Gati gjysma e konsumit të energjisë në botë konsumohet nga motorët, kështu që efikasiteti i lartë i motorëve quhet masa më efektive për të zgjidhur problemet e energjisë në botë.
Në përgjithësi, ai i referohet transformimit të forcës së krijuar nga rryma që rrjedh në fushën magnetike në veprim rrotullues, dhe në një kuptim të gjerë, përfshin gjithashtu veprim linear.Sipas llojit të furnizimit me energji të drejtuar nga motori, ai mund të ndahet në motor DC dhe motor AC.Sipas parimit të rrotullimit të motorit, ai mund të ndahet përafërsisht në kategoritë e mëposhtme.(përveç motorëve specialë)
Motori AC AC Motori i krehur: Motori me furçë i përdorur gjerësisht në përgjithësi quhet motor DC.Një elektrodë e quajtur "brushë" (ana e statorit) dhe një "komutator" (ana e armaturës) kontaktohen në mënyrë sekuenciale për të ndërruar rrymën, duke kryer kështu një veprim rrotullues.Motori DC pa furça: Nuk ka nevojë për furça dhe komutatorë, por përdor funksione komutuese si tranzistorë për të kaluar rrymën dhe për të kryer rrotullimin.Motori stepper: Ky motor punon në mënyrë sinkrone me fuqinë e pulsit, kështu që quhet edhe motor pulsi.Karakteristika e tij është se mund të realizojë lehtësisht funksionimin e saktë të pozicionimit.Motori asinkron: Rryma alternative bën që statori të prodhojë fushë magnetike rrotulluese, e cila e bën rotorin të prodhojë rrymë të induktuar dhe të rrotullohet nën ndërveprimin e tij.Motori AC (rrymë alternative) Motor sinkron: rryma alternative krijon një fushë magnetike rrotulluese dhe rotori me pole magnetike rrotullohet për shkak të tërheqjes.Shkalla e rrotullimit sinkronizohet me frekuencën e fuqisë.
Mbi rrymën, fushën magnetike dhe forcën Së pari, për të lehtësuar shpjegimin e mëposhtëm të parimit të motorit, le të shqyrtojmë ligjet/rregullat bazë për rrymën, fushën magnetike dhe forcën.Edhe pse ka një ndjenjë nostalgjie, është e lehtë të harrosh këtë njohuri nëse nuk i përdor shpesh komponentët magnetikë.
Si rrotullohet motori?1) motori rrotullohet me ndihmën e magneteve dhe forcës magnetike.Rreth një magneti të përhershëm me një bosht rrotullues, ① rrotulloni magnetin (për të gjeneruar një fushë magnetike rrotulluese), ② sipas parimit që pole të ndryshme të polit N dhe polit S tërhiqen dhe të njëjtin nivel zmbrapsin, ③ magneti me një boshti rrotullues do të rrotullohet.
Rryma që rrjedh në tel shkakton një fushë magnetike rrotulluese (forcë magnetike) rreth tij, në mënyrë që magneti të rrotullohet, që në fakt është e njëjta gjendje veprimi si kjo.
Për më tepër, kur teli mbështillet në një spirale, forca magnetike sintetizohet, duke formuar një fluks të madh të fushës magnetike (fluks magnetik), duke rezultuar në një pol N dhe një pol S.Përveç kësaj, duke futur bërthamën e hekurit në përcjellësin në formë spirale, linjat e fushës magnetike bëhen të lehta për t'u kaluar dhe mund të gjenerojnë forcë magnetike më të fortë.2) Motori rrotullues aktual Këtu, si një metodë praktike e rrotullimit të makinës elektrike, është prezantuar metoda e prodhimit të fushës magnetike rrotulluese duke përdorur AC trefazore dhe spirale.(AC trefazor është një sinjal AC me një interval fazor 120.) Bobinat e mbështjellura rreth bërthamës së hekurit ndahen në tre faza, dhe mbështjelljet e fazës U, bobinat e fazës V dhe mbështjelljet e fazës W vendosen në intervale prej 120. Bobinat me tension të lartë gjenerojnë N pole, dhe bobinat me tension të ulët gjenerojnë pole S.Çdo fazë ndryshon sipas një vale sinus, kështu që polariteti (poli N, pol S) i krijuar nga çdo spirale dhe fusha e saj magnetike (forca magnetike) do të ndryshojë.Në këtë kohë, thjesht shikoni mbështjelljet që gjenerojnë polet N dhe ndryshoni ato sipas radhës së spirales së fazës U → spiralja e fazës V → spiralja e fazës W → spiralja e fazës U, duke rrotulluar kështu.Struktura e motorit të vogël Figura e mëposhtme tregon strukturën e përgjithshme dhe krahasimin e motorit hapësor, motorit DC me furçë dhe motorit DC pa furçë.Komponentët bazë të këtyre motorëve janë kryesisht mbështjellje, magnet dhe rotorë.Përveç kësaj, për shkak të llojeve të ndryshme, ato ndahen në tip fiks me spirale dhe tip fiks me magnet.
