Prèske mwatye nan konsomasyon pouvwa nan mond lan konsome pa motè. Se poutèt sa, amelyore efikasite nan motè yo di se mezi ki pi efikas pou rezoud pwoblèm enèji nan mond lan.

Kalite motè

An jeneral, li refere a konvèti fòs la ki te pwodwi pa koule aktyèl la nan jaden an mayetik nan yon mouvman rotary, epi li gen ladan tou mouvman lineyè nan yon pakèt domèn.

Dapre kalite ekipman pou pouvwa kondwi pa motè a, li ka divize an DC motè ak AC motè.Dapre prensip wotasyon motè, li ka apeprè divize an kalite sa yo.(eksepte pou motè espesyal)

Konsènan kouran, chan mayetik, ak fòs

Premyèman, pou konvenyans eksplikasyon prensip motè ki vin apre yo, ann revize lwa/lwa debaz yo sou kouran, chan mayetik, ak fòs.Malgre ke gen yon sans de nostalji, li fasil bliye konesans sa a si ou pa itilize eleman mayetik souvan.

Nou konbine foto ak fòmil pou ilistre.

Lè ankadreman plon an se rektangilè, se fòs ki aji sou aktyèl la pran an kont.

Fòs F ki aji sou kote a ak c se

Jenere koupl alantou aks santral la.

Pou egzanp, lè w ap konsidere eta kote ang wotasyon an se sèlmanθ, fòs ki aji nan ang dwat sou b ak d se pecheθ, kidonk koupl Ta pati a eksprime pa fòmil sa a:

Lè nou konsidere pati c nan menm fason an, koupl la double epi li bay yon koupl kalkile pa:

Imaj

Piske zòn rektang lan se S = h·l, ranplase li nan fòmil ki anwo a bay rezilta sa yo:

Fòmil sa a travay pa sèlman pou rektang, men tou pou lòt fòm komen tankou ti sèk.Motè yo sèvi ak prensip sa a.

Ki jan motè a vire?

1) motè a wotasyon avèk èd nan leman, fòs mayetik

Anviwon yon leman pèmanan ak yon arbr wotasyon,① vire leman an(pou jenere yon chan mayetik wotasyon),② dapre prensip poto N ak S ki atire poto opoze ak repouse nan menm nivo,③ leman an ak arbr wotasyon ap vire.

Sa a se prensip debaz wotasyon motè.

Yon wotasyon chan mayetik (fòs mayetik) pwodwi alantou fil la lè yon kouran koule nan fil la, ak leman an wotasyon, ki se aktyèlman menm eta a operasyon.

Anplis de sa, lè fil la blese nan yon fòm bobin, fòs mayetik la konbine, se yon gwo flux chan mayetik (flux mayetik) fòme, ak poto N ak poto S yo pwodwi.
Anplis de sa, lè w mete yon nwayo fè nan fil mawonnen an, li vin pi fasil pou fòs mayetik la pase, epi yo ka pwodwi yon fòs mayetik pi fò.

2) aktyèl motè wotasyon

Isit la, kòm yon metòd pratik nan wotasyon machin elektrik, yon metòd pou pwodwi yon wotasyon jaden mayetik lè l sèvi avèk twa-faz altènatif aktyèl ak bobin yo prezante.
(Twa-faz AC se yon siyal AC ak yon entèval faz nan 120 °)

Jaden mayetik sentetik nan eta ki anwo a ① koresponn ak figi sa a ①.
Chan mayetik sentetik nan eta ② pi wo a koresponn ak ② nan figi ki anba a.
Chan mayetik sentetik nan eta ki anwo a ③ koresponn ak figi sa a ③.

Jan sa dekri pi wo a, bobin ki blese alantou nwayo a divize an twa faz, ak bobin U-faz, bobin V-faz, ak bobin W-faz yo ranje nan entèval 120 °. Bobin ki gen vòltaj segondè jenere poto N, ak bobin ki gen vòltaj ki ba jenere poto S.
Depi chak faz chanje kòm yon vag sinis, polarite (N poto, S pole) ki te pwodwi pa chak bobin ak chan mayetik li (fòs mayetik) chanje.
Nan moman sa a, jis gade nan bobin ki pwodui poto N a, epi chanje nan sekans dapre bobin U-faz → bobin V-faz → bobin W-faz → bobin U-faz, kidonk wotasyon.

Estrikti yon ti motè

Figi ki anba a montre estrikti jeneral la ak konparezon twa motè yo: motè stepper, motè bwose kouran dirèk (DC), ak motè brushless kouran dirèk (DC).Eleman debaz yo nan motè sa yo se sitou bobin, leman ak rotor. Anplis de sa, akòz diferan kalite yo, yo divize an kalite bobin fiks ak kalite leman fiks.

