2) Чыныгы айлануучу мотор

Бул жерде айлануучу электр машиналарын практикалык ыкма катары үч фазалуу өзгөрмө токтун жана катушкалардын жардамы менен айлануучу магнит талаасын алуу ыкмасы киргизилген.
(Үч фазалуу AC - фаза аралыгы 120° болгон AC сигнал)

• Жогорудагы ① абалындагы синтетикалык магнит талаасы төмөнкү ① фигурага туура келет.
• Жогорудагы ② абалындагы синтетикалык магнит талаасы төмөнкү сүрөттө ② туура келет.
• Жогорудагы абалдагы ③ синтетикалык магнит талаасы төмөнкү фигурага ③ туура келет.

Жогоруда сүрөттөлгөндөй, өзөктүн айланасына оролгон катушкалар үч фазага бөлүнөт, ал эми U фазасы, V фазасы жана W фазасы 120° аралыкта жайгаштырылат. Жогорку чыңалуудагы катушка N уюлду, ал эми аз чыңалуудагы катушка S уюлду жаратат.
Ар бир фаза синус толкуну катары өзгөргөндүктөн, ар бир катушка жана анын магнит талаасы (магниттик күч) жараткан полярдуулук (N уюл, S уюл) өзгөрөт.
Бул учурда, жөн гана N уюлду пайда кылган катушканы карап, U-фазалуу катушка→V-фазалуу катушка →W-фазалуу катушка →U-фазалык катушка жараша ырааттуулукту өзгөртүңүз, ошону менен айланыңыз.

Кичинекей мотордун структурасы

Төмөнкү сүрөттө үч кыймылдаткычтын жалпы түзүлүшү жана салыштырылышы көрсөтүлгөн: кадамдык мотор, щеткалуу туруктуу ток (DC) мотору жана щеткасыз туруктуу ток (DC) мотор.Бул моторлордун негизги компоненттери негизинен катушкалар, магниттер жана роторлор. Мындан тышкары, ар кандай түрлөрүнө байланыштуу, алар катушкалар туруктуу түрү жана магнит туруктуу түрү болуп бөлүнөт.

Төмөндө мисал диаграмма менен байланышкан структуранын сүрөттөлүшү болуп саналат.Башка структуралар болушу мүмкүн болгондуктан, бул макалада сүрөттөлгөн структура чоң алкакта экенин түшүнүңүз.

Мында тепкич кыймылдаткычтын катушкасы сыртынан бекитилет, ал эми магнит ичинде айланат.

Бул жерде щеткалуу туруктуу ток кыймылдаткычынын магниттери сыртынан бекитилет, ал эми катушкалар ичине айланат.Щеткалар жана коммутатор катушканы кубат менен камсыз кылуу жана токтун багытын өзгөртүү үчүн жооптуу.

Бул жерде щеткасыз кыймылдаткычтын катушкасы сыртынан бекитилет, ал эми магнит ичинде айланат.

Моторлордун ар кандай түрлөрүнөн улам, негизги компоненттери бирдей болсо да, түзүлүшү ар башка.Өзгөчөлүктөрү ар бир бөлүмдө майда-чүйдөсүнө чейин түшүндүрүлөт.

щеткалуу мотор

Чачталган мотордун түзүлүшү

Төмөндө моделдерде көбүнчө колдонулган щеткалуу туруктуу ток кыймылдаткычы, ошондой эле эки уюлдуу (2 магнит) үч уячалуу (3 катушка) типтеги мотордун жарылган схемасы көрсөтүлгөн.Балким, көп адамдар моторду ажыратып, магнитти алып чыгуу тажрыйбасына ээ болушу мүмкүн.

Көрүнүп тургандай, щеткаланган DC кыймылдаткычынын туруктуу магниттери бекитилген, ал эми щеткаланган DC кыймылдаткычынын катушкалары ички борбордун айланасында айланышы мүмкүн.Стационардык жагы “статор”, айлануучу тарабы “ротор” деп аталат.

Төмөндө структура концепциясын билдирген структуранын схемалык диаграммасы келтирилген.

Айлануучу борбордук огунун четинде үч коммутатор (токту которуу үчүн ийилген металл барактар) бар.Бири-бирине тийбеш үчүн коммутаторлор 120° (360°÷3 даана) аралыкта жайгаштырылат.Коммутатор вал айланганда айланат.

