2) Faktiki fırlanan mühərrik

Burada fırlanan elektrik maşınlarının praktiki üsulu kimi üç fazalı alternativ cərəyan və rulonlardan istifadə edərək fırlanan maqnit sahəsinin alınması üsulu tətbiq edilir.
(Üç fazalı AC 120° faza intervalı olan AC siqnaldır)

• Yuxarıdakı ① vəziyyətdə olan sintetik maqnit sahəsi aşağıdakı rəqəmə ① uyğundur.
• Yuxarıdakı ② vəziyyətdə olan sintetik maqnit sahəsi aşağıdakı şəkildəki ②-ə uyğundur.
• Yuxarıdakı vəziyyətdə olan sintetik maqnit sahəsi ③ aşağıdakı rəqəmə ③ uyğundur.

Yuxarıda təsvir edildiyi kimi, nüvənin ətrafına sarılmış rulon üç fazaya bölünür və U fazalı rulon, V fazalı rulon və W fazalı rulon 120 ° aralıqlarla yerləşdirilir. Yüksək gərginlikli bobin N qütbünü, aşağı gərginliyi olan bobin isə S qütbünü yaradır.
Hər bir faza sinus dalğası kimi dəyişdiyindən, hər bir rulonun yaratdığı polarite (N qütbü, S qütbü) və onun maqnit sahəsi (maqnit qüvvəsi) dəyişir.
Bu zaman sadəcə N qütbünü yaradan bobinə baxın və U-fazalı bobin→V-fazalı bobin →W-fazalı bobin→U-fazalı bobininə uyğun olaraq ardıcıllıqla dəyişin və bununla da fırlanır.

Kiçik bir motorun quruluşu

Aşağıdakı şəkildə üç mühərrikin ümumi quruluşu və müqayisəsi göstərilir: pilləli mühərrik, fırçalı birbaşa cərəyan (DC) mühərriki və fırçasız birbaşa cərəyan (DC) motor.Bu mühərriklərin əsas komponentləri əsasən rulonlar, maqnitlər və rotorlardır. Bundan əlavə, müxtəlif növlərə görə, onlar rulonlu sabit tipə və maqnit sabit tipə bölünür.

Aşağıda nümunə diaqramla əlaqəli strukturun təsviri verilmişdir.Daha dənəvər əsasda başqa strukturlar ola biləcəyi üçün, bu məqalədə təsvir edilən strukturun böyük bir çərçivədə olduğunu başa düşməlisiniz.

Burada pilləli mühərrikin rulonu xaricdən bərkidilir, maqnit isə içəridə fırlanır.

Burada, fırçalanmış DC mühərrikinin maqnitləri xaricdən sabitlənir və rulonlar içəridə fırlanır.Fırçalar və kommutator bobinə enerji vermək və cərəyanın istiqamətini dəyişdirmək üçün məsuliyyət daşıyır.

Burada fırçasız mühərrikin rulonu xaricdən bərkidilir, maqnit isə içəridə fırlanır.

Müxtəlif növ mühərriklərə görə, əsas komponentlər eyni olsa belə, quruluş fərqlidir.Xüsusiyyətlər hər bölmədə ətraflı izah ediləcəkdir.

fırçalanmış motor

Fırçalanmış motorun quruluşu

Aşağıda modellərdə tez-tez istifadə edilən fırçalanmış DC mühərrikinin necə göründüyü, eləcə də ümumi iki qütblü (2 maqnit) üç yuvalı (3 rulon) mühərrikin partlamış sxemi verilmişdir.Bəlkə də bir çox insanın motoru sökmək və maqniti çıxarmaq təcrübəsi var.

Görünür ki, fırçalanmış DC mühərrikinin daimi maqnitləri sabitdir və fırçalanmış DC mühərrikinin rulonları daxili mərkəz ətrafında dönə bilər.Sabit tərəfə “stator”, fırlanan tərəfə isə “rotor” deyilir.

Aşağıda struktur konsepsiyasını təmsil edən strukturun sxematik diaqramı verilmişdir.

Fırlanan mərkəzi oxun periferiyasında üç kommutator (cari keçid üçün əyilmiş metal təbəqələr) var.Bir-biri ilə təmasdan qaçmaq üçün kommutatorlar 120° (360°÷3 ədəd) intervalla düzülür.Mil fırlandıqca kommutator fırlanır.