Sa ki anba la a se yon deskripsyon estrikti ki asosye ak dyagram egzanp lan.Depi ka gen lòt estrikti sou yon baz plis granulaire, tanpri konprann ke estrikti ki dekri nan atik sa a se nan yon gwo kad.

Isit la, bobin nan motè stepper la fiks sou deyò a, ak leman an wotasyon sou andedan an.

Isit la, leman yo nan motè DC fwose yo fiks sou deyò a, ak bobin yo wotasyon sou andedan an.Bwòs yo ak commutator yo responsab pou bay pouvwa bobin la ak chanje direksyon aktyèl la.

Isit la, bobin motè brushless la fiks sou deyò, ak leman an wotasyon sou andedan an.

Akòz diferan kalite motè, menm si eleman debaz yo se menm bagay la, estrikti a diferan.Espesifik yo pral eksplike an detay nan chak seksyon.

motè bwose

Estrikti nan motè bwose

Anba a se sa yon motè DC bwose souvan itilize nan modèl sanble, osi byen ke yon chema eksploze nan yon motè komen de-pol (2 leman) twa-fant (3 bobin) kalite.Petèt anpil moun gen eksperyans nan demonte motè a ak pran leman an.

Li ka wè ke leman pèmanan nan motè DC fwose yo fiks, ak bobin yo nan motè DC fwose ka Thorne alantou sant enteryè a.Bò a estasyonè yo rele "stator" ak bò wotasyon yo rele "rotor".

Sa ki anba la a se yon dyagram chema nan estrikti ki reprezante konsèp estrikti a.

Gen twa komutateur (fèy metal koube pou chanje aktyèl) sou periferik aks santral la wotasyon.Yo nan lòd pou fè pou evite kontak youn ak lòt, komutateur yo ranje nan yon entèval nan 120 ° (360 °÷3 moso).Komitatè a wotasyon kòm arbr a wotasyon.

Yon komutateur konekte ak yon bout bobin ak lòt fen bobin, ak twa komutateur ak twa bobin fòme yon antye (bag) kòm yon rezo sikwi.

De bwòs yo fiks nan 0 ° ak 180 ° pou kontak ak commutator la.Ekipman pou pouvwa DC eksteryè a konekte ak bwòs la, ak aktyèl la ap koule dapre chemen bwòs la → commutator → bobin → bwòs.

Prensip wotasyon motè brose

① Vire nan direksyon goch soti nan eta inisyal la

Bobin A se sou tèt, konekte ekipman pou pouvwa a ak bwòs la, kite gòch la dwe (+) ak dwa a dwe (-).Yon gwo kouran koule soti nan bwòs gòch la nan bobin A atravè komutateur la.Sa a se estrikti kote pati siperyè a (bò ekstèn) bobin A a vin poto S la.

Depi 1/2 nan aktyèl la nan bobin A ap koule soti nan bwòs gòch la nan bobin B ak bobin C nan direksyon opoze a bobin A, bò deyò bobin B ak bobin C vin fèb N poto (ki endike pa yon ti kras pi piti lèt nan figi).

Chan mayetik ki te kreye nan bobin sa yo ak efè repouse ak atire leman yo sijè bobin yo nan yon fòs wotasyon envers.

② Pli lwen vire nan sens goch

Apre sa, li sipoze ke bwòs dwat la an kontak ak de komutateur yo nan yon eta kote bobin A a vire nan direksyon goch pa 30 °.

Kouran an nan bobin A kontinye ap koule soti nan bwòs gòch la nan bwòs dwat la, ak deyò bobin la kenbe poto S la.

Menm kouran ak bobin A ap koule nan bobin B, epi deyò bobin B vin poto N ki pi fò.

Depi tou de bout bobin C yo kout-sirkwite pa bwòs yo, pa gen okenn koule aktyèl epi pa gen okenn jaden mayetik pwodwi.

Menm nan ka sa a, gen yon fòs wotasyon envers.

Soti nan ③ a ④, bobin anwo a ap kontinye resevwa yon fòs sou bò gòch la, ak bobin ki pi ba a kontinye resevwa yon fòs sou bò dwat, epi li kontinye vire nan direksyon goch.

Lè bobin an wotasyon nan ③ ak ④ chak 30 °, lè bobin an pozisyone pi wo pase aks orizontal santral la, bò ekstèn bobin la vin poto S la; lè bobin an pozisyone anba a, li vin poto N, epi mouvman sa a repete.