Бир коммутатор катушканын бир учуна, экинчи учу менен туташтырылып, үч коммутатор жана үч катушка чынжыр тармагы катары бир бүтүн (шакек) түзүшөт.

Эки щетка коммутатор менен байланышуу үчүн 0° жана 180° бурчунда бекитилген.Тышкы туруктуу токтун булагы щеткага туташтырылып, ток щетка → коммутатор → катушка → щетка жолуна жараша агып чыгат.

Чачталган мотордун айлануу принциби

① Баштапкы абалдан саат жебесине каршы буруңуз

Катушки А жогоруда, электр менен жабдууну щеткага туташтырыңыз, сол жагы (+) жана оң жагы (-) болсун.Сол щеткадан чоң ток коммутатор аркылуу А орамына өтөт.Бул А-нын жогорку бөлүгү (сырткы жагы) S уюлга айланган түзүлүш.

А катушкасынын токунун 1/2 бөлүгү сол щеткадан В катушкага жана С катушка А катушкасына карама-каршы багытта агып өткөндүктөн, В катушкасынын жана С катушканын сырткы капталдары алсыз N уюлга айланат (чоң бурчта бир аз кичине тамгалар менен белгиленген). фигура).

Бул катушкаларда пайда болгон магнит талаасы жана магниттердин түртүүчү жана жагымдуу таасирлери катушкаларды сааттын жебесине каршы айлануучу күчкө баш ийдиришет.

② Андан ары саат жебесине каршы буруңуз

Андан кийин, оң щетка эки коммутатор менен байланышта болуп, A орогуч саат жебесине каршы 30° бурулган абалда деп болжолдонууда.

А катушканын агымы сол щеткадан оң щеткага агып кете берет, ал эми катушканын сырты S уюлду кармап турат.

А катушкасы сыяктуу эле ток В катушкасы аркылуу өтөт, ал эми В катушканын сырты күчтүү N уюлга айланат.

С катушкасынын эки учу щеткалар менен кыска туташылгандыктан, ток өтпөйт жана магнит талаасы пайда болбойт.

Бул учурда да, саат жебесине каршы айлануу күчү тажрыйбалуу.

③дан ​​④ге чейин жогорку катушка солго күчтү алууну улантат, ал эми төмөнкү катушку оңго күчтү алууну улантат жана сааттын жебесине каршы айланууну улантат.

Катушканы ③ жана ④ ар бир 30° айлантканда, катушка борбордук горизонталдык огунан жогору турганда, катушканын сырткы жагы S уюлга айланат; катушка ылдый жайгашканда, ал N уюлга айланат жана бул кыймыл кайталанат.

Башкача айтканда, үстүнкү катушка кайра-кайра солго, ал эми төмөнкү катушка оңго (экөө тең сааттын жебесине каршы багытта) кайра-кайра мажбурланат.Бул ротордун дайыма саат жебесине каршы айлануусун камсыз кылат.

Эгерде сиз кубаттуулукту карама-каршы сол (-) жана оң (+) щеткаларына туташтырсаңыз, катушкаларда карама-каршы магниттик талаалар пайда болот, ошондуктан катушкаларга колдонулган күч да тескери багытта болуп, сааттын жебеси боюнча бурулат.

Мындан тышкары, электр кубаты өчүрүлгөндө, щеткалуу мотордун ротору айланууну токтотот, анткени анын айлануусун уланта турган магнит талаасы жок.

Үч фазалуу толук толкундуу щеткасыз мотор

Үч фазалуу толук толкундуу щеткасыз мотордун көрүнүшү жана түзүлүшү

Төмөндөгү сүрөттө щеткасыз мотордун көрүнүшү жана түзүлүшүнүн мисалы көрсөтүлгөн.

Сол жакта оптикалык дискти ойнотуу түзүлүшүндө оптикалык дискти айлантуу үчүн колдонулган шпиндель моторунун мисалы.Жалпысынан үч фазалуу × 3 жалпысынан 9 катушка.Оң жакта FDD түзмөгү үчүн шпиндель моторунун мисалы, жалпысынан 12 катушка (үч фазалуу × 4).Катушка схема тактасына бекитилип, темир өзөктүн айланасына оролгон.