Bir kommutator bir bobin ucu və digər sarğı ucu ilə birləşdirilir və üç kommutator və üç rulon dövrə şəbəkəsi kimi bir bütöv (halqa) təşkil edir.

Kommutatorla təmasda olmaq üçün iki fırça 0° və 180°-də sabitlənmişdir.Xarici DC enerji təchizatı fırçaya qoşulur və cərəyan fırçanın → kommutator → bobin → fırçanın yoluna uyğun olaraq axır.

Fırçalanmış motorun fırlanma prinsipi

① İlkin vəziyyətdən saat əqrəbinin əksinə fırladın

Bobin A yuxarıdadır, enerji təchizatını fırçaya qoşun, sol (+) və sağ (-) olsun.Sol fırçadan böyük bir cərəyan kommutator vasitəsilə A sarğısına axır.Bu, A bobinin yuxarı hissəsinin (xarici tərəfi) S qütbünə çevrildiyi quruluşdur.

A bobininin cərəyanının 1/2 hissəsi sol fırçadan B bobininə və C bobinə A bobinə əks istiqamətdə axdığı üçün B bobininin və C bobinin xarici tərəfləri zəif N qütblərinə çevrilir (şəkildə bir qədər kiçik hərflərlə işarələnir). rəqəm).

Bu rulonlarda yaranan maqnit sahələri və maqnitlərin itələyici və cəlbedici təsirləri rulonları saat yönünün əksinə fırlanan qüvvəyə tabe edir.

② Daha sonra saat yönünün əksinə çevirin

Bundan sonra, sağ fırçanın A bobinin saat əqrəbinin əksinə 30 ° fırlandığı bir vəziyyətdə iki kommutatorla təmasda olduğu qəbul edilir.

Bobin A cərəyanı sol fırçadan sağ fırçaya axmağa davam edir və bobinin xarici hissəsi S qütbünü saxlayır.

Bobin A ilə eyni cərəyan B bobinindən keçir və B bobininin kənarı daha güclü N qütbü olur.

C bobinin hər iki ucu fırçalar tərəfindən qısa qapandığından, cərəyan keçmir və maqnit sahəsi yaranmır.

Hətta bu vəziyyətdə saat yönünün əksinə fırlanma qüvvəsi yaşanır.

③-dən ④-ə qədər yuxarı rulon sola, aşağı sarğı isə sağa qüvvə almağa davam edir və saat yönünün əksinə fırlanmağa davam edir.

Bobin hər 30°-dən bir ③ və ④ döndərildikdə, bobin mərkəzi üfüqi oxun üstündə yerləşdirildikdə, rulonun xarici tərəfi S qütbünə çevrilir; bobin aşağıda yerləşdirildikdə N qütbünə çevrilir və bu hərəkət təkrarlanır.

Başqa sözlə, yuxarı rulon dəfələrlə sola, aşağı sarğı isə dəfələrlə sağa (hər ikisi saat yönünün əksinə) məcbur edilir.Bu, rotorun hər zaman saat yönünün əksinə fırlanmasını təmin edir.

Gücü əks sol (-) və sağ (+) fırçalara bağlasanız, rulonlarda əks maqnit sahələri yaranır, buna görə də rulonlara tətbiq olunan qüvvə də saat yönünün əksinə dönərək əks istiqamətdə olur.

Bundan əlavə, enerji söndürüldükdə, fırçalanmış mühərrikin rotoru fırlanmağı dayandırır, çünki onun fırlanmasını saxlamaq üçün maqnit sahəsi yoxdur.

Üç fazalı tam dalğalı fırçasız motor

Üç fazalı tam dalğalı fırçasız mühərrikin görünüşü və quruluşu

Aşağıdakı şəkildə fırçasız mühərrikin görünüşü və quruluşu nümunəsi göstərilir.

Solda optik diski oxutma cihazında bir optik diski fırlatmaq üçün istifadə edilən mil mühərrikinin nümunəsi var.Cəmi üç fazalı × 3 cəmi 9 rulon.Sağda cəmi 12 rulon (üç fazalı × 4) olan bir FDD cihazı üçün bir mil mühərrikinin nümunəsi var.Bobin dövrə lövhəsində sabitlənmiş və dəmir nüvənin ətrafına sarılmışdır.