Këtu, magneti i motorit DC të furçës është i fiksuar nga jashtë, dhe spiralja rrotullohet nga brenda.Furça dhe komutatori janë përgjegjës për furnizimin me energji të spirales dhe ndryshimin e drejtimit aktual.Këtu, spiralja e motorit pa furça është e fiksuar nga jashtë dhe magneti rrotullohet nga brenda.Për shkak të llojeve të ndryshme të motorëve, strukturat e tyre janë të ndryshme edhe nëse komponentët bazë janë të njëjtë.Do të shpjegohet në detaje në secilën pjesë.Motori me furçë Struktura e motorit të furçës Më poshtë është pamja e motorit DC të krehur që përdoret shpesh në model, dhe diagrami skematik i shpërthyer i motorit të zakonshëm me dy pol (dy magnet) me tre slota (tre mbështjellje).Ndoshta shumë njerëz kanë përvojën e çmontimit të motorit dhe nxjerrjen e magnetit.Mund të shihet se magneti i përhershëm i motorit DC të furçës është i fiksuar, dhe spiralja e motorit DC të furçës mund të rrotullohet rreth qendrës së brendshme.Ana fikse quhet "stator" dhe ana rrotulluese quhet "rotor".
Parimi i rrotullimit të motorit të furçës ① Rrotulloni në drejtim të kundërt të akrepave të orës nga gjendja fillestare Spiralja A është në krye, duke lidhur furnizimin me energji elektrike me furçën dhe lëreni anën e majtë (+) dhe anën e djathtë (-).Një rrymë e madhe rrjedh nga furça e majtë në spiralen A përmes komutatorit.Kjo është një strukturë në të cilën pjesa e sipërme (jashtë) e spirales A bëhet poli S.Meqenëse 1/2 e rrymës së mbështjelljes A rrjedh nga furça e majtë te bobina B dhe spiralja C në drejtim të kundërt me bobinën A, anët e jashtme të mbështjelljes B dhe mbështjelljes C bëhen pole të dobëta N (tregohen me shkronja pak më të vogla në figura).Fusha magnetike e krijuar në këto mbështjellje dhe zmbrapsja dhe tërheqja e magneteve bëjnë që mbështjelljet të rrotullohen në drejtim të kundërt të akrepave të orës.② rrotullim i mëtejshëm në drejtim të akrepave të orës.Më pas, supozohet se furça e djathtë është në kontakt me dy komutatorë në gjendjen që spiralja A rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës me 30 gradë.Rryma e spirales A rrjedh vazhdimisht nga furça e majtë në furçën e djathtë, dhe ana e jashtme e spirales mban polin S.E njëjta rrymë si spiralja A rrjedh nëpër spiralen B, dhe pjesa e jashtme e spirales B bëhet një pol N më i fortë.Meqenëse të dy skajet e mbështjelljes C janë të lidhura të shkurtër nga furçat, nuk rrjedh rrymë dhe nuk krijohet asnjë fushë magnetike.Edhe në këtë rast, ai do t'i nënshtrohet forcës së rrotullimit në drejtim të kundërt të akrepave të orës.Nga ③ në ④, spiralja e sipërme merr vazhdimisht forcën që lëviz në të majtë, dhe spiralja e poshtme merr vazhdimisht forcën që lëviz në të djathtë dhe vazhdon të rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës.Kur spiralja rrotullohet në ③ dhe ④ çdo 30 gradë, kur spiralja ndodhet mbi boshtin qendror horizontal, ana e jashtme e spirales bëhet poli S;Kur spiralja ndodhet poshtë, ajo bëhet pol N dhe kjo lëvizje përsëritet.Me fjalë të tjera, spiralja e sipërme i nënshtrohet vazhdimisht një force që lëviz majtas, dhe spiralja e poshtme i nënshtrohet vazhdimisht një force që lëviz në të djathtë (të dyja në drejtim të kundërt të akrepave të orës).Kjo bën që rotori të rrotullohet gjithmonë në drejtim