2) Raunverulegur snúningsmótor

Hér, sem hagnýt aðferð við að snúa rafvélum, er aðferð til að framleiða snúnings segulsvið með því að nota þriggja fasa riðstraum og spólur kynnt.
(Þrífasa AC er AC merki með fasabilinu 120°)

• Tilbúið segulsvið í ofangreindu ① ástandi samsvarar eftirfarandi mynd ①.
• Tilbúið segulsvið í ástandinu ② hér að ofan samsvarar ② á myndinni hér að neðan.
• Tilbúið segulsvið í ofangreindu ástandi ③ samsvarar eftirfarandi mynd ③.

Eins og lýst er hér að ofan er spólunni sem er vafið um kjarnann skipt í þrjá fasa og U-fasa spólunni, V-fasa spólunni og W-fasa spólunni er raðað með 120° millibili. Spólan með háspennu myndar N stöng og spólan með lágspennu myndar S stöng.
Þar sem hver fasi breytist sem sinusbylgja breytist pólunin (N pól, S pól) sem myndast af hverri spólu og segulsvið hennar (segulkraftur).
Á þessum tíma skaltu bara líta á spóluna sem framleiðir N pólinn og breyta í röð í samræmi við U-fasa spóluna → V-fasa spólu → W-fasa spólu → U-fasa spólu og snýst þar með.

Uppbygging lítillar mótor

Myndin hér að neðan sýnir almenna uppbyggingu og samanburð á mótorunum þremur: stigmótor, bursti jafnstraumsmótor (DC) og burstalausum jafnstraumsmótor (DC).Grunnþættir þessara mótora eru aðallega spólur, seglar og snúningar. Að auki, vegna mismunandi gerða, er þeim skipt í fasta gerð spólu og fastri gerð seguls.

Eftirfarandi er lýsing á uppbyggingunni sem tengist skýringarmyndinni.Þar sem það geta verið önnur mannvirki á nákvæmari grundvelli, vinsamlegast skiljið að uppbyggingin sem lýst er í þessari grein er innan stórra ramma.

Hér er spóla stigmótorsins fest að utan og segullinn snýst að innan.

Hér eru seglarnir á bursta DC mótornum festir að utan og spólunum snúið að innan.Burstarnir og commutator eru ábyrgir fyrir því að veita orku til spólunnar og breyta stefnu straumsins.

Hér er spóla burstalausa mótorsins festur að utan og segullinn snýst að innan.

Vegna mismunandi gerða mótora, jafnvel þótt grunnhlutirnir séu þeir sömu, er uppbyggingin öðruvísi.Sérstök atriði verða útskýrð í smáatriðum í hverjum hluta.

bursti mótor

Uppbygging bursti mótor

Hér að neðan er hvernig bursti jafnstraumsmótor sem oft er notaður í gerðum lítur út, sem og sprungið skýringarmynd af algengum tveggja póla (2 seglum) þriggja raufa (3 spólum) mótor.Kannski hafa margir reynslu af því að taka mótorinn í sundur og taka út segulinn.

Það má sjá að varanlegir segullar á bursta DC mótornum eru fastir og spólur bursta DC mótorsins geta snúist um innri miðjuna.Kyrrstæða hliðin er kölluð „stator“ og snúningshliðin er kölluð „snúningur“.

Eftirfarandi er skýringarmynd af uppbyggingunni sem táknar uppbyggingarhugtakið.

Það eru þrír commutators (beygðir málmplötur fyrir straumskipti) á jaðri miðáss sem snúist.Til að koma í veg fyrir snertingu hver við annan, er skiptingum komið fyrir með 120° millibili (360°÷3 stykki).Kommutatorinn snýst þegar skaftið snýst.

Einn commutator er tengdur við annan spóluenda og hinn spóluenda og þrír commutatorar og þrír spólur mynda heild (hring) sem hringrásarnet.

Tveir burstar eru festir í 0° og 180° fyrir snertingu við commutator.Ytri DC aflgjafinn er tengdur við burstann og straumurinn rennur í samræmi við slóð bursta → commutator → spólu → bursta.

Snúningsregla bursti mótorsins

① Snúðu rangsælis frá upphaflegu ástandi

Spóla A er efst, tengdu aflgjafa við burstann, láttu vinstri vera (+) og hægri vera (-).Stór straumur rennur frá vinstri bursta til spólu A í gegnum commutator.Þetta er byggingin þar sem efri hluti (ytri hlið) spólunnar A verður að S pólnum.

Þar sem 1/2 af straumi spólu A rennur frá vinstri bursta til spólu B og spólu C í gagnstæða átt við spólu A, verða ytri hliðar spólu B og spólu C veikir N pólar (gefin til kynna með aðeins minni stöfum í mynd).

