2) Tényleges forgó motor

Itt az elektromos gépek forgatásának gyakorlati módszereként bevezetik a háromfázisú váltakozó áram és tekercsek felhasználásával forgó mágneses mező létrehozásának módszerét.
(A háromfázisú váltakozó áramú jel 120°-os fázisintervallumú váltakozó áramú jel)

• A szintetikus mágneses tér a fenti ① állapotban megfelel a következő ábrának ①.
• A szintetikus mágneses tér a fenti ② állapotban az alábbi ábrán látható ② értéknek felel meg.
• A szintetikus mágneses tér a fenti ③ állapotban a következő ③ ábrának felel meg.

A fent leírtak szerint a mag köré tekercselt tekercs három fázisra van osztva, és az U-fázisú tekercs, a V-fázisú tekercs és a W-fázisú tekercs 120°-os osztásközönként van elrendezve.A nagyfeszültségű tekercs N pólust, a kisfeszültségű pedig S pólust generál.
Mivel minden fázis szinuszhullámként változik, az egyes tekercsek által generált polaritás (N pólus, S pólus) és mágneses tere (mágneses erő) megváltozik.
Ekkor csak nézze meg az N pólust előállító tekercset, és változtassa meg a sorrendet az U-fázisú tekercs→V-fázisú tekercs→W-fázisú tekercs→U-fázisú tekercs szerint, ezáltal forog.

Egy kis motor felépítése

Az alábbi ábra a három motor általános felépítését és összehasonlítását mutatja: léptetőmotor, szálcsiszolt egyenáramú (DC) motor és kefe nélküli egyenáramú (DC) motor.Ezeknek a motoroknak az alapelemei főleg tekercsek, mágnesek és rotorok.Ezenkívül a különböző típusok miatt tekercses fix típusra és mágneses fix típusra oszthatók.

Az alábbiakban a példadiagramhoz tartozó struktúra leírása található.Mivel részletesebb alapon létezhetnek más struktúrák is, kérjük, vegye figyelembe, hogy az ebben a cikkben leírt struktúra nagy kereteken belül van.

Itt a léptetőmotor tekercsét kívülről rögzítik, a mágnes pedig belül forog.

Itt a szálcsiszolt egyenáramú motor mágnesei kívül vannak rögzítve, a tekercsek belül pedig forgatva.A kefék és a kommutátor felelősek a tekercs áramellátásáért és az áram irányának megváltoztatásáért.

Itt a kefe nélküli motor tekercse kívül van rögzítve, a mágnes pedig belül forog.

A különböző típusú motorok miatt, még ha az alapelemek azonosak is, a szerkezet más.A részleteket minden részben részletesen ismertetjük.

csiszolt motor

A kefés motor felépítése

Az alábbiakban bemutatjuk, hogyan néz ki a modellekben gyakran használt szálcsiszolt egyenáramú motor, valamint egy közös kétpólusú (2 mágneses) háromnyílásos (3 tekercs) típusú motor robbantott vázlata.Talán sokaknak van tapasztalata a motor szétszedésével és a mágnes kiszedésével.

Látható, hogy a szálcsiszolt egyenáramú motor állandó mágnesei rögzítettek, és a szálcsiszolt egyenáramú motor tekercsei a belső közepe körül foroghatnak.Az álló oldalt „állórésznek”, a forgó oldalt „rotornak” nevezzük.

Az alábbiakban a szerkezet fogalmát reprezentáló szerkezet sematikus diagramja látható.

A forgó központi tengely perifériáján három kommutátor (hajlított fémlemez az áramkapcsoláshoz) található.Az egymással való érintkezés elkerülése érdekében a kommutátorok 120°-os (360°÷3 darab) távolságra vannak elhelyezve.A kommutátor forog, ahogy a tengely forog.

Az egyik kommutátor az egyik tekercsvéggel és a másik tekercsvéggel van összekötve, három kommutátor és három tekercs pedig egy egészet (gyűrűt) alkot áramkörhálózatként.

Két kefe 0° és 180° szögben van rögzítve a kommutátorral való érintkezéshez.A külső egyenáramú tápegység a kefére van kötve, és az áram a kefe → kommutátor → tekercs → kefe útvonala szerint folyik.