të kundërt të akrepave të orës.Nëse furnizimi me energji është i lidhur me furçën e kundërt të majtë (-) dhe furçën e djathtë (+), një fushë magnetike me drejtime të kundërta do të krijohet në spirale, kështu që drejtimi i forcës së aplikuar në spirale është gjithashtu i kundërt, duke u kthyer në drejtim të akrepave të orës. .Përveç kësaj, kur furnizimi me energji është i shkëputur, rotori i motorit të furçës do të ndalojë së rrotulluari sepse nuk ka fushë magnetike për ta mbajtur atë të rrotullohet.Motori trefazor pa furça me valë të plotë Pamja dhe struktura e motorit trefazor pa furça me valë të plotë
Diagrami i strukturës së brendshme dhe qarku ekuivalent i lidhjes së bobinës së motorit trefazor pa furçë me valë të plotë Më pas është diagrami skematik i strukturës së brendshme dhe diagrami ekuivalent i qarkut të lidhjes së spirales.Diagrami i strukturës së brendshme është një shembull i thjeshtë i një motori me 2 pole (2 magnet) me 3 slota (3 mbështjellje).Është e ngjashme me strukturën e motorit të furçës me të njëjtin numër shtyllash dhe çarjesh, por ana e spirales është e fiksuar dhe magneti mund të rrotullohet.Sigurisht, nuk ka furçë.Në këtë rast, spiralja miraton metodën e lidhjes Y, dhe elementi gjysmëpërçues përdoret për të furnizuar rrymën në spirale, dhe hyrja dhe dalja e rrymës kontrollohen sipas pozicionit të magnetit rrotullues.Në këtë shembull, një element Hall përdoret për të zbuluar pozicionin e magnetit.Elementi Hall është rregulluar midis bobinave dhe zbulon tensionin e gjeneruar sipas fuqisë së fushës magnetike dhe e përdor atë si informacion pozicioni.Në imazhin e motorit të boshtit FDD të dhënë më herët, mund të shihet gjithashtu se ekziston një element Hall (mbi spirale) midis spirales dhe spirales për të zbuluar pozicionin.Elementi Hall është një sensor magnetik i njohur.Madhësia e fushës magnetike mund të shndërrohet në madhësinë e tensionit, dhe drejtimi i fushës magnetike mund të përfaqësohet nga pozitive dhe negative.
Parimi i rrotullimit të motorit trefazor pa furça me valë të plotë Më pas, parimi i rrotullimit të motorit pa furça do të shpjegohet sipas hapave ① ~ ⑥.Për t'u kuptuar më lehtë, këtu magneti i përhershëm është thjeshtuar nga rrethore në drejtkëndore.① Në bobinën trefazore, lëreni spiralen 1 të fiksohet në drejtimin e orës 12 të orës, spiralja 2 të fiksohet në drejtimin e orës 4 të orës dhe spiralja 3 të fiksohet në drejtimin 8. drejtimi i orës së orës.Le të jetë poli N i magnetit të përhershëm 2-polësh në të majtë dhe poli S në të djathtë, dhe ai mund të rrotullohet.Një rrymë Io derdhet në spiralen 1 për të gjeneruar një fushë magnetike të polit S jashtë spirales.Rryma Io/2 rrjedh nga spiralja 2 dhe spiralja 3 për të gjeneruar një fushë magnetike me pole N jashtë spirales.Kur fushat magnetike të mbështjelljes 2 dhe mbështjelljes 3 sintetizohen nga vektori, gjenerohet një fushë magnetike me pol N në rënie, e cila është 0,5 herë më e madhe se fusha magnetike e krijuar kur rryma Io kalon nëpër një spirale dhe kur i shtohet fushës magnetike. fusha e spirales 1, bëhet 1.5 herë.Kjo do të prodhojë një fushë magnetike të përbërë me një kënd prej 90 në krahasim me magnetin e përhershëm, kështu që çift rrotullimi maksimal mund të gjenerohet dhe magneti i përhershëm rrotullohet në drejtim të akrepave të orës.Kur rryma e spirales 2 zvogëlohet dhe rryma e spirales 3 rritet sipas pozicionit të rrotullimit, fusha magnetike rezultuese gjithashtu rrotullohet në drejtim të akrepave të orës, dhe magneti i përhershëm gjithashtu vazhdon të rrotullohet.