Segulsviðin sem myndast í þessum spólum og fráhrindandi og aðlaðandi áhrif segulanna valda því að spólurnar snúist rangsælis.

② Snúðu áfram rangsælis

Næst er gert ráð fyrir að hægri burstinn sé í snertingu við kommutatorana tvo í því ástandi að spólunni A er snúið rangsælis um 30°.

Straumur spólu A heldur áfram að flæða frá vinstri bursta til hægri bursta og utan á spólunni heldur S pólnum.

Sami straumur og spólu A rennur í gegnum spólu B og utan á spólu B verður sterkari N póllinn.

Þar sem báðir endar spólunnar C eru skammhlaupaðir af burstunum, flæðir enginn straumur og ekkert segulsvið myndast.

Jafnvel í þessu tilviki er snúningskraftur rangsælis.

Frá ③ til ④ heldur efri spólunni áfram krafti til vinstri og neðri spólan heldur áfram að taka á móti krafti til hægri og heldur áfram að snúast rangsælis

Þegar spólunni er snúið í ③ og ④ á 30° fresti, þegar spólan er staðsett fyrir ofan miðlægan láréttan ás, verður ytri hlið spólunnar að S pólnum; þegar spólan er staðsett fyrir neðan verður hún að N pólnum og þessi hreyfing er endurtekin.

Með öðrum orðum, efri spólunni er ítrekað þvingað til vinstri, og neðri spólan er ítrekað þvinguð til hægri (bæði rangsælis).Þetta heldur snúningnum að snúast rangsælis allan tímann.

Ef þú tengir afl við gagnstæða vinstri (-) og hægri (+) burstana myndast andstæð segulsvið í spólunum, þannig að krafturinn sem beitt er á spólurnar er líka í gagnstæða átt, snýr réttsælis.

Að auki, þegar slökkt er á straumnum, hættir snúningur burstamótorsins að snúast vegna þess að það er ekkert segulsvið sem heldur því að snúast.

Þriggja fasa fullbylgju burstalaus mótor

Útlit og uppbygging þriggja fasa fullbylgju burstalauss mótors

Myndin hér að neðan sýnir dæmi um útlit og uppbyggingu burstalauss mótors.

Vinstra megin er dæmi um snældamótor sem notaður er til að snúa sjónrænum diski í sjóndisksspilunartæki.Alls þriggja fasa × 3 alls 9 spólur.Hægra megin er dæmi um snældamótor fyrir FDD tæki, með samtals 12 spólum (þriggja fasa × 4).Spólan er fest á hringrásarborðið og vafið um járnkjarna.

Disklaga hlutinn hægra megin við spóluna er varanlegi segulsnúningurinn.Jaðarinn er varanleg segull, skaftið á snúningnum er sett inn í miðhluta spólunnar og hylur spóluhlutann og varanlegi segullinn umlykur jaðar spólunnar.

Skýringarmynd innra uppbyggingar og spólutengingar samsvarandi hringrás þriggja fasa fullbylgju burstalauss mótors

Næst er skýringarmynd af innri uppbyggingu og skýringarmynd af samsvarandi hringrás spólutengingarinnar.

Þessi innri skýringarmynd er dæmi um mjög einfaldan 2-póla (2 seglum) 3-raufa (3 spólur) ​​mótor.Það er svipað og bursta mótorbyggingu með sama fjölda skauta og rifa, en spóluhliðin er föst og seglarnir geta snúist.Auðvitað, engir burstar.

Í þessu tilviki er spólan Y-tengd, með hálfleiðara frumefni til að veita spólunni straum, og innstreymi og útstreymi straums er stjórnað í samræmi við stöðu snúnings segulsins.Í þessu dæmi er Hall frumefni notað til að greina stöðu segulsins.Hall frumefninu er komið fyrir á milli spólanna og spennan sem myndast er greind út frá styrk segulsviðsins og notuð sem staðsetningarupplýsingar.Á myndinni af FDD snældamótornum sem gefin var upp áðan má einnig sjá að það er Hall þáttur (fyrir ofan spóluna) fyrir stöðugreiningu milli spólunnar og spólunnar.

Hall þættir eru vel þekktir segulskynjarar.Stærð segulsviðsins er hægt að breyta í stærð spennunnar og stefnu segulsviðsins er hægt að gefa upp sem jákvæða eða neikvæða.Hér að neðan er skýringarmynd sem sýnir Hall áhrifin.

