Nêzîkî nîvê xerckirina elektrîkê ya cîhanê ji hêla motoran ve tê vexwarin. Ji ber vê yekê, ji bo çareserkirina pirsgirêkên enerjiyê yên cîhanê, baştirkirina kargêriya motoran tê gotin ku tedbîra herî bi bandor e.
Tîpa motorê
Bi gelemperî, ew veguheztina hêza ku ji hêla herikîna heyî ya li qada magnetîkî ve hatî çêkirin veguhezîne tevgerek zivirî, û ew di nav rêzek berfireh de tevgera xêzîkî jî vedigire.
Li gorî celebê dabînkirina hêzê ya ku ji hêla motorê ve tê rêve kirin, ew dikare li motora DC û motora AC were dabeş kirin.Li gorî prensîba zivirîna motorê, ew bi giranî dikare li celebên jêrîn were dabeş kirin.(ji bilî motorên taybetî)
Di derbarê Currents, Zeviyên Magnetic, û Hêzên
Pêşîn, ji bo rehetiya ravekirinên paşîn ên prensîba motorê, werin em qanûn/qanûnên bingehîn ên di derbarê herikîn, qadên magnetîkî û hêzan de binirxînin.Her çend hestek nostaljiyê hebe jî, heke hûn pir caran pêkhateyên magnetîkî bikar neynin meriv vê zanînê ji bîr dike hêsan e.
Em wêne û formulan ji bo ronîkirinê berhev dikin.
Dema ku çarçoveyek pêşeng çargoşe be, hêza ku li ser niha tevdigere tê hesibandin.
Hêza F ku li aliyên a û c dike
Li dora eksê navendî torque çêdike.
Mînakî, dema ku li rewşa ku goşeya zivirandinê tenê lê ye, tê hesibandinθ, hêza ku li zozanên rastê yên b û d tevdigere guneh eθJi ber vê yekê torque Ta ya beşa a bi formula jêrîn tête diyar kirin:
Bi heman awayî beşa c bihesibînin, torque du qat dibe û torkek ku bi vî rengî tê hesibandin peyda dike:
Ji ber ku qada çargoşeyê S=h·l e, şûna wê di formula jorîn de encamên jêrîn derdixe holê:
Ev formula ne tenê ji bo rectangles, lê di heman demê de ji bo şeklên din ên hevpar ên wekî çemberan jî dixebite.Motors vê prensîbê bikar tînin.
Motor çawa dizivire?
1) Motor bi alîkariya magnet, hêza magnetîkî dizivire
Li dora magnetek daîmî ya bi şaftek zivirî,① magnetê dizivirîne(ji bo afirandina zeviyek magnetîkî ya zivirî),② li gorî prensîba polên N û S polên dijber dikşîne û di heman astê de vedikişe,③ magneta bi mîlî zivirî dê bizivire.
Ev prensîba bingehîn a zivirîna motorê ye.
Zeviyek magnetîkî ya zivirî (hêza magnetîkî) li dora têlê çêdibe dema ku herikînek di têlê re diherike, û magnet dizivire, ku bi rastî heman rewşa xebitandinê ye.
Wekî din, dema ku têl di şeklek kulîlk de tê birîn, hêza magnetîkî tê berhev kirin, herikîna zeviyek magnetîkî ya mezin (herikîna magnetîkî) çê dibe, û pola N û pola S têne çêkirin.
Digel vê yekê, bi xistina navek hesinî di nav têlên pêçandî de, derbasbûna hêza magnetîkî hêsantir dibe, û hêzek magnetîkî ya bihêztir dikare were çêkirin.
2) Motora zivirî ya rastîn
Li vir, wekî rêbazek pratîkî ya zivirîna makîneyên elektrîkê, rêbazek hilberandina zeviyek magnetîkî ya zivirî ku bi karanîna herika alternatîf a sê-qonaxê û kulîlkan tê destnîşan kirin.
(AC-ya sê-qonaxê sînyalek AC-ê ye ku navberek qonaxê 120 ° ye)
- Qada magnetîkî ya sentetîk di rewşa ① jorîn de bi jimareya jêrîn ① re têkildar e.
