2) Вистински ротирачки мотор

Овде, како практичен метод на ротирачки електрични машини, се воведува метод за производство на ротирачко магнетно поле со користење на трифазна наизменична струја и намотки.
(Трифазен AC е AC сигнал со фазен интервал од 120°)

• Синтетичкото магнетно поле во горната состојба ① одговара на следната слика ①.
• Синтетичкото магнетно поле во состојбата ② погоре одговара на ② на сликата подолу.
• Синтетичкото магнетно поле во горната состојба ③ одговара на следната слика ③.

Како што е опишано погоре, серпентина намотана околу јадрото е поделена на три фази, а серпентина U-фаза, калем V-фаза и W-фаза серпентина се распоредени во интервали од 120°. Намотката со висок напон генерира N пол, а серпентина со низок напон генерира S пол.
Бидејќи секоја фаза се менува како синусен бран, се менува поларитетот (N пол, S пол) генериран од секоја намотка и неговото магнетно поле (магнетна сила).
Во тоа време, само погледнете ја серпентина што го произведува N полот и променете ја низата според калем од U-фаза → калем V-фаза → калем W-фаза → калем U-фаза, со што се ротира.

Структура на мал мотор

Сликата подолу ја прикажува општата структура и споредбата на трите мотори: чекорен мотор, мотор со четкана директна струја (DC) и мотор со директна струја без четка (DC).Основните компоненти на овие мотори се главно намотки, магнети и ротори. Покрај тоа, поради различни типови, тие се поделени на фиксен тип на калем и фиксен тип со магнет.

Следното е опис на структурата поврзана со примерниот дијаграм.Бидејќи може да има други структури на повеќе грануларна основа, ве молиме разберете дека структурата опишана во овој напис е во голема рамка.

Овде, серпентина на степер моторот е фиксирана однадвор, а магнетот се ротира однатре.

Овде, магнетите на четканиот DC мотор се фиксирани однадвор, а намотките се ротираат однатре.Четките и комутаторот се одговорни за напојување на серпентина и менување на насоката на струјата.

Овде, серпентина на моторот без четки е фиксирана однадвор, а магнетот се ротира однатре.

Поради различните типови на мотори, дури и ако основните компоненти се исти, структурата е различна.Спецификите ќе бидат детално објаснети во секој дел.

брусен мотор

Структура на брусен мотор

Подолу е прикажано како изгледа четканиот DC мотор кој често се користи во моделите, како и експлодирана шема на заеднички двополен (2 магнети) мотор со три отвори (3 калеми).Можеби многу луѓе имаат искуство да го расклопат моторот и да го извадат магнетот.

Може да се види дека постојаните магнети на брусениот DC мотор се фиксирани, а намотките на брусениот DC мотор можат да ротираат околу внатрешниот центар.Стационарната страна се нарекува „статор“, а ротирачката страна се нарекува „ротор“.

Следното е шематски дијаграм на структурата што го претставува концептот на структурата.

На периферијата на ротирачката централна оска има три комутатори (свиткани метални листови за тековно префрлување).За да се избегне контакт еден со друг, комутаторите се распоредени на интервал од 120° (360°÷3 парчиња).Комутаторот се ротира додека вратилото се ротира.

Едниот комутатор е поврзан со едниот крај на серпентина, а другиот крај на серпентина, а три комутатори и три намотки формираат целина (прстен) како мрежа на кола.

Две четки се фиксирани на 0° и 180° за контакт со комутаторот.Надворешното напојување со еднонасочна струја е поврзано со четката, а струјата тече според патеката на четката → комутатор → калем → четка.

Принцип на ротација на брусен мотор

① Ротирајте спротивно од стрелките на часовникот од почетната состојба

Намотката А е на врвот, поврзете го напојувањето со четката, левата нека биде (+), а десната (-).Голема струја тече од левата четка до калем А низ комутаторот.Ова е структурата во која горниот дел (надворешната страна) на намотката А станува S пол.

Бидејќи 1/2 од струјата на серпентина А тече од левата четка до серпентина B и серпентина C во спротивна насока од серпентина А, надворешните страни на серпентина B и серпентина C стануваат слаби N полови (означени со малку помали букви во фигура).