Катушканын оң жагындагы диск түрүндөгү бөлүгү туруктуу магнит ротору болуп саналат.Периферия туруктуу магнит болуп саналат, ротордун валы катушканын борбордук бөлүгүнө киргизилип, катушканын бөлүгүн жаап турат, ал эми туруктуу магнит катушканын перифериясын курчап турат.

Үч фазалуу толук толкундуу щеткасыз кыймылдаткычтын ички түзүлүшү диаграммасы жана катушканын эквиваленттүү схемасы

Андан кийин ички түзүлүштүн схемалык схемасы жана катушка байланышынын эквиваленттүү схемасынын схемалык схемасы.

Бул ички диаграмма абдан жөнөкөй 2-уюл (2 магнит) 3-уяча (3 катушка) мотордун мисалы болуп саналат.Бул бирдей сандагы уюлдары жана уячалары бар щеткалуу мотор түзүлүшүнө окшош, бирок катушканын тарабы бекитилген жана магниттер айлана алат.Албетте, щетка жок.

Мында катушканы ток менен камсыз кылуу үчүн жарым өткөргүч элементтин жардамы менен катушка Y түрүнө туташтырылган, ал эми токтун кириши жана чыгышы айлануучу магниттин абалына ылайык башкарылат.Бул мисалда магниттин абалын аныктоо үчүн Холл элементи колдонулат.Холл элементи катушкалардын ортосунда жайгашып, пайда болгон чыңалуу магнит талаасынын күчүнүн негизинде аныкталат жана позиция маалыматы катары колдонулат.Мурда берилген FDD шпиндель моторунун сүрөттөлүшүнөн, ошондой эле катушка менен катушканын ортосундагы абалды аныктоо үчүн Холл элементи (катушканын үстүндө) бар экенин көрүүгө болот.

Холл элементтери белгилүү магниттик сенсорлор.Магнит талаасынын чоңдугун чыңалуунун чоңдугуна айландырууга болот, ал эми магнит талаасынын багытын оң же терс деп көрсөтүүгө болот.Төмөндө Холл эффектин көрсөткөн схемалык диаграмма.

Зал элементтери «ток болгондо И_{H жарым өткөргүч аркылуу өтөт жана магнит агымы В токко тик бурчта өтөт, чыңалуу V.H}ток жана магнит талаасына перпендикуляр багытта пайда болот", америкалык физик Эдвин Герберт Холл (Edwin Herbert Hall) бул кубулушту ачып, аны "Холл эффектиси" деп атаган.Натыйжада пайда болгон чыңалуу V_Hтөмөнкү формула менен көрсөтүлөт.

В_H= (К_H/ г)・I_H・B ※K_H: Холл коэффициенти, d: магнит агымынын өтүү бетинин калыңдыгы

Формула көрсөткөндөй, ток канчалык жогору болсо, чыңалуу ошончолук жогору болот.Бул өзгөчөлүк көбүнчө ротордун (магниттин) абалын аныктоо үчүн колдонулат.

Үч фазалуу толук толкундуу щеткасыз мотордун айлануу принциби

Щёткасы жок мотордун айлануу принциби ①ден ⑥ге чейинки төмөнкү кадамдарда түшүндүрүлөт.Оңой түшүнүү үчүн, бул жерде туруктуу магниттер тегеректерден тик бурчтуктарга чейин жөнөкөйлөтүлгөн.

①

Үч фазалуу катушкалардын ичинен 1-катуш сааттын 12, 2-катушкасы сааттын 4 багытында, ал эми 3 катушкасы сааттын 4 багытында бекитилет деп болжолдонот. сааттын 8 багыты.2 уюлдуу туруктуу магниттин N уюлу сол жакта, S уюлу оң жакта болсун, аны айлантууга болот.

Катушканын сыртында S-уюлдук магнит талаасын пайда кылуу үчүн 1-катушкага ток Io куюлат.Io/2 тогу катушканын сыртында N-уюл магнит талаасын пайда кылуу үчүн 2-катуштан жана 3-катуштан агып чыгуу үчүн жасалган.