- Qada magnetîkî ya sentetîk di rewşa ② jorîn de bi ②-ya li jêr re têkildar e.
- Qada magnetîkî ya sentetîk di rewşa jorîn ③ bi jimareya jêrîn ③ re têkildar e.
Wekî ku li jor hatî behs kirin, kulika ku li dora navikê di nav sê qonaxan de tê dabeş kirin, û kulika U-qonaxê, kulika qonaxa V, û kulika qonaxa W di navberên 120 ° de têne rêz kirin. Kulîlka bi voltaja bilind N polê çêdike, û kulika bi voltaja nizm pola S diafirîne.
Ji ber ku her qonax wekî pêla sinusê diguhere, polarîte (pola N, pola S) ku ji hêla her kulîlk ve hatî çêkirin û qada wê ya magnetîkî (hêza magnetîkî) diguhere.
Di vê demê de, tenê li kulika ku pola N çêdike binihêrin, û rêzê li gorî qonaxa U-qonaxê → Kulîlka qonaxa V→ Kulîlka qonaxa W-qonaxa U-yê biguherînin, bi vî rengî dizivirin.
Struktura motorek piçûk
Nîgara jêrîn struktur û berhevoka giştî ya sê motoran nîşan dide: motora gavê, motora tîrêjê ya rasterast (DC) û motora herika rasterast a bê firçe (DC).Parçeyên bingehîn ên van motoran bi giranî kulm, magnet û rotor in. Digel vê yekê, ji ber cûreyên cûda, ew li celebê sabît ê kulîlk û celebê sabît magnetî têne dabeş kirin.
Li jêr danasîna avahiya ku bi diyagrama nimûneyê ve girêdayî ye.Ji ber ku dibe ku strukturên din ên li ser bingehek granulartir hebin, ji kerema xwe fêhm bikin ku avahiya ku di vê gotarê de hatî vegotin di çarçoveyek mezin de ye.
Li vir, kulika motora gavê li derve tê rast kirin, û magnet li hundur dizivire.
Li vir, magnetên motora DC-ya firçekirî li derve têne rast kirin, û kulîlk li hundur têne zivirandin.Firçe û komutator berpirsiyariya dabînkirina hêzê ya kulikê û guheztina rêgeza heyamê ne.
Li vir, kulika motora bê firçe li derve tê rast kirin, û magnet li hundur dizivire.
Ji ber cureyên cihêreng ên motoran, her çend pêkhateyên bingehîn yek bin jî, avahî cûda ye.Taybetmendî dê di her beşê de bi berfirehî werin rave kirin.
motora firçekirî
Struktura motora firçekirî
Li jêr ew e ku motorek DC-ya firçekirî ya ku pir caran di modelan de tê bikar anîn xuya dike, û her weha şematîkek teqiyayî ya motorek du-pol (2 magnet) sê-slot (3 kulm) ya hevpar e.Dibe ku gelek kes xwedî ezmûna jihevxistina motorê û derxistina magnetê bin.
Tê dîtin ku magnetên daîmî yên motora DC-ya firçekirî sabît in, û kulîlkên motora DC-ya firçekirî dikarin li dora navenda hundur bizivirin.Ji aliyê rawestayî re "stator" û ji aliyê zivirî re "rotor" tê gotin.
Li jêr diagramek şematîkî ya strukturê ye ku têgeha strukturê temsîl dike.
Li ser derûdora kenda navendî ya zivirî sê commutator (pelên metal ên çalkirî ji bo veguheztina heyî) hene.Ji bo ku têkilî bi hev re nekevin, komutator di navberek 120° (360°÷3 perçe) de têne rêz kirin.Komutator dema ku şaft dizivire dizivire.
Kommutatorek bi dawiya kulikê û dawiya kulikê ya din ve girêdayî ye, û sê komutator û sê kulm wekî torgilokek tevnek (zengil) pêk tînin.
Ji bo têkiliya bi komutatorê re du firçe li 0° û 180° têne rast kirin.Dabînkirina hêza DC ya derve bi firçeyê ve girêdayî ye, û herik li gorî rêça firçeyê → komutator → kulîlk → firçe diherike.