Hall þættir nýta sér það fyrirbæri að „þegar núverandi I_{H rennur í gegnum hálfleiðara og segulflæði B fer hornrétt á strauminn, spenna VH}myndast í átt sem er hornrétt á strauminn og segulsviðið", Bandaríski eðlisfræðingurinn Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) uppgötvaði þetta fyrirbæri og kallaði það "Hall áhrifin".Spennan sem myndast V_Her táknað með eftirfarandi formúlu.

V_H= (K_H/ d)・I_H・B ※K_H: Hall stuðull, d: þykkt segulflæðis gegnumflæðis

Eins og formúlan sýnir, því hærri sem straumurinn er, því hærri er spennan.Þessi eiginleiki er oft notaður til að greina stöðu snúningsins (segulsins).

Snúningsregla þriggja fasa fullbylgju burstalauss mótors

Snúningsreglan á burstalausa mótornum verður útskýrð í eftirfarandi skrefum ① til ⑥.Til að auðvelda skilning eru varanlegu seglarnir einfaldaðir úr hringjum í rétthyrninga hér.

①

Meðal þriggja fasa spóla er gert ráð fyrir að spóla 1 sé fastur í átt að klukkan 12, spóla 2 sé fastur í átt að klukkan 4 og spóla 3 sé fastur í átt að klukkan 4. stefnu klukkan 8.Látið N-pólinn á 2-póla varanlega seglinum vera vinstra megin og S-pólinn hægra megin og hægt er að snúa honum.

Straumur Io er flæddur inn í spóluna 1 til að mynda S-pól segulsvið utan spólunnar.Io/2 straumur er látinn flæða frá spólu 2 og spólu 3 til að mynda N-pól segulsvið utan spólunnar.

Þegar segulsvið spólu 2 og spólu 3 eru vektorvædd myndast N-pól segulsvið niður, sem er 0,5 sinnum stærra en segulsviðið sem myndast þegar straumurinn Io fer í gegnum eina spólu, og er 1,5 sinnum stærra þegar bætt er við. til segulsviðs spólu 1.Þetta skapar afleidd segulsvið í 90° horni á varanlega seglinum, þannig að hægt er að mynda hámarks tog, varanlegi segullinn snýst réttsælis.

Þegar straumur spólu 2 er minnkaður og straumur spólu 3 er aukinn í samræmi við snúningsstöðu, snýst segulsviðið sem myndast einnig réttsælis og varanlegi segullinn heldur áfram að snúast.

②

Í því ástandi sem snúið er um 30°, rennur straumurinn Io inn í spóluna 1, straumurinn í spólunni 2 er núllaður og straumurinn Io rennur út úr spólunni 3 .

Ytra hluta spólunnar 1 verður S-póllinn og ytri hluta spólunnar 3 verður N-póllinn.Þegar vigrarnir eru sameinaðir er segulsviðið sem myndast √3 (≈1,72) sinnum segulsviðið sem myndast þegar straumurinn Io fer í gegnum spólu.Þetta framleiðir líka segulsvið sem myndast í 90° horni við segulsvið varanlegs segulsins og snýst réttsælis.

Þegar innstreymisstraumur Io spólunnar 1 er minnkaður í samræmi við snúningsstöðu, innstreymisstraumur spólunnar 2 er aukinn úr núlli og útstreymisstraumur spólunnar 3 er aukinn í Io, snýst segulsviðið sem myndast einnig réttsælis, og varanlegi segullinn heldur áfram að snúast.

※ Miðað við að hver fasastraumur sé sinusformað bylgjuform, þá er straumgildið hér Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Með vigurmyndun segulsviðsins fæst heildarstærð segulsviðsins sem (√ 3⁄2)²× 2=1,5 sinnum.Þegar hver fasastraumur er sinusbylgja, óháð staðsetningu varanlegs seguls, er stærð vigursamsetts segulsviðsins 1,5 sinnum meiri en segulsviðið sem myndast af spólu og segulsviðið er í 90° horni miðað við til segulsviðs varanlegs segulsins.

③

Í því ástandi að halda áfram að snúast um 30°, rennur straumurinn Io/2 inn í spóluna 1, straumurinn Io/2 rennur inn í spóluna 2 og straumurinn Io rennur út úr spólunni 3 .

Ytra spólu 1 verður að S pólnum, ytri spólu 2 verður einnig S pól, og ytri spólu 3 verður N pól.Þegar vigrarnir eru sameinaðir er segulsviðið sem myndast 1,5 sinnum það segulsvið sem myndast þegar straumur Io flæðir í gegnum spólu (sama og ①).Einnig hér myndast segulsvið sem myndast í 90° horni miðað við segulsvið varanlegs segulsins og snýst réttsælis.

④～⑥

Snúðu á sama hátt og ① til ③.