Nan lòt mo, bobin anwo a repete fòse sou bò gòch la, epi bobin ki pi ba a repete fòse sou bò dwat la (tou de nan yon direksyon envers).Sa a kenbe rotor la vire nan direksyon goch tout tan tout tan an.

Si ou konekte pouvwa a opoze bò gòch (-) ak dwa (+) bwòs, opoze jaden mayetik yo kreye nan bobin yo, kidonk fòs la aplike nan bobin yo se tou nan direksyon opoze a, vire nan direksyon goch.

Anplis de sa, lè pouvwa a etenn, rotor nan motè a fwote sispann wotasyon paske pa gen okenn jaden mayetik kenbe li k ap vire.

Twa-faz plen-vag motè brushless

Aparans ak estrikti twa-faz plen-vag motè brushless

Figi ki anba a montre yon egzanp aparans ak estrikti yon motè brushless.

Sou bò gòch la se yon egzanp yon motè spindle ki itilize pou vire yon disk optik nan yon aparèy lèktur disk optik.Yon total de twa-faz × 3 total de 9 bobin.Sou bò dwat la se yon egzanp yon motè file koton pou yon aparèy FDD, ak yon total de 12 bobin (twa-faz × 4).Se bobin la fiks sou tablo sikwi a ak blese alantou nwayo a fè.

Pati ki gen fòm disk sou bò dwat bobin la se rotor leman pèmanan.Perifè a se yon leman pèmanan, se arbr a nan rotor la antre nan pati santral la nan bobin la epi kouvri pati nan bobin, ak leman pèmanan an antoure periferik la nan bobin la.

Dyagram estrikti entèn ak sikwi ekivalan koneksyon bobin nan twa-faz plen-vag motè brushless

Apre sa, se yon dyagram chema nan estrikti entèn la ak yon dyagram chema nan kous la ekivalan nan koneksyon an bobin.

Dyagram entèn sa a se yon egzanp yon trè senp 2-pol (2 leman) 3-slot (3 bobin) motè.Li sanble ak yon estrikti motè fwote ak menm kantite poto ak fant, men bò bobin la fiks epi leman yo ka vire.Natirèlman, pa gen bwòs.

Nan ka sa a, bobin la konekte Y-konekte, lè l sèvi avèk yon eleman semi-conducteurs bay bobin an ak kouran, epi flo a ak ekoulman pwodiksyon an kontwole dapre pozisyon nan leman an wotasyon.Nan egzanp sa a, yo itilize yon eleman Hall pou detekte pozisyon leman an.Se eleman Hall la ranje ant bobin yo, epi yo detekte vòltaj la pwodwi ki baze sou fòs la nan jaden an mayetik epi yo itilize kòm enfòmasyon sou pozisyon.Nan imaj la nan motè a file koton FDD yo bay pi bonè, li ka wè tou ke gen yon eleman Hall (pi wo a bobin la) pou deteksyon pozisyon ant bobin la ak bobin la.

Eleman Hall yo se byen koni detèktè mayetik.Gwosè a nan jaden mayetik la ka konvèti nan grandè a nan vòltaj la, ak direksyon an nan jaden an mayetik ka eksprime kòm pozitif oswa negatif.Anba a se yon dyagram chema ki montre efè Hall la.

Eleman Hall pran avantaj de fenomèn ki "lè yon kouran I_{H ap koule nan yon semi-kondiktè ak yon flux mayetik B pase nan ang dwat ak aktyèl la, yon vòltaj V.}_Hse pwodwi nan direksyon pèpandikilè a aktyèl la ak jaden an mayetik", Ameriken fizisyen Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) te dekouvri fenomèn sa a epi li te rele li "efè Hall".Vòltaj ki kapab lakòz V_Hreprezante pa fòmil sa a.

V_H= (K_H/ d)・I_H・B ※K_H: Koyefisyan Hall, d: epesè sifas pénétration flux mayetik

Kòm fòmil la montre, pi wo aktyèl la, se pi wo vòltaj la.Karakteristik sa a souvan itilize pou detekte pozisyon rotor la (leman).

Prensip wotasyon twa-faz plen-vag motè brushless

Prensip wotasyon motè brushless yo pral eksplike nan etap sa yo ① a ⑥.Pou konpreyansyon fasil, leman pèmanan yo senplifye soti nan ti sèk nan rektang isit la.

①

Pami bobin twa-faz yo, li sipoze ke bobin 1 fiks nan yon direksyon ki nan 12 è nan revèy la, bobin 2 se fiks nan direksyon 4 è nan revèy la, ak bobin 3 se fiks nan la. direksyon 8 è nan revèy la.Se pou poto N nan leman pèmanan 2-pol la sou bò gòch la ak poto S la sou bò dwat la, epi li ka vire toutotou.