Prensîba zivirandina motora firçekirî
① Ji rewşa destpêkê li hemberê demjimêrê bizivire
Kulîlka A li jor e, dabînkirina hêzê bi firçeyê ve girêdin, bila çepê (+) û yê rastê (-) be.Herikînek mezin ji firçeya çepê ber bi kulika A-yê ve di nav komutatorê re diherike.Ev avahiyek e ku tê de beşa jorîn (aliyê derve) kulma A dibe stûna S.
Ji ber ku 1/2 ê herikîna kulika A ji firçeya çepê ber bi kulika B ve diherike û kulika C berevajiyê kulika A-yê, aliyên derveyî yên kulîlka B û kulîlka C dibin stûnên N qels (bi tîpên piçûktir di nav de têne destnîşan kirin. jimar).
Zeviyên magnetîkî yên ku di van kel û pelan de têne çêkirin û bandorên rezîl û balkêş ên magnetan, kelûpelan dixin bin hêzek zivirîna berevajiyê demjimêrê.
② Zêdetir li hemberê demjimêrê zivirî
Dûv re, tê texmîn kirin ku firçeya rast bi du komutatoran re di rewşek ku pêla A li hemberê demjimêrê bi 30 ° ve tê zivirandin de têkiliyek e.
Herikîna kulika A ji firça çepê ber bi firça rastê ve diherike, û li derveyê kulikê pola S diparêze.
Heman herikîna kulika A di Kulîlka B re diherike, û derveyê Kulîlka B dibe pola N-ya bihêztir.
Ji ber ku her du hêlên kulîlka C ji hêla firçeyan ve kurt têne girêdan, niha naherike û qada magnetîkî jî çê nabe.
Tewra di vê rewşê de, hêzek zivirîna li hemberê demjimêrê tê ceribandin.
Ji ③ heta ④, keleka jorîn hêzek ber bi çepê ve distîne, û kulika jêrîn hêzek ber bi rastê ve distîne, û li hemberê demjimêrê dizivire.
Dema ku kulm her 30° li ser ③ û ④-ê tê zivirandin, dema ku kulm li jorê eksena horizontî ya navendî tê danîn, aliyê derve yê kulikê dibe pola S; gava kulîlk li jêr tê danîn, ew dibe pola N, û ev tevger dubare dibe.
Bi gotinek din, kulika jorîn çend caran bi zorê ber bi çepê ve, û kulika jêrîn çend caran bi zorê ber bi rastê ve tê kirin (her du jî li hemberê demjimêrê).Ev dihêle ku rotor her dem li hemberê demjimêrê dizivire.
Ger hûn hêzê bi firçeyên berevajî çepê (-) û rastê (+) ve girêbidin, zeviyên magnetîkî yên berevajî di kulîlkan de çêdibin, ji ber vê yekê hêza ku li kulikan tê sepandin jî berevajî ye, li milê demjimêrê dizivire.
Digel vê yekê, dema ku hêz qut dibe, rotorê motora firçekirî dizivire ji ber ku zeviyek magnetîkî tune ku wê dizivirîne.
Motora bê firçe ya sê-qonaxê pêla tevahî
Xuyabûn û strûktûra motora bê firçeya sê-qonaxê ya tev-pêl
Di jimareya jêrîn de mînakek xuyanî û avahiya motorek bê firçe nîşan dide.
Li milê çepê mînakek motorek spindle heye ku ji bo zivirîna dîska optîkî ya di amûrek lîstina dîska optîkî de tê bikar anîn.Bi tevahî sê qonax × 3 bi tevahî 9 kulikan.Li milê rastê mînakek motorek spindle ji bo amûrek FDD-ê, bi tevahî 12 kulman (sê-qonax × 4) heye.Kulîlk li ser panelê tê girêdan û li dora navika hesin tê çikandin.
Parçeya dîskê ya li milê rastê yê kulikê rotorê magnetiya daîmî ye.Perîferîk magnetek daîmî ye, şaxê rotorê dikeve nav beşa navendî ya kulikê û beşa kulikê vedigire, û magneta daîmî dora kulîlkê dorpêç dike.
Diyagrama strukturên hundurîn û pêwendiya pêlê ya hevseng a motora bê firçe ya sê-qonaxî
Dûv re nexşeyek şematîkî ya strukturên hundurîn û şematokek şematîkî ya çerxa wekhev a pêwendiya kulikê ye.