Á þennan hátt, ef straumnum sem flæðir inn í spóluna er stöðugt skipt í röð í samræmi við stöðu varanlegs segulsins, mun varanlegi segullinn snúast í fasta átt.Sömuleiðis, ef þú snýrð straumflæðinu og snýr við segulsviðinu sem myndast, mun það snúast rangsælis.

Myndin hér að neðan sýnir stöðugt straum hvers spólu í hverju skrefi ① til ⑥ hér að ofan.Með ofangreindum inngangi ætti að vera hægt að skilja sambandið milli núverandi breytinga og snúnings.

stigmótor

Stigmótor er mótor sem getur nákvæmlega stjórnað snúningshorni og hraða í samstillingu við púlsmerki. Stigmótorinn er einnig kallaður „púlsmótor“.Vegna þess að stigmótorar geta aðeins náð nákvæmri staðsetningu með opinni lykkjustýringu án þess að nota stöðuskynjara, eru þeir mikið notaðir í búnaði sem krefst staðsetningar.

Uppbygging skrefmótors (tvífasa tvískauta)

Eftirfarandi myndir frá vinstri til hægri eru dæmi um útlit skrefmótorsins, skýringarmynd af innri uppbyggingu og skýringarmynd af uppbyggingu hugmyndarinnar.

Í útlitsdæminu er útlit HB (Hybrid) gerð og PM (Permanent Magnet) gerð skrefmótor gefið upp.Uppbyggingarmyndin í miðjunni sýnir einnig uppbyggingu HB gerð og PM gerð.

Stigmótor er uppbygging þar sem spólan er fest og varanleg segull snýst.Hugmyndafræðileg skýringarmynd af innri uppbyggingu skrefamótors hægra megin er dæmi um PM mótor sem notar tvífasa (tvö sett) af spólum.Í dæminu um grunnbyggingu stigmótorsins er spólunum raðað að utan og varanlegu seglunum raðað að innan.Auk tveggja fasa spóla eru til þriggja fasa og fimm fasa gerðir með fleiri fasa.

Sumir stigmótorar hafa aðra mismunandi uppbyggingu, en grunnbygging skrefmótorsins er gefin upp í þessari grein til að auðvelda kynningu á vinnureglunni.Í gegnum þessa grein vona ég að skilja að stigmótorinn samþykkir í grundvallaratriðum uppbyggingu fasts spólu og snúnings varanlegs seguls.

Grunnvirki skrefamótors (einfasa örvun)

Eftirfarandi mynd er notuð til að kynna grunnvinnureglu skrefamótors.Þetta er dæmi um örvun fyrir hvern fasa (sett af spólum) tveggja fasa tvískauta spólunnar hér að ofan.Forsenda þessarar skýringarmynd er að ástandið breytist úr ① í ④.Spólan samanstendur af spólu 1 og spólu 2, í sömu röð.Að auki gefa straumörvarnar til kynna núverandi flæðistefnu.

①

• Straumurinn streymir inn frá vinstri hlið spólunnar 1 og streymir út frá hægri hlið spólunnar 1 .
• Ekki leyfa straum að flæða í gegnum spólu 2.
• Á þessum tíma verður innri hlið vinstri spólu 1 N, og innri hlið hægri spólu 1 verður S.
• Þess vegna er varanlegi segullinn í miðjunni dreginn af segulsviði spólunnar 1, verður stöðu vinstri S og hægri N og stoppar.

  ②

• Straumur spólunnar 1 er stöðvaður og straumurinn streymir inn frá efri hlið spólunnar 2 og rennur út frá neðri hlið spólunnar 2.
• Innri hlið efri spólu 2 verður N, og innri hlið neðri spólu 2 verður S.
• Varanlegi segullinn laðast að segulsviði hans og stöðvast með því að snúa 90° réttsælis.

  ③

• Straumur spólu 2 er stöðvaður og straumurinn streymir inn frá hægri hlið spólu 1 og rennur út frá vinstri hlið spólu 1.
• Innri hlið vinstri spólu 1 verður S og innri hlið hægri spólu 1 verður N.
• Varanlegi segullinn laðast að segulsviði hans og stöðvast með því að snúa réttsælis um 90° í viðbót.

  ④

• Straumur spólunnar 1 er stöðvaður og straumurinn streymir inn frá neðri hlið spólunnar 2 og rennur út frá efri hlið spólunnar 2.
• Innri hlið efri spólunnar 2 verður S og innri hlið neðri spólunnar 2 verður N.
• Varanlegi segullinn laðast að segulsviði hans og stöðvast með því að snúa réttsælis um 90° í viðbót.