Магнетните полиња создадени во овие намотки и одбивните и привлечни ефекти на магнетите ги подложуваат намотките на ротирачка сила спротивно од стрелките на часовникот.

② Свртете понатаму спротивно од стрелките на часовникот

Следно, се претпоставува дека десната четка е во контакт со двата комутатори во состојба каде што серпентина А се ротира спротивно од стрелките на часовникот за 30°.

Струјата на серпентина А продолжува да тече од левата четка кон десната четка, а надворешната страна на серпентина го одржува S полот.

Истата струја како серпентина А тече низ калем Б, а надворешната страна на серпентина Б станува посилниот N пол.

Бидејќи двата краја на серпентина C се краток спој со четките, не тече струја и не се создава магнетно поле.

Дури и во овој случај, се чувствува сила на ротација спротивно од стрелките на часовникот.

Од ③ до ④, горниот серпентина продолжува да прима сила налево, а долниот серпентина продолжува да прима сила надесно и продолжува да ротира спротивно од стрелките на часовникот

Кога серпентина се ротира на ③ и ④ на секои 30°, кога серпентина е поставена над централната хоризонтална оска, надворешната страна на серпентина станува S пол; кога серпентина е поставена подолу, таа станува N пол и ова движење се повторува.

Со други зборови, горниот серпентина постојано се присилува налево, а долниот серпентина постојано се присилува надесно (и двете во насока спротивно од стрелките на часовникот).Ова го одржува роторот да се врти спротивно од стрелките на часовникот цело време.

Ако го поврзете напојувањето со спротивните леви (-) и десни (+) четки, во намотките се создаваат спротивни магнетни полиња, така што силата што се применува на намотките е исто така во спротивна насока, вртејќи се во насока на стрелките на часовникот.

Дополнително, кога напојувањето е исклучено, роторот на четканиот мотор престанува да ротира бидејќи нема магнетно поле за да продолжи да се врти.

Трифазен мотор без четкички со цело бранови

Изглед и структура на трифазен целобран мотор без четкички

Сликата подолу покажува пример за изгледот и структурата на мотор без четкички.

Лево е пример за вретено мотор кој се користи за вртење на оптички диск во уред за репродукција на оптички диск.Вкупно трифазни × 3 вкупно 9 калеми.На десната страна е пример за вретено мотор за уред FDD, со вкупно 12 намотки (трифазни × 4).Намотката е фиксирана на плочката и се намотува околу железното јадро.

Делот во облик на диск десно од серпентина е роторот со постојан магнет.Периферијата е постојан магнет, вратилото на роторот е вметната во централниот дел на серпентина и го покрива делот на серпентина, а постојаниот магнет ја опкружува периферијата на серпентина.

Дијаграм на внатрешна структура и еквивалентно коло за поврзување на серпентина на трифазен целобран мотор без четки

Следно е шематски дијаграм на внатрешната структура и шематски дијаграм на еквивалентното коло на поврзувањето на серпентина.

Овој внатрешен дијаграм е пример за многу едноставен 2-полен (2 магнети) мотор со 3 отвори (3 калеми).Слично е на четкана структура на моторот со ист број на столбови и слотови, но страната на серпентина е фиксирана и магнетите можат да ротираат.Се разбира, без четки.

Во овој случај, серпентина е поврзана со Y, користејќи полупроводнички елемент за снабдување на серпентина со струја, а приливот и одливот на струјата се контролираат според положбата на ротирачкиот магнет.Во овој пример, елементот Хол се користи за откривање на положбата на магнетот.Елементот Хол е распореден помеѓу намотките, а генерираниот напон се открива врз основа на јачината на магнетното поле и се користи како информација за позицијата.На сликата на моторот со вретено FDD дадена претходно, може да се види и дека има елемент Хол (над серпентина) за откривање на положбата помеѓу серпентина и серпентина.

Елементите на салата се добро познати магнетни сензори.Големината на магнетното поле може да се претвори во големината на напонот, а насоката на магнетното поле може да се изрази како позитивна или негативна.Подолу е шематски дијаграм што го прикажува ефектот Хол.

Елементите на салата ја искористуваат појавата дека „кога тековната И_{H тече низ полупроводник и магнетен флукс B поминува под прав агол на струјата, напон VH}се генерира во насока нормална на струјата и магнетното поле“, американскиот физичар Едвин Херберт Хол (Едвин Херберт Хол) го откри овој феномен и го нарече „ефект на Хол“.Добиениот напон V_Hе претставена со следнава формула.