② Kur rrotullohet me 30 gradë, rryma Io derdhet në spiralen 1, kështu që rryma në spiralen 2 është zero, dhe rryma Io rrjedh nga spiralja 3. Ana e jashtme e spirales 1 bëhet një pol S, dhe ana e jashtme e spirales 3 bëhet një pol N.Kur vektorët kombinohen, fusha magnetike e krijuar është √3(≈1.72) herë ajo e gjeneruar kur rryma Io kalon nëpër një spirale.Kjo gjithashtu do të prodhojë një fushë magnetike rezultuese në një kënd prej 90 në lidhje me fushën magnetike të magnetit të përhershëm dhe do të rrotullohet në drejtim të akrepave të orës.Kur rryma hyrëse Io e spirales 1 zvogëlohet sipas pozicionit të rrotullimit, rryma hyrëse e spirales 2 rritet nga zero dhe rryma e daljes së spirales 3 rritet në Io, fusha magnetike rezultuese rrotullohet gjithashtu në drejtim të akrepave të orës, dhe magneti i përhershëm vazhdon të rrotullohet.Duke supozuar se çdo rrymë faze është sinusoidale, vlera aktuale këtu është io× sin (π 3) = io× √ 32. Nëpërmjet sintezës vektoriale të fushës magnetike, fusha magnetike totale është (√ 32) 2× 2 = 1,5 herë fushë magnetike e krijuar nga një spirale.※.Kur çdo rrymë fazore është me valë sinus, pavarësisht se ku ndodhet magneti i përhershëm, madhësia e fushës magnetike të përbërë vektoriale është 1,5 herë e fushës magnetike të krijuar nga një spirale, dhe fusha magnetike formon një kënd 90 gradë në lidhje me fusha magnetike e magnetit të përhershëm.③ Në gjendjen e vazhdimit të rrotullimit me 30 gradë, rryma Io/2 derdhet në spiralen 1, rryma Io/2 derdhet në bobinën 2 dhe rryma Io rrjedh nga spiralja 3. Ana e jashtme e spirales 1 bëhet poli S , ana e jashtme e spirales 2 bëhet poli S dhe ana e jashtme e spirales 3 bëhet poli N.Kur vektorët kombinohen, fusha magnetike e gjeneruar është 1.5 herë më e madhe se ajo që krijohet kur rryma Io rrjedh nëpër një spirale (e njëjtë si ①).Këtu, një fushë magnetike sintetike me një kënd prej 90 gradë në krahasim me fushën magnetike të magnetit të përhershëm gjithashtu do të gjenerohet dhe do të rrotullohet në drejtim të akrepave të orës.④～⑥ Rrotulloni në të njëjtën mënyrë si ① ~ ③.Në këtë mënyrë, nëse rryma që derdhet në spirale ndërrohet vazhdimisht sipas pozicionit të magnetit të përhershëm, magneti i përhershëm do të rrotullohet në një drejtim fiks.Në mënyrë të ngjashme, nëse rryma rrjedh në drejtim të kundërt dhe fusha magnetike sintetike është e kundërt, ajo do të rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës.Figura e mëposhtme tregon rrymën e secilës spirale në çdo hap nga ① në ⑥.Nëpërmjet hyrjes së mësipërme, ne duhet të jemi në gjendje të kuptojmë marrëdhënien midis ndryshimit aktual dhe rrotullimit.stepmotor Motor stepping është një lloj motori që mund të kontrollojë këndin dhe shpejtësinë e rrotullimit në mënyrë sinkrone dhe të saktë me sinjalin e pulsit.Motori hapës quhet gjithashtu "motor impuls".Motori i shkallëzimit përdoret gjerësisht në pajisjet që kanë nevojë për pozicionim, sepse mund të realizojë pozicionimin e saktë