A kefés motor forgási elve

① Forgassa el az óramutató járásával ellentétes irányba a kezdeti állapothoz képest

Az A tekercs felül van, csatlakoztassa a tápegységet a keféhez, legyen a bal (+), a jobb pedig (-).Nagy áram folyik a bal keféből az A tekercsbe a kommutátoron keresztül.Ez az a szerkezet, amelyben az A tekercs felső része (külső oldala) S pólussá válik.

Mivel az A tekercs áramának 1/2-e a bal kefétől a B tekercshez, a C tekercs pedig az A tekercshez ellentétes irányba folyik, a B tekercs és a C tekercs külső oldalai gyenge N pólusokká válnak (ezt valamivel kisebb betűk jelzik a ábra) .

Az ezekben a tekercsekben létrehozott mágneses mezők és a mágnesek taszító és vonzó hatásai a tekercseket az óramutató járásával ellentétes forgási erőnek teszik ki.

② Forgassa tovább az óramutató járásával ellentétes irányba

Ezután feltételezzük, hogy a jobb oldali kefe érintkezik a két kommutátorral olyan állapotban, amikor az A tekercs az óramutató járásával ellentétes irányban 30°-kal el van forgatva.

Az A tekercs árama tovább folyik a bal kefétől a jobb keféhez, és a tekercs külső része fenntartja az S pólust.

Ugyanaz az áram folyik át, mint az A tekercs, a B tekercsen, és a B tekercs külső része lesz az erősebb N pólus.

Mivel a C tekercs mindkét végét rövidre zárják a kefék, nem folyik áram és nem keletkezik mágneses tér.

Még ebben az esetben is az óramutató járásával ellentétes forgási erő tapasztalható.

③-től ④-ig a felső tekercs továbbra is kap erőt balra, az alsó tekercs pedig továbbra is kap erőt jobbra, és továbbra is az óramutató járásával ellentétes irányban forog.

Ha a tekercset 30°-onként ③ és ④ állásba forgatjuk, amikor a tekercs a központi vízszintes tengely felett van, a tekercs külső oldala lesz az S pólus;amikor a tekercs alul van elhelyezve, az N pólussá válik, és ez a mozgás megismétlődik.

Más szóval, a felső tekercset többször balra, az alsót pedig ismételten jobbra (mindkettőt az óramutató járásával ellentétes irányban).Ezáltal a rotor folyamatosan az óramutató járásával ellentétes irányban forog.

Ha az ellentétes bal (-) és jobb (+) kefét csatlakoztatja a tápfeszültséghez, akkor a tekercsekben ellentétes mágneses mezők jönnek létre, így a tekercsekre kifejtett erő is ellenkező irányú, az óramutató járásával megegyező irányban forog.

Ezenkívül az áramellátás kikapcsolásakor a kefés motor forgórésze leállítja a forgást, mert nincs mágneses tér, amely fenntartaná a forgást.

Háromfázisú, teljes hullámú kefe nélküli motor

A háromfázisú teljes hullámú kefe nélküli motor megjelenése és felépítése

Az alábbi ábra egy kefe nélküli motor megjelenésére és felépítésére mutat példát.

A bal oldalon egy példa látható egy orsómotorra, amellyel egy optikai lemezt forgatnak egy optikai lemezlejátszó eszközben.Összesen háromfázisú × 3 összesen 9 tekercs.A jobb oldalon egy FDD-eszköz orsós motorjának példája látható, összesen 12 tekercstel (háromfázisú × 4).A tekercset az áramköri lapra rögzítik, és a vasmag köré tekerik.

A tekercstől jobbra lévő tárcsa alakú rész az állandó mágneses forgórész.A periféria egy állandó mágnes, a forgórész tengelye a tekercs középső részébe van beillesztve és lefedi a tekercsrészt, az állandó mágnes pedig a tekercs kerületét veszi körül.

Háromfázisú teljes hullámú kefe nélküli motor belső szerkezeti rajza és tekercscsatlakozási egyenértékű áramköre

Következő a belső szerkezet sematikus diagramja és a tekercscsatlakozás megfelelő áramkörének sematikus diagramja.