В_H= (К_H/ г) · Јас_H・Б ※К_H: Коефициент на сала, г: дебелина на површината на пенетрација на магнетниот тек

Како што покажува формулата, колку е поголема струјата, толку е поголем напонот.Оваа карактеристика често се користи за откривање на положбата на роторот (магнет).

Принцип на ротација на трифазен целобран мотор без четкички

Принципот на ротација на моторот без четкички ќе биде објаснет во следните чекори ① до ⑥.За полесно разбирање, постојаните магнети овде се поедноставени од кругови до правоаголници.

①

Меѓу трифазните намотки, се претпоставува дека серпентина 1 е фиксирана во правец на 12 часот од часовникот, серпентина 2 е фиксирана во насока на 4 часот на часовникот, а намотката 3 е фиксирана во насока од 8 часот од часовникот.Нека полот N на 2-полниот постојан магнет е лево, а полот S надесно, и може да се ротира.

Струја Io се влева во серпентина 1 за да генерира магнетно поле S-пол надвор од серпентина.Струјата Io/2 е направена да тече од серпентина 2 и серпентина 3 за да генерира магнетно поле N-пол надвор од серпентина.

Кога магнетните полиња на серпентина 2 и серпентина 3 се векторизираат, се генерира магнетно поле N-пол надолу, што е 0,5 пати поголема од големината на магнетното поле генерирано кога струјата Io поминува низ еден калем и е 1,5 пати поголемо кога се додава на магнетното поле на серпентина 1.Ова создава резултирачко магнетно поле под агол од 90° во однос на постојаниот магнет, така што може да се генерира максимален вртежен момент, постојаниот магнет се ротира во насока на стрелките на часовникот.

Кога струјата на серпентина 2 е намалена и струјата на серпентина 3 се зголемува според ротационата положба, добиеното магнетно поле исто така се ротира во насока на стрелките на часовникот и постојаниот магнет исто така продолжува да ротира.

②

Во состојба ротирана за 30°, струјата Io се влева во серпентина 1, струјата во серпентина 2 се прави нула, а струјата Io тече надвор од серпентина 3 .

Надворешноста на серпентина 1 станува S пол, а надворешната страна на серпентина 3 станува N пол.Кога векторите се комбинираат, добиеното магнетно поле е √3 (≈1,72) пати повеќе од магнетното поле произведено кога струјата Io минува низ калем.Ова, исто така, произведува резултат на магнетно поле под агол од 90° во однос на магнетното поле на постојаниот магнет и се ротира во насока на стрелките на часовникот.

Кога приливната струја Io на серпентина 1 се намалува според ротационата положба, приливната струја на серпентина 2 се зголемува од нула, а одливната струја на серпентина 3 се зголемува на Io, добиеното магнетно поле исто така ротира во насока на стрелките на часовникот, а постојаниот магнет исто така продолжува да ротира.

※ Под претпоставка дека секоја фазна струја е синусоидален бран, сегашната вредност овде е Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Преку векторската синтеза на магнетното поле, вкупната големина на магнетното поле се добива како ( √ 3⁄2)²× 2=1,5 пати.Кога секоја фазна струја е синусен бран, без оглед на положбата на постојаниот магнет, големината на векторското композитно магнетно поле е 1,5 пати поголема од магнетното поле генерирано од калем, а магнетното поле е под агол од 90 ° во однос на магнетното поле на постојаниот магнет.

③

Во состојба на продолжување да се ротира за 30°, струјата Io/2 се влева во серпентина 1, струјата Io/2 се влева во серпентина 2, а струјата Io тече надвор од серпентина 3.

Надворешноста на серпентина 1 станува S пол, надворешната страна на серпентина 2 исто така станува S пол, а надворешната страна на серпентина 3 станува N пол.Кога векторите се комбинираат, добиеното магнетно поле е 1,5 пати повеќе од магнетното поле произведено кога струјата Io тече низ калем (исто како ①).И овде, резултантното магнетно поле се генерира под агол од 90° во однос на магнетното поле на постојаниот магнет и се ротира во насока на стрелките на часовникот.