vetëm përmes kontrollit të qarkut të hapur pa përdorur sensorin e pozicionit.Struktura e motorit hapësor (dyfazor bipolar) Në shembujt e paraqitjes jepen paraqitjet e motorëve hapës HB (hibrid) dhe PM (magnet i përhershëm).Diagrami i strukturës në mes tregon gjithashtu strukturën e HB dhe PM.Motori stepper është një strukturë me spirale fikse dhe magnet të përhershëm rrotullues.Diagrami konceptual i strukturës së brendshme të motorit hapës në të djathtë është një shembull i motorit PM duke përdorur bobina dyfazore (dy grupe).Në shembullin e strukturës bazë të motorit hapës, spiralja është e rregulluar nga jashtë dhe magneti i përhershëm është i vendosur brenda.Përveç dy fazave, ekzistojnë shumë lloje mbështjelljesh me tre faza dhe pesë faza të barabarta.Disa motorë shkallëzues kanë struktura të tjera të ndryshme, por për të prezantuar parimet e punës së tyre, ky punim jep strukturën bazë të motorëve të shkallës.Nëpërmjet këtij artikulli, shpresoj të kuptoj se motori hapës në thelb adopton strukturën e fiksimit të spirales dhe rrotullimit të magnetit të përhershëm.Parimi bazë i punës së motorit hapësor (ngacmimi njëfazor) Përdoret në vijim për të prezantuar parimin bazë të punës së motorit hapës.① Rryma hyn nga ana e majtë e spirales 1 dhe del nga ana e djathtë e spirales 1. Mos lejoni që rryma të rrjedhë përmes spirales 2. Në këtë kohë, pjesa e brendshme e spirales së majtë 1 bëhet N, dhe pjesa e brendshme e spiralja e djathtë 1 bëhet S.. Prandaj, magneti i mesëm i përhershëm tërhiqet nga fusha magnetike e spirales 1 dhe ndalon në gjendjen e anës së majtë S dhe anës së djathtë N.. ② Ndaloni rrymën në spiralen 1, në mënyrë që rryma të rrjedhë nga ana e sipërme e mbështjelljes 2 dhe të rrjedhë nga ana e poshtme e spirales 2. Ana e brendshme e spirales së sipërme 2 bëhet N dhe ana e brendshme e spirales së poshtme 2 bëhet S.. Magneti i përhershëm tërhiqet nga fusha e saj magnetike dhe ndalon së rrotulluari 90 në drejtim të akrepave të orës.③ Ndalo rrymën në spiralen 2, në mënyrë që rryma të rrjedhë nga ana e djathtë e spirales 1 dhe të rrjedhë nga ana e majtë e spirales 1. Pjesa e brendshme e spirales së majtë 1 bëhet S, dhe pjesa e brendshme e spirales së djathtë 1 bëhet N.. Magneti i përhershëm tërhiqet nga fusha e tij magnetike dhe rrotullohet në drejtim të akrepave të orës për 90 gradë të tjera për të ndaluar.④ Ndalo rrymën në spiralen 1, në mënyrë që rryma të rrjedhë nga ana e poshtme e spirales 2 dhe të rrjedhë jashtë nga ana e sipërme e spirales 2. Pjesa e brendshme e spirales së sipërme 2 bëhet S, dhe pjesa e brendshme e spiralja e poshtme 2 bëhet N.. Magneti i përhershëm tërhiqet nga fusha e tij magnetike dhe rrotullohet në drejtim të akrepave të orës për 90 gradë të tjera për të ndaluar.Motori hapës mund të rrotullohet duke ndërruar rrymën që rrjedh nëpër spirale në rendin e mësipërm nga ① në ④ përmes qarkut elektronik.Në këtë shembull, çdo veprim i ndërprerës do ta rrotullojë motorin hapës me 90. Përveç kësaj, kur rryma rrjedh vazhdimisht nëpër një spirale të caktuar, ajo mund të mbajë gjendjen e ndalimit dhe të bëjë që motori hapës të ketë çift rrotullues mbajtës.Nga rruga, nëse rryma që rrjedh nëpër spirale është e kundërt, motori hapës mund të rrotullohet në drejtim të kundërt.