Ez a belső diagram egy nagyon egyszerű, 2 pólusú (2 mágnes) 3 nyílásos (3 tekercs) motor példája.Hasonló egy szálcsiszolt motorszerkezethez, ugyanannyi pólussal és résszel, de a tekercs oldala rögzített, és a mágnesek foroghatnak.Természetesen ecset nélkül.

Ebben az esetben a tekercs Y-csatlakozású, egy félvezető elem segítségével táplálja a tekercset árammal, és az áram be- és kiáramlását a forgó mágnes helyzetének megfelelően szabályozzák.Ebben a példában egy Hall elemet használunk a mágnes helyzetének érzékelésére.A Hall elem a tekercsek között van elhelyezve, és a generált feszültséget a mágneses tér erőssége alapján érzékeli és helyzetinformációként használja fel.Az FDD orsós motor korábban megadott képén az is látható, hogy a tekercs és a tekercs között van egy Hall elem (a tekercs felett) a helyzetérzékeléshez.

A Hall elemek jól ismert mágneses érzékelők.A mágneses tér nagysága átszámítható a feszültség nagyságára, a mágneses tér iránya kifejezhető pozitív vagy negatív értékkel.Az alábbiakban egy sematikus diagram a Hall-effektust mutatja.

A csarnokelemek azt a jelenséget használják ki, hogy „amikor egy áram I_{H áthalad egy félvezetőn, és egy B mágneses fluxus merőlegesen halad át az áramra, egy V feszültségH}az áramra és a mágneses térre merőleges irányban keletkezikEdwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) amerikai fizikus fedezte fel ezt a jelenséget, és „Hall-effektusnak” nevezte el.A kapott V feszültség_Ha következő képlettel ábrázoljuk.

V_H= (K_H/ d)・I_H・B ※K_H: Hall-együttható, d: a mágneses fluxus behatolási felületének vastagsága

Ahogy a képlet mutatja, minél nagyobb az áramerősség, annál nagyobb a feszültség.Ezt a funkciót gyakran használják a forgórész (mágnes) helyzetének észlelésére.

Háromfázisú, teljes hullámú kefe nélküli motor forgási elve

A kefe nélküli motor forgási elvét a következő ① - ⑥ lépések ismertetik.A könnyebb érthetőség érdekében az állandó mágnesek körökből téglalapokká vannak egyszerűsítve.

①

A háromfázisú tekercsek közül azt feltételezzük, hogy az 1. tekercs az óra 12 óra irányában, a 2. tekercs az óra 4 óra irányában, a 3. tekercs pedig a az óra 8 óra iránya.A 2 pólusú állandó mágnes N pólusa legyen a bal oldalon, az S pólus pedig a jobb oldalon, és forgatható.

Az Io áramot az 1 tekercsbe vezetik, hogy a tekercsen kívül S-pólusú mágneses teret hozzon létre.Az Io/2 áramot a 2. és a 3. tekercsből áramoltatják, hogy N-pólusú mágneses teret hozzon létre a tekercsen kívül.

Ha a 2. és a 3. tekercs mágneses mezejét vektorizáljuk, akkor lefelé N-pólusú mágneses mező keletkezik, amely akkora mágneses tér méretének 0,5-szerese, amely akkor keletkezik, amikor az Io áram áthalad egy tekercsen, és 1,5-szer akkora, ha hozzáadjuk. az 1. tekercs mágneses teréhez.Ez az állandó mágneshez képest 90°-os szögben létrejövő mágneses mezőt hoz létre, így a maximális nyomaték generálható, az állandó mágnes az óramutató járásával megegyező irányban forog.

Ha a 2. tekercs áramát csökkentjük és a 3. tekercs áramát a forgási helyzetnek megfelelően növeljük, az eredő mágneses tér is az óramutató járásával megegyező irányban forog, és az állandó mágnes is tovább forog.

②

30°-kal elforgatott állapotban az Io áram az 1 tekercsbe folyik be, a 2 tekercsben az áram nullává válik, és az Io áram folyik ki a 3 tekercsből.

Az 1 tekercs külső része az S pólus, a 3 tekercs külső része pedig az N pólus lesz.Ha a vektorokat kombináljuk, a kapott mágneses tér √3 (≈1,72)-szerese annak a mágneses térnek, amely akkor keletkezik, amikor az Io áram áthalad egy tekercsen.Ez egy eredő mágneses mezőt is létrehoz, amely 90°-os szöget zár be az állandó mágnes mágneses mezőjéhez képest, és az óramutató járásával megegyező irányban forog.

