van die spoel 2.
• Die binnekant van die boonste spoel 2 word S, en die binnekant van die onderste spoel 2 word N.
• Die permanente magneet word deur sy magneetveld aangetrek en stop deur nog 90° kloksgewys te draai.