④～⑥

Ротирајте на ист начин како ① до ③.

На овој начин, ако струјата што тече во серпентина постојано се префрла во низа според положбата на постојаниот магнет, постојаниот магнет ќе ротира во фиксна насока.Слично на тоа, ако го смените тековниот тек и го смените резултантното магнетно поле, тоа ќе се ротира спротивно од стрелките на часовникот.

Сликата подолу континуирано ја прикажува струјата на секоја намотка во секој чекор од ① до ⑥ погоре.Преку горниот вовед, треба да биде можно да се разбере односот помеѓу тековната промена и ротација.

чекор мотор

Степер мотор е мотор кој може точно да го контролира аголот на ротација и брзината во синхронизација со импулсен сигнал. Степерниот мотор се нарекува и „пулсен мотор“.Бидејќи чекорните мотори можат да постигнат прецизно позиционирање само преку контрола на отворен круг без употреба на сензори за положба, тие се широко користени во опрема што бара позиционирање.

Структура на степер мотор (двофазен биполарен)

Следните слики од лево кон десно се пример за изгледот на чекорниот мотор, шематски дијаграм на внатрешната структура и шематски дијаграм на концептот на структурата.

Во примерот на изгледот, даден е изгледот на чекорен мотор од типот HB (Хибрид) и PM (Постојан магнет).Структурниот дијаграм во средината ја покажува и структурата на типот HB и типот PM.

Степен мотор е структура во која серпентина е фиксирана и постојаниот магнет се ротира.Концептуалниот дијаграм на внатрешната структура на чекор мотор од десната страна е пример на PM мотор кој користи двофазни (две групи) намотки.Во примерот на основната структура на чекорниот мотор, намотките се наредени однадвор, а постојаните магнети се наредени одвнатре.Покрај двофазните калеми, постојат трифазни и петфазни типови со повеќе фази.

Некои чекорни мотори имаат други различни структури, но основната структура на чекор моторот е дадена во овој напис за да се олесни воведувањето на неговиот принцип на работа.Преку овој напис, се надевам дека ќе разберам дека чекорниот мотор во основа ја прифаќа структурата на фиксна калем и ротирачки постојан магнет.

Основен принцип на работа на степер мотор (еднофазна возбуда)

Следната слика се користи за воведување на основниот принцип на работа на чекор мотор.Ова е пример за возбудување за секоја фаза (збир на калеми) на двофазната биполарна намотка погоре.Премисата на овој дијаграм е дека состојбата се менува од ① во ④.Намотката се состои од калем 1 и калем 2, соодветно.Покрај тоа, тековните стрелки ја покажуваат насоката на тековниот тек.

①

• Струјата тече од левата страна на серпентина 1 и тече надвор од десната страна на серпентина 1 .
• Не дозволувајте струја да тече низ серпентина 2.
• Во тоа време, внатрешната страна на левата намотка 1 станува N, а внатрешната страна на десната намотка 1 станува S.
• Затоа, постојаниот магнет во средината е привлечен од магнетното поле на серпентина 1, станува состојба на левиот S и десниот N и застанува.

  ②

• Струјата на серпентина 1 е запрена, а струјата тече од горната страна на серпентина 2 и тече надвор од долната страна на серпентина 2 .
• Внатрешната страна на горната намотка 2 станува N, а внатрешната страна на долната намотка 2 станува S.
• Постојаниот магнет е привлечен од неговото магнетно поле и запира со ротирање за 90° во насока на стрелките на часовникот.

  ③

• Струјата на серпентина 2 е запрена, а струјата тече од десната страна на серпентина 1 и тече надвор од левата страна на серпентина 1.
• Внатрешната страна на левата намотка 1 станува S, а внатрешната страна на десната намотка 1 станува N.
• Постојаниот магнет е привлечен од неговото магнетно поле и запира со вртење во насока на стрелките на часовникот уште 90°.

  ④

• Струјата на серпентина 1 е запрена, а струјата тече од долната страна на серпентина 2 и тече надвор од горната страна на серпентина 2 .
• Внатрешната страна на горната намотка 2 станува S, а внатрешната страна на долната намотка 2 станува N.
• Постојаниот магнет е привлечен од неговото магнетно поле и запира со вртење во насока на стрелките на часовникот уште 90°.