Ha az 1 tekercs Io bemeneti áramát a forgási helyzetnek megfelelően csökkentjük, a 2 tekercs beömlő áramát nulláról növeljük, és a 3 tekercs kifolyó áramát Io-ra növeljük, az így létrejövő mágneses tér is az óramutató járásával megegyező irányba forog, és az állandó mágnes is tovább forog.

※Feltételezve, hogy minden fázisáram szinuszos hullámforma, az áramérték itt Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 A mágneses tér vektorszintézisével a teljes mágneses tér mérete a következőképpen adódik: ( √ 3⁄2)²× 2 = 1,5-szer.Ha minden fázisáram szinuszhullám, az állandó mágnes helyzetétől függetlenül a vektorkompozit mágneses tér nagysága másfélszerese a tekercs által keltett mágneses térnek, és a mágneses tér relatív szögben 90°-os. az állandó mágnes mágneses terére.

③

A 30°-os továbbforgás állapotában az Io/2 áram az 1 tekercsbe, az Io/2 áram a 2 tekercsbe, az Io áram pedig a 3 tekercsből folyik ki.

Az 1 tekercs külseje S pólussá, a 2 tekercs külseje szintén S pólussá, a 3 tekercs külseje pedig N pólussá válik.Ha a vektorokat kombináljuk, a kapott mágneses tér másfélszerese annak a mágneses térnek, amely akkor keletkezik, amikor Io áram folyik át egy tekercsen (ugyanaz, mint a ①).Itt is létrejön egy eredő mágneses mező, amely 90°-os szöget zár be az állandó mágnes mágneses teréhez képest, és az óramutató járásával megegyező irányban forog.

④～⑥

Forgassa el ugyanúgy, mint a ① és a ③ között.

Ily módon, ha a tekercsbe befolyó áramot folyamatosan, az állandó mágnes helyzetének megfelelő sorrendben kapcsoljuk, az állandó mágnes rögzített irányba fog forogni.Hasonlóképpen, ha megfordítja az áram áramlását és megfordítja az eredő mágneses mezőt, akkor az óramutató járásával ellentétes irányba fog forogni.

Az alábbi ábra folyamatosan mutatja az egyes tekercsek áramát a fenti ① - ⑥ lépésekben.A fenti bevezetés révén lehetővé kell tenni az aktuális változás és a forgás kapcsolatának megértését.

léptetőmotor

A léptetőmotor olyan motor, amely pontosan tudja szabályozni a forgási szöget és a sebességet szinkronban egy impulzusjellel.A léptetőmotort „impulzusmotornak” is nevezik.Mivel a léptetőmotorok csak nyitott hurkú vezérléssel tudnak pontos pozicionálást elérni helyzetérzékelők használata nélkül, széles körben használják azokat a pozicionálást igénylő berendezésekben.

Léptetőmotor felépítése (kétfázisú bipoláris)

A következő ábrák balról jobbra mutatnak példát a léptetőmotor megjelenésére, a belső szerkezet sematikus ábrája és a szerkezeti koncepció sematikus diagramja.

A megjelenési példában a HB (Hibrid) és a PM (Permanent Magnet) típusú léptetőmotorok megjelenését adjuk meg.A középső szerkezeti diagram a HB típus és a PM típus felépítését is mutatja.

A léptetőmotor olyan szerkezet, amelyben a tekercs rögzítve van, és az állandó mágnes forog.A jobb oldali léptetőmotor belső felépítésének elvi diagramja egy PM motor példája, amely kétfázisú (két készlet) tekercset használ.A léptetőmotor alapfelépítésének példájában a tekercsek kívül, az állandó mágnesek pedig belül vannak elhelyezve.A kétfázisú tekercseken kívül vannak háromfázisú és ötfázisú típusok, több fázissal.

Egyes léptetőmotorok eltérő felépítésűek, de ebben a cikkben a léptetőmotor alapvető felépítését ismertetjük, hogy megkönnyítsük működési elvének bevezetését.Ezen