Катушканын 2 жана катушканын 3 магниттик талаалары векторлоштурулганда ылдый карай N-уюлдук магнит талаасы пайда болот, ал токтун Io бир катушкасынан өткөндө пайда болгон магнит талаасынын өлчөмүнөн 0,5 эсеге, ал эми кошулганда 1,5 эсе чоң болот. катушканын магнит талаасына 1.Бул туруктуу магнитке 90° бурчта натыйжада магнит талаасын түзөт, ошондуктан максималдуу момент түзүлүшү мүмкүн, туруктуу магнит саат жебеси боюнча айланат.

Катушканын 2 токунун азайышы жана 3 катушканын токунун айлануу абалына жараша көбөйтүлгөндө пайда болгон магнит талаасы да саат жебеси боюнча айланат жана туруктуу магнит дагы айлануусун улантат.

②

30° бурулган абалда ток Io катушкага 1 агып, 2 катушкадагы ток нөлгө айланат, ал эми ток Io катушкадан 3 чыгат.

Катушканын сырты 1 S уюлга, ал эми 3 сырты N уюлга айланат.Векторлорду бириктиргенде, пайда болгон магнит талаасы токтун Io катушкасынан өткөндө пайда болгон магнит талаасынан √3 (≈1,72) эсе көп болот.Бул ошондой эле туруктуу магниттин магнит талаасына 90° бурчта пайда болгон магнит талаасын пайда кылат жана саат жебеси боюнча айланат.

Катушка 1дин кириш ток Io айлануу абалына жараша азайганда, катушканын 2 агып кирүүчү тогы нөлдөн көбөйөт, ал эми катушканын 3 чыгыш току Io чейин көбөйөт, натыйжада пайда болгон магнит талаасы да саат жебеси боюнча айланат, жана туруктуу магнит да айланууну улантат.

※Ар бир фазалык ток синусоидалдык толкун формасы деп эсептесек, бул жерде токтун мааниси Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Магнит талаасынын вектордук синтези аркылуу магнит талаасынын жалпы өлчөмү ( √) түрүндө алынат. 3⁄2)²× 2=1,5 эсе.Ар бир фазалык ток синус толкуну болгондо, туруктуу магниттин абалына карабастан, вектордук курама магнит талаасынын чоңдугу катушка жараткан магнит талаасынан 1,5 эсе көп, ал эми магнит талаасы салыштырмалуу 90° бурчта болот. туруктуу магниттин магнит талаасына.

③

30° айланууну улантуу абалында ток Io/2 катушка 1, ток Io/2 катушкага 2, ток Io катушкадан 3 агып чыгат.

Катушканын 1 сырты S уюлга, катушканын 2 сырты да S уюлга, 3-тун сырты N уюлга айланат.Векторлорду бириктиргенде, пайда болгон магнит талаасы катушка аркылуу Io ток өткөндө пайда болгон магнит талаасынан 1,5 эсе көп болот (① сыяктуу).Бул жерде да туруктуу магниттин магнит талаасына карата 90° бурчта пайда болгон магнит талаасы пайда болот жана саат жебеси боюнча айланат.

④～⑥

① - ③ сыяктуу эле айлантыңыз.

Ушундайча, эгер катушкага агып жаткан ток туруктуу магниттин абалына жараша ырааттуулук менен тынымсыз которулуп турса, туруктуу магнит белгиленген багытта айланат.Ошо сыяктуу эле, эгерде сиз токтун агымын тескери бурсаңыз жана натыйжадагы магнит талаасын тескери кылсаңыз, ал саат жебесине каршы айланат.

Төмөнкү сүрөттө ар бир катушканын агымы жогорудагы ①ден ⑥ге чейинки ар бир кадамда үзгүлтүксүз көрсөтүлөт.Жогорудагы кириш сөз аркылуу учурдагы өзгөрүү менен ротациянын ортосундагы байланышты түшүнүүгө мүмкүн болушу керек.

кадам мотор

Кадамдык мотор - бул импульс сигналы менен синхрондоштурууда айлануу бурчун жана ылдамдыгын так башкара алган мотор. Stepper мотору "импульстук мотор" деп да аталат.Кадамдык кыймылдаткычтар позицияны аныктоочу датчиктерди колдонбостон, ачык цикл аркылуу гана так жайгаштырууга жетише алгандыктан, алар позициялоону талап кылган жабдууларда кеңири колдонулат.