Yon kouran Io koule nan bobin 1 pou jenere yon jaden mayetik S-pol deyò bobin la.Kouran Io/2 fè koule soti nan bobin 2 ak bobin 3 pou jenere yon jaden mayetik N-pol deyò bobin la.

Lè jaden mayetik nan bobin 2 ak bobin 3 yo vektorize, se yon jaden mayetik N-pol ki pwodui anba, ki se 0.5 fwa gwosè a nan jaden an mayetik ki te pwodwi lè Io aktyèl la pase nan yon sèl bobin, epi li se 1.5 fwa pi gwo lè yo ajoute. nan jaden an mayetik nan bobin 1.Sa a kreye yon jaden mayetik rezilta nan yon ang 90 ° ak leman pèmanan an, kidonk maksimòm koupl ka pwodwi, leman pèmanan an wotasyon nan egwiyad.

Lè aktyèl la nan bobin 2 diminye ak aktyèl la nan bobin 3 ogmante dapre pozisyon an wotasyon, jaden an rezilta mayetik tou wotasyon nan goch ak leman pèmanan an tou kontinye vire.

②

Nan eta a wotasyon pa 30 °, aktyèl Io a ap koule nan bobin 1 a, aktyèl la nan bobin 2 a fè zewo, ak aktyèl Io a koule soti nan bobin la 3 .

Deyò bobin 1 a vin poto S la, epi deyò bobin 3 a vin poto N.Lè vektè yo konbine, jaden mayetik ki lakòz se √3 (≈1.72) fwa chan mayetik ki pwodui lè Io aktyèl la pase nan yon bobin.Sa a tou pwodui yon jaden mayetik rezilta nan yon ang 90 ° nan jaden mayetik leman pèmanan an epi wotasyon nan direksyon goch.

Lè koule aktyèl la Io nan bobin 1 a diminye dapre pozisyon wotasyon an, aktyèl la koule nan bobin 2 a ogmante soti nan zewo, ak aktyèl la ekoulman nan bobin 3 a ogmante a Io, jaden an rezilta mayetik tou wotasyon nan goch, ak leman pèmanan an tou kontinye vire.

※Si nou sipoze ke chak kouran faz se yon fòm ond sinusoidal, valè aktyèl la isit la se Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Atravè sentèz vektè jaden mayetik la, gwosè total chan mayetik la jwenn kòm (√ 3⁄2)²× 2 = 1.5 fwa.Lè chak aktyèl faz se yon vag sinis, kèlkeswa pozisyon leman pèmanan an, mayitid jaden mayetik vektè konpoze an se 1.5 fwa sa ki te pwodwi pa yon bobin, ak jaden mayetik la nan yon ang 90° relatif. nan jaden an mayetik nan leman pèmanan an.

③

Nan eta a nan kontinye wotasyon pa 30 °, aktyèl la Io/2 koule nan bobin la 1 , Io / 2 aktyèl la koule nan bobin la 2 , ak aktyèl la Io koule soti nan bobin la 3 .

Deyò bobin 1 la vin poto S, deyò bobin 2 vin poto S la, epi deyò bobin 3 vin poto N.Lè vektè yo konbine, jaden mayetik ki lakòz se 1.5 fwa jaden mayetik ki pwodui lè yon kouran Io ap koule nan yon bobin (menm jan ak ①).Isit la, tou, yon rezilta jaden mayetik pwodwi nan yon ang 90 ° ki gen rapò ak jaden an mayetik nan leman pèmanan an epi wotasyon nan direksyon goch.

④～⑥

Wotasyon menm jan ak ① pou ③.

Nan fason sa a, si aktyèl la ap koule tankou dlo nan bobin la kontinyèlman chanje nan sekans dapre pozisyon nan leman pèmanan an, leman pèmanan an pral Thorne nan yon direksyon fiks.Menm jan an tou, si ou ranvèse koule aktyèl la epi ranvèse jaden mayetik ki rezilta a, li pral vire nan direksyon goch.

Figi ki anba a kontinyèlman montre aktyèl chak bobin nan chak etap ① a ⑥ pi wo a.Atravè entwodiksyon ki anwo a, li ta dwe posib pou konprann relasyon ki genyen ant chanjman aktyèl ak wotasyon.

motè stepper

Yon motè stepper se yon motè ki ka kontwole avèk presizyon ang wotasyon an ak vitès nan senkronizasyon ak yon siyal batman kè. Motè stepper la rele tou "motè batman kè".Paske motè stepper ka reyalize pwezante egzat sèlman atravè kontwòl louvri-bouk san yo pa itilize detèktè pozisyon yo, yo lajman ki itilize nan ekipman ki mande pou pwezante.