Ev diyagrama hundurîn mînakek motorek pir hêsan a 2-pol (2 magnet) 3-slot (3 coils) ye.Ew dişibihe avahiyek motora firçekirî ya bi heman hejmar û stûnan re ye, lê aliyek kulîlk sabît e û magnets dikarin bizivirin.Bê guman, firçe tune.
Di vê rewşê de, kulîlk bi Y-yê ve girêdayî ye, bi karanîna hêmanek nîvconduktorê ve tê bikar anîn da ku kulmê bi niha ve peyda bike, û ketin û derketina herikê li gorî pozîsyona magnetika zivirî tê kontrol kirin.Di vê nimûneyê de, hêmanek Hall tê bikar anîn da ku cîhê magnetê bibîne.Elementa Hall di navbera kulîlkan de tê rêz kirin, û voltaja hatî hilberandin li ser bingeha hêza qada magnetîkî tê tespît kirin û wekî agahdariya pozîsyonê tê bikar anîn.Di wêneya motora spindle FDD ya ku berê hatî dayîn de, di heman demê de tê dîtin ku ji bo tespîtkirina pozîsyonê di navbera kulîlk û kulikê de hêmanek Hall (li jorê kulikê) heye.
Hêmanên Hall senzorên magnetîkî yên naskirî ne.Mezinahiya qada magnetîkî dikare bi mezinahiya voltaja ve were veguheztin, û rêgeziya qada magnetîkî dikare wekî erênî an neyînî were diyar kirin.Li jêr diagramek şematîkî heye ku bandora Hall nîşan dide.
Hêmanên salonê ji vê diyardeyê sûd werdigirin ku “dema ku IH di nîvconduktorê re diherike û herikîna magnetîkî ya B bi goşeya rastê re derbas dibe, voltaja VHdi riya perpendîkular a niha û qada magnetîkî de tê çêkirin", fîzîknasê Amerîkî Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) ev diyarde keşif kir û jê re got "bandora Hall".Voltaja encam VHbi formula jêrîn tê nîşandan.
VH= (KH/ d)・EzH・B ※KH: Rêjeya holê, d: stûrbûna rûbera derbasbûna herikîna magnetîkî
Wekî ku formula nîşan dide, her ku bilind dibe, voltaja bilind e.Ev taybetmendî bi gelemperî ji bo tespîtkirina pozîsyona rotorê (magnet) tê bikar anîn.
Prensîba zivirandinê ya sê-qonaxa motora bê firçeya tev-pêl
Prensîba zivirîna motora bê firçe dê di gavên jêrîn ① heta ⑥ de were ravekirin.Ji bo têgihîştina hêsan, magnetên daîmî li vir ji çemberan berbi çargoşeyan têne hêsan kirin.
①
Di nav pêlên sê-qonaxê de, tê texmîn kirin ku kulika 1 di rêça saeta 12-ê ya demjimêrê de, kulika 2-ê di rêça 4-ê demjimêrê de, û kulika 3 di rêça demjimêrê de tê sabît kirin. rênîşandana 8ê demjimêr.Bila pola N a magneta daîmî ya 2-polî li milê çepê û pola S li rastê be, û ew dikare were zivirandin.
Io ya niha di kulika 1-ê de diherike da ku zeviyek magnetîkî ya S-polê li derveyî kulîlkê çêbike.Herikîna Io/2 tê çêkirin ku ji Coil 2 û Coil 3 diherike da ku zeviyek magnetîkî ya N-polê li derveyî kulîlkê çêbike.
Dema ku zeviyên magnetîkî yên kulika 2 û kulika 3 vektorî bibin, zevîyek magnetîkî ya N-polê ber bi jêr ve çêdibe, ku 0,5 qat mezinahiya qada magnetîkî ye ku dema ku Io-ya niha di yek kulîlkê re derbas dibe, û 1,5 qat mezintir e dema ku lê were zêdekirin. ber bi qada magnetîkî ya kulikê 1.Bi vî rengî zeviyek magnetîkî ya encamek bi goşeya 90 ° li gorî magneta daîmî diafirîne, ji ber vê yekê torque herî zêde dikare were çêkirin, magneta daîmî li gorî demjimêrê dizivire.