Кадамдык кыймылдаткычтын түзүлүшү (эки фазалуу биполярдуу)

Солдон оңго карай төмөнкү цифралар кадам моторунун көрүнүшүнүн мисалы, ички түзүлүштүн схемалык схемасы жана конструкция түшүнүгүнүн схемалык схемасы.

Көрүнүш мисалында HB (Гибрид) жана PM (Туруктуу магнит) тибиндеги кадам моторунун көрүнүшү берилген.Ортодогу структура диаграммасы, ошондой эле HB тибинин жана PM түрүнүн структурасын көрсөтөт.

Кадамдык кыймылдаткыч - бул катушка бекитилген жана туруктуу магнит айлануучу түзүлүш.Оң жактагы кадам кыймылдаткычынын ички түзүлүшүнүн концептуалдык диаграммасы эки фазалуу (эки топтом) катушкаларды колдонгон PM моторунун мисалы.Баскыч кыймылдаткычтын негизги түзүлүшүнүн мисалында катушкалар сыртына, ал эми туруктуу магниттер ички жагына жайгаштырылат.Эки фазалуу катушкалардан тышкары, фазалары көбүрөөк үч фазалуу жана беш фазалуу түрлөрү бар.

Кээ бир кадам кыймылдаткычтары башка ар кандай түзүлүшкө ээ, бирок кадам кыймылдаткычынын негизги түзүлүшү анын иштөө принцибин киргизүүнү жеңилдетүү үчүн ушул макалада келтирилген.Бул макала аркылуу мен кадам кыймылдаткычы негизинен туруктуу катушканын жана айлануучу туруктуу магниттин түзүлүшүн кабыл алаарын түшүнөм деп үмүттөнөм.

Stepper моторунун негизги иштөө принциби (бир фазалуу дүүлүктүрүү)

Төмөнкү сүрөт тепкич моторунун негизги иштөө принцибин киргизүү үчүн колдонулат.Бул жогорудагы эки фазалуу биполярдык катушканын ар бир фазасы (катуштардын топтому) үчүн дүүлүктүрүүнүн мисалы.Бул диаграмманын негизи абалдын ①ден ④ге өзгөрүшү.Катушка тиешелүүлүгүнө жараша 1-катуштан жана 2-катуштан турат.Мындан тышкары, учурдагы жебелер учурдагы агымдын багытын көрсөтөт.

①

• Ток катушканын 1 сол жагынан кирип, 1 оң тарабынан агып чыгат.
• 2-катуш аркылуу токтун өтүшүнө жол бербеңиз.
• Бул учурда сол катушканын 1 ички жагы Nга, ал эми оң орамдын 1 ички жагы Sга айланат.
• Демек, ортодогу туруктуу магнит катушканын 1 магнит талаасына тартылып, сол S жана оң N абалына айланат жана токтойт.

  ②

• Катушканын 1 току токтоп, ток катушканын 2 үстүнкү жагынан кирип, 2 астыңкы жагынан агып чыгат.
• Үстүнкү катушканын 2 ички жагы Nга, ал эми астыңкы катушканын 2 ички жагы Sга айланат.
• Туруктуу магнит өзүнүн магнит талаасы менен тартылып, саат жебеси боюнча 90° айлануу менен токтойт.

  ③

• Катушканын 2 току токтойт, ал эми ток 1 катушканын оң жагынан кирип, 1 катушканын сол тарабынан агып чыгат.
• Сол катушканын 1 ички жагы S га, ал эми оң орамдын 1 ички жагы N га айланат.
• Туруктуу магнит өзүнүн магнит талаасы менен тартылып, саат жебеси боюнча дагы 90° бурулуп токтойт.

  ④

• Катушканын 1 току токтоп, ток катушканын 2 ылдыйкы тарабынан кирип, 2 үстүңкү тарабынан агып чыгат.
• Үстүнкү катушканын 2 ички жагы S, ал эми астыңкы катушканын 2 ички жагы N болот.
• Туруктуу магнит өзүнүн магнит талаасы менен тартылып, саат жебеси боюнча дагы 90° бурулуп токтойт.