Bobinin sağ tərəfindəki disk formalı hissə daimi maqnit rotorudur.Periferiya daimi bir maqnitdir, rotorun şaftı bobinin mərkəzi hissəsinə daxil edilir və sarğı hissəsini əhatə edir, daimi maqnit isə rulonun periferiyasını əhatə edir.

Üç fazalı tam dalğalı fırçasız mühərrikin daxili struktur diaqramı və bobin bağlantısı ekvivalent dövrəsi

Sonrakı daxili quruluşun sxematik diaqramı və bobin bağlantısının ekvivalent dövrəsinin sxematik diaqramıdır.

Bu daxili diaqram çox sadə 2 qütblü (2 maqnit) 3 yuvalı (3 rulonlu) mühərrikin nümunəsidir.Bu, eyni sayda dirək və yuva ilə fırçalanmış motor quruluşuna bənzəyir, lakin rulon tərəfi sabitdir və maqnitlər dönə bilər.Əlbəttə ki, fırçalar yoxdur.

Bu halda, rulon Y-ə bağlıdır, bobini cərəyanla təmin etmək üçün yarımkeçirici elementdən istifadə edilir və cərəyanın daxil olması və çıxması fırlanan maqnitin vəziyyətinə uyğun olaraq idarə olunur.Bu nümunədə maqnitin mövqeyini aşkar etmək üçün Hall elementi istifadə olunur.Hall elementi rulonlar arasında yerləşdirilir və yaranan gərginlik maqnit sahəsinin gücünə əsasən aşkar edilir və mövqe məlumatı kimi istifadə olunur.Əvvəllər verilmiş FDD mili mühərrikinin təsvirində bobin və rulon arasında mövqe aşkar etmək üçün Hall elementinin (bobin üstündə) olduğunu da görmək olar.

Hall elementləri tanınmış maqnit sensorlarıdır.Maqnit sahəsinin böyüklüyü gərginliyin böyüklüyünə çevrilə bilər və maqnit sahəsinin istiqaməti müsbət və ya mənfi olaraq ifadə edilə bilər.Aşağıda Hall effektini göstərən sxematik diaqramdır.

Hall elementləri bu fenomendən istifadə edirlər ki, “bir cərəyan I_{H yarımkeçiricidən keçir və maqnit axını B cərəyana düz bucaq altında keçir, gərginlik VH}cərəyana və maqnit sahəsinə perpendikulyar istiqamətdə əmələ gəlir", amerikalı fizik Edvin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) bu hadisəni kəşf etdi və onu "Hall effekti" adlandırdı.Nəticədə yaranan gərginlik V_Haşağıdakı formula ilə təmsil olunur.

V_H= (K_H/ d)・I_H・B ※K_H: Hall əmsalı, d: maqnit axınının nüfuz səthinin qalınlığı

Formuladan göründüyü kimi, cərəyan nə qədər yüksəkdirsə, gərginlik də bir o qədər yüksəkdir.Bu xüsusiyyət tez-tez rotorun (maqnit) mövqeyini aşkar etmək üçün istifadə olunur.

Üç fazalı tam dalğalı fırçasız motorun fırlanma prinsipi

Fırçasız mühərrikin fırlanma prinsipi aşağıdakı ①-dən ⑥-ə qədər olan addımlarda izah ediləcək.Asan başa düşmək üçün burada daimi maqnitlər dairələrdən düzbucaqlılara qədər sadələşdirilmişdir.

①

Üç fazalı rulonlar arasında 1-ci bobin saatın 12-si istiqamətində, sarğı 2-nin saatın 4-ü istiqamətində, bobin 3-ün isə saatın 4-ü istiqamətində sabitləndiyi qəbul edilir. saatın 8 istiqaməti.2 qütblü daimi maqnitin N qütbü solda, S qütbü isə sağda olsun və fırlana bilsin.

Bobin xaricində S-qütblü maqnit sahəsi yaratmaq üçün bobinə 1 cərəyanı Io axıdılır.Io/2 cərəyanı bobin xaricində N-qütblü maqnit sahəsi yaratmaq üçün Bobin 2 və Bobin 3-dən axmaq üçün edilir.

Bobin 2 və sarğı 3-ün maqnit sahələri vektorlaşdırıldıqda aşağıya doğru N-qütblü maqnit sahəsi yaranır ki, bu da cari Io bir bobindən keçdikdə yaranan maqnit sahəsinin ölçüsündən 0,5 dəfə, əlavə edildikdə isə 1,5 dəfə böyükdür. bobinin maqnit sahəsinə 1.Bu, daimi maqnit üçün 90 ° bucaq altında nəticədə bir maqnit sahəsi yaradır, beləliklə maksimum fırlanma momenti yaradıla bilər, daimi maqnit saat yönünün əksinə fırlanır.

Bobin 2-nin cərəyanı azaldıqda və bobin 3-ün cərəyanı fırlanma vəziyyətinə uyğun olaraq artırıldıqda, yaranan maqnit sahəsi də saat əqrəbi istiqamətində fırlanır və daimi maqnit də fırlanmağa davam edir.

②

30° fırlanan vəziyyətdə cərəyan Io bobinə 1 axır, 2-də olan cərəyan sıfıra çevrilir və cərəyan Io bobindən 3 axır.

Bobin 1-in xarici hissəsi S qütbünə, 3-ün xarici hissəsi isə N qütbünə çevrilir.Vektorlar birləşdirildikdə yaranan maqnit sahəsi cərəyan Io bobindən keçdikdə yaranan maqnit sahəsinin √3 (≈1,72) dəfə çox olur.Bu da daimi maqnitin maqnit sahəsinə 90° açı ilə nəticələnən maqnit sahəsi yaradır və saat əqrəbi istiqamətində fırlanır.

Fırlanma vəziyyətinə uyğun olaraq bobin 1-in daxilolma cərəyanı Io azaldıqda, bobinin 2 daxil olan cərəyanı sıfırdan artırıldıqda və bobinin 3 çıxış cərəyanı Io-a qədər artırıldığında, nəticədə yaranan maqnit sahəsi də saat əqrəbi istiqamətində fırlanır, və daimi maqnit də fırlanmağa davam edir.

※Hər bir faza cərəyanının sinusoidal dalğa forması olduğunu fərz etsək, burada cərəyan dəyəri Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Maqnit sahəsinin vektor sintezi vasitəsilə ümumi maqnit sahəsinin ölçüsü ( √) kimi alınır. 3⁄2)²× 2=1,5 dəfə.Daimi maqnitin mövqeyindən asılı olmayaraq, hər bir faza cərəyanı sinus dalğası olduqda, vektor kompozit maqnit sahəsinin böyüklüyü bobin tərəfindən yaradılan maqnit sahəsinin 1,5 qatına bərabərdir və maqnit sahəsi nisbi 90 ° bucaq altındadır. daimi maqnitin maqnit sahəsinə.

③

30° fırlanmağa davam etmək vəziyyətində cərəyan Io/2 bobinə 1, cərəyan Io/2 bobinə 2, cərəyan Io isə rulondan 3 axır.

Bobin 1-in xarici tərəfi S qütbünə çevrilir, bobin 2-nin xarici tərəfi də S qütbünə, 3-ün xarici hissəsi isə N qütbünə çevrilir.Vektorlar birləşdirildikdə, yaranan maqnit sahəsi bir bobindən Io cərəyanı keçdikdə yaranan maqnit sahəsindən 1,5 dəfə çox olur (① ilə eyni).Burada da daimi maqnitin maqnit sahəsinə nisbətən 90° bucaq altında yaranan maqnit sahəsi yaranır və saat əqrəbi istiqamətində fırlanır.

④～⑥

① - ③ ilə eyni şəkildə fırladın.

Bu şəkildə, bobinə axan cərəyan davamlı maqnitin vəziyyətinə uyğun olaraq ardıcıl olaraq dəyişdirilərsə, daimi maqnit sabit bir istiqamətdə fırlanacaqdır.Eyni şəkildə, cərəyan axınını tərsinə çevirsəniz və nəticədə yaranan maqnit sahəsini tərsinə çevirsəniz, o, saat yönünün əksinə fırlanacaq.

Aşağıdakı rəqəm yuxarıdakı ①-dən ⑥-ə qədər hər addımda hər bir bobinin cərəyanını davamlı olaraq göstərir.Yuxarıdakı giriş vasitəsilə cari dəyişiklik və fırlanma arasındakı əlaqəni başa düşmək mümkün olmalıdır.

pilləli motor

Bir pilləli mühərrik, nəbz siqnalı ilə sinxronizasiyada fırlanma bucağını və sürəti dəqiq idarə edə bilən bir motordur. Step motora "pulse motor" da deyilir.Adımlı mühərriklər mövqe sensorlarından istifadə etmədən yalnız açıq dövrəli idarəetmə vasitəsilə dəqiq yerləşdirməyə nail ola bildikləri üçün onlar yerləşdirmə tələb edən avadanlıqlarda geniş istifadə olunur.

Step motorun quruluşu (iki fazalı bipolyar)

Soldan sağa aşağıdakı rəqəmlər pilləli mühərrikin görünüşünün bir nümunəsidir, daxili strukturun sxematik diaqramı və struktur konsepsiyasının sxematik diaqramıdır.

Görünüş nümunəsində HB (Hybrid) tipli və PM (Daimi Maqnit) tipli pilləli mühərrikin görünüşü verilmişdir.Ortadakı struktur diaqramı HB tipli və PM tipli quruluşu da göstərir.

Bir pilləli mühərrik, bobinin sabit olduğu və daimi maqnitin fırlandığı bir quruluşdur.Sağdakı bir pilləli mühərrikin daxili quruluşunun konseptual diaqramı iki fazalı (iki dəst) rulonlardan istifadə edən PM mühərrikinin nümunəsidir.Adımlı mühərrikin əsas quruluşunun nümunəsində rulonlar kənarda, daimi maqnitlər isə içəridə yerləşdirilir.İki fazalı rulonlara əlavə olaraq, daha çox fazalı üç fazalı və beş fazalı növlər var.

Bəzi pilləli mühərriklərin başqa müxtəlif strukturları var, lakin onun iş prinsipinin tətbiqini asanlaşdırmaq üçün bu məqalədə pilləli mühərrikin əsas strukturu verilmişdir.Bu məqalə vasitəsilə, pilləli motorun əsasən sabit rulonun və fırlanan daimi maqnitin quruluşunu qəbul etdiyini başa düşməyə ümid edirəm.

Step motorun əsas iş prinsipi (bir fazalı həyəcanlandırma)

Aşağıdakı rəqəm bir pilləli mühərrikin əsas iş prinsipini təqdim etmək üçün istifadə olunur.Bu, yuxarıdakı iki fazalı bipolyar bobinin hər bir fazası (bobinlər dəsti) üçün həyəcanlanma nümunəsidir.Bu diaqramın əsas prinsipi vəziyyətin ①-dən ④-ə dəyişməsidir.Bobin müvafiq olaraq Bobin 1 və Bobin 2-dən ibarətdir.Bundan əlavə, cari oxlar cari axının istiqamətini göstərir.

①

• Cərəyan bobin 1 sol tərəfindən daxil olur və bobin 1 sağ tərəfindən axır.
• Bobin 2-dən cərəyanın axmasına icazə verməyin.
• Bu zaman sol sargının 1 daxili tərəfi N, sağ 1-in daxili tərəfi isə S olur.
• Buna görə də, ortada olan daimi maqnit sarğı 1-in maqnit sahəsi ilə çəkilir, sol S və sağ N vəziyyətinə çevrilir və dayanır.

  ②

• Bobin 1 cərəyanı dayandırılır və cərəyan bobin 2 yuxarı tərəfindən daxil olur və bobinin 2 aşağı tərəfindən axır.
• Üst sarğının 2 daxili tərəfi N, aşağı sarğının 2 daxili tərəfi isə S olur.
• Daimi maqnit öz maqnit sahəsi ilə cəlb edilir və saat yönünün əksinə 90° fırlanaraq dayanır.

  ③

• Bobin 2-nin cərəyanı dayandırılır və cərəyan bobin 1-in sağ tərəfindən daxil olur və bobin 1-in sol tərəfindən axır.
• Sol sargının 1 daxili tərəfi S, sağ sarımın 1 daxili tərəfi isə N olur.
• Daimi maqnit maqnit sahəsi ilə cəlb olunur və saat yönünün əksinə daha 90° dönərək dayanır.

  ④

• Bobin 1 cərəyanı dayandırılır və cərəyan bobin 2 aşağı tərəfindən daxil olur və bobin 2 yuxarı tərəfindən axır.
• Üst sarğının 2 daxili tərəfi S, aşağı sarğının 2 daxili tərəfi isə N olur.
• Daimi maqnit öz maqnit sahəsi ilə cəlb edilir və saat yönünün əksinə daha 90° dönərək dayanır.