Dema ku herikîna kulika 2 kêm bibe û tîrêja kulîlka 3 li gorî pozîsyona zivirandinê zêde bibe, qada magnetîkî ya encam jî li gorî demjimêrê dizivire û magneta daîmî jî zivirandina xwe berdewam dike.
②
Di rewşa ku bi 30° zivirî de, Io ya niha di kulika 1-ê de diherike, herika di kulika 2-ê de sifir dibe, û Io-ya niha ji kulika 3-ê diherike.
Derveyê kulikê 1 dibe pola S, û derveyê kulikê 3 dibe pola N.Dema ku vektor bi hev re têne hev kirin, qada magnetîkî ya encam √3 (≈1,72) qatê qada magnetîkî ye ku dema ku Io ya niha di kulekek re derbas dibe.Ev di heman demê de zeviyek magnetîkî ya encamek bi goşeya 90 ° li gorî qada magnetîkî ya magnetiya daîmî çêdike û li gorî demjimêrê dizivire.
Dema ku herikîna herikînê Io ya kulîlka 1 li gorî pozîsyona zivirî kêm dibe, herika daketinê ya kulikê 2 ji sifirê zêde dibe, û herika derketinê ya kulikê 3 heya Io zêde dibe, qada magnetîkî ya encam jî li gorî demjimêrê dizivire. û magneta daîmî jî zivirîna xwe berdewam dike.
※Bihesibînin ku her herikîna qonaxek pêlek sinusoidal e, nirxa niha li vir Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 ye Bi rêya senteza vektorê ya qada magnetîkî, mezinahiya qada magnetîkî ya tevayî wekî (√) tê wergirtin. 3⁄2)2× 2=1,5 car.Dema ku her herikîna qonaxê pêlek sinos be, bêyî ku cihê magnetiya daîmî be, mezinahiya qada magnetîkî ya pêkhatî ya vektorî 1,5 carî ji qada magnetîkî ya ku ji hêla kulikê ve hatî hilberandin e, û qada magnetîkî bi goşeyek 90 ° re têkildar e. li qada magnetîkî ya magneta daîmî.
③
Di rewşa berdewamkirina zivirîna bi 30° de, Io/2 ya niha di kulika 1-ê de, Io/2 ya niha di kulika 2-yê de, û Io-ya niha ji kulika 3-ê diherike.
Derveyê kulikê 1 dibe stûna S, derveyê kulikê 2 jî dibe pola S, û derveyê kulikê 3 dibe pola N.Dema ku vektor bi hev re werin berhev kirin, qada magnetîkî ya ku derdikeve 1,5 qatê qada magnetîkî ye ku dema ku Io-ya niha di kulekekê de diherike (heman ①).Li vir jî, zeviyek magnetîkî ya encamek li gorî qada magnetîkî ya magnetiya daîmî bi goşeyek 90 ° tê hilberandin û li gorî demjimêrê dizivire.
④～⑥
Bi heman awayê ① ber bi ③ ve bizivirin.
Bi vî rengî, ger tîrêjê ku diherike nav kulikê de bi domdarî li gorî pozîsyona magneta daîmî li pey hev were guheztin, magneta daîmî dê di rêgezek sabît de bizivire.Bi heman awayî, heke hûn herikîna heyî berevajî bikin û qada magnetîkî ya encamî berevajî bikin, ew ê li hemberê demjimêrê bizivire.
Di her gavê de ① heta ⑥ jorîn jimareya jêrîn bi berdewamî herika her kulîlkê nîşan dide.Bi danasîna jorîn, pêdivî ye ku meriv pêwendiya di navbera guherîna heyî û zivirandinê de were fam kirin.
motora gavê
Motorek gavê motorek e ku dikare di hevdemkirinê de bi îşaretek pêldanê re goşeya zivirînê û leza rast kontrol bike. Ji motora gavê re "motora pêl" jî tê gotin.Ji ber ku motorên gavê tenê bi kontrolkirina lûleya vekirî bêyî karanîna senzorên pozîsyonê dikarin pozîsyona rast bi dest bixin, ew bi berfirehî di alavên ku hewceyê pozîsyonê de ne têne bikar anîn.
Struktura motora gavê (du-qonaxa bipolar)
Nîgarên jêrîn ji çepê berbi rastê mînakek xuyangkirina motora gavê, nexşeyek şematîkî ya avahiya hundurîn, û nexşeyek şematîkî ya konsepta strukturê ne.
Di mînaka xuyangê de, xuyangiya motora gavê ya tîpa HB (Hybrid) û PM (Magneta Daîmî) tê dayîn.Diagrama strukturê ya di navîn de jî avahiya celebê HB û celebê PM nîşan dide.
Motora gavê avahiyek e ku tê de kulm sabît e û magneta daîmî dizivire.Diagrama têgihîştî ya avahiya hundurîn a motorek gavê ya li rastê mînakek motorek PM-ê ye ku du qonax (du komên) kulman bikar tîne.Di mînaka avahiya bingehîn a motora gavê de, kulîlk li derve û magnetên daîmî li hundur têne rêz kirin.Ji bilî kulên du-qonaxê, celebên sê-qonaxê û pênc-qonaxê yên bi qonaxên bêtir hene.
Hin motorên gavê xwedan strukturên cihêreng ên din in, lê avahiya bingehîn a motora gavê di vê gotarê de tê dayîn da ku danasîna prensîba xebata wê hêsantir bike.Bi navgîniya vê gotarê, ez hêvî dikim ku fêm bikim ku motora gavê bi bingehîn strukturên kulikê sabît û magnetika daîmî ya zivirî qebûl dike.
Prensîba xebatê ya bingehîn a motora gavê (heyîna yek-qonaxê)
Nîgara jêrîn ji bo danasîna prensîba xebata bingehîn a motorek gavê tête bikar anîn.Ev mînakek heyecanê ye ji bo her qonaxek (koma kulîlkan) ya kulika bipolar a du qonax a jorîn.Pêşniyara vê diagramê ev e ku rewş ji ① ber bi ④-ê diguhere.Kulîlk bi rêzê ji Coil 1 û Coil 2 pêk tê.Wekî din, tîrên heyî rêça herikîna heyî destnîşan dikin.
①
- Herik ji milê çepê yê kulikê 1 diherike û ji milê rastê yê kulikê 1 diherike.
- Destûr nedin ku herik di kulika 2 de biherike.
- Di vê demê de, aliyê hundirê kulika çepê 1 dibe N, û aliyê hundir ê kulika rastê 1 dibe S.
- Ji ber vê yekê, magneta daîmî ya li naverastê ji hêla qada magnetîkî ya kulikê 1 ve tê kişandin, dibe rewşa S-ya çepê û N-ya rastê û disekine.
②
- Herikîna kulikê 1 tê sekinandin, û herik ji aliyê jorîn ê kulikê 2 ve diherike û ji aliyê jêrîn ê kulikê 2 diherike.
- Aliyê hundir ê kulika jorîn 2 dibe N, û aliyê hundurê kulika jêrîn 2 dibe S.
- Magnata daîmî bi qada xwe ya magnetîkî ve tê kişandin û bi 90° dorvegera li gorî demjimarê disekine.
③
- Herikîna kulika 2 tê rawestandin, û herik ji milê rastê yê kulîlka 1 diherike û ji milê çepê yê kulikê 1 diherike.
- Aliyê hundurê kulika çepê 1 dibe S, û aliyê hundurê kulika rastê 1 dibe N.
- Magnata daîmî bi qada xweya magnetîkî ve tê kişandin û bi zivirandina 90°yên din li milê saetê disekine.
④
- Herikîna kulikê 1 tê rawestandin, û herik ji aliyê jêrîn ê kulikê 2 ve diherike û ji aliyê jorîn ê kulikê 2 diherike.
- Aliyê hundir ê kulika jorîn 2 dibe S, û aliyê hundur ê kulika jêrîn 2 dibe N.
- Magnata daîmî bi qada xweya magnetîkî ve tê kişandin û bi zivirandina 90°yên din li milê saetê disekine.
Dema şandinê: Tîrmeh-09-2022