Estrikti motè stepper (de-faz bipolè)

Figi sa yo de goch a dwat se yon egzanp aparans nan motè a stepping, yon dyagram schematic nan estrikti entèn la, ak yon dyagram schematic nan konsèp estrikti a.

Nan egzanp aparans la, yo bay aparans nan kalite HB (Ibrid) ak PM (Permanent Magnet) kalite motè stepping.Dyagram estrikti nan mitan an montre tou estrikti kalite HB ak kalite PM.

Yon motè stepping se yon estrikti kote bobin la fiks epi leman pèmanan an wotasyon.Dyagram konseptyèl ekspresyon estrikti entèn yon motè stepper sou bò dwat la se yon egzanp yon motè PM ki sèvi ak de-faz (de ansanm) bobin.Nan egzanp estrikti debaz la nan motè a stepping, bobin yo ranje sou deyò a ak leman pèmanan yo ranje sou andedan an.Anplis de-faz bobin, gen twa-faz ak senk-faz kalite ki gen plis faz.

Gen kèk motè stepper ki gen lòt estrikti diferan, men se estrikti debaz motè stepper la bay nan atik sa a pou fasilite entwodiksyon prensip k ap travay li yo.Atravè atik sa a, mwen espere ke yo konprann ke motè a stepping fondamantalman adopte estrikti nan bobin fiks ak wotasyon leman pèmanan.

Prensip debaz k ap travay nan motè stepper (ekitasyon yon sèl-faz)

Se figi sa a ki itilize pou prezante prensip debaz k ap travay yon motè stepper.Sa a se yon egzanp eksitasyon pou chak faz (ansanm bobin) nan bobin de-faz bipolè ki anwo a.Premis dyagram sa a se ke eta a chanje soti nan ① a ④.Bobin la konsiste de bobin 1 ak bobin 2, respektivman.Anplis de sa, flèch aktyèl yo endike direksyon aktyèl la koule.

①

Kouran an ap antre nan bò gòch bobin 1 a epi li soti nan bò dwat bobin 1 la.
Pa kite kouran koule nan bobin 2.
Nan moman sa a, bò enteryè bobin gòch 1 la vin N, ak bò enteryè bobin dwat 1 vin S.
Se poutèt sa, leman pèmanan an nan mitan an atire pa jaden an mayetik nan bobin an 1, vin eta a nan S gòch la ak N dwat la, epi li sispann.
②
Kouran an nan bobin 1 a sispann, ak aktyèl la ap koule soti nan bò anwo a nan bobin 2 a ak koule soti nan bò ki pi ba nan bobin 2 la.
Bò enteryè bobin anwo 2 a vin N, ak bò enteryè bobin pi ba a vin S.
Se leman pèmanan an atire pa jaden mayetik li yo epi li sispann pa wotasyon 90 ° nan direksyon goch.
③
Kouran an nan bobin 2 sispann, ak aktyèl la ap koule soti nan bò dwat nan bobin 1 ak koule soti nan bò gòch nan bobin 1.
Bò enteryè bobin gòch 1 a vin S, ak bò enteryè bobin dwat 1 a vin N.
Se leman pèmanan an atire pa jaden mayetik li yo epi li sispann pa vire nan direksyon goch yon lòt 90 °.
④
Kouran an nan bobin 1 a sispann, ak aktyèl la ap koule soti nan bò ki pi ba nan bobin 2 a ak koule soti nan bò anwo a nan bobin 2 la.
Bò enteryè bobin anwo 2 a vin S, ak bò enteryè bobin pi ba 2 a vin N.
Se leman pèmanan an atire pa jaden mayetik li yo epi li sispann pa vire nan direksyon goch yon lòt 90 °.

Motè stepper a ka vire toutotou pa chanje aktyèl la ap koule tankou dlo nan bobin an nan lòd ① a ④ pi wo a pa sikwi elektwonik la.Nan egzanp sa a, chak aksyon switch vire motè stepper la 90 °.Anplis de sa, lè aktyèl la ap kontinye ap koule tankou dlo nan yon bobin sèten, eta a sispann ka kenbe ak motè a stepper gen yon koupl kenbe.By wout la, si ou ranvèse lòd la nan aktyèl la ap koule tankou dlo nan bobin yo, ou ka fè motè a stepper Thorne nan direksyon opoze a.

Tan pòs: Jiyè 09-2022

Ki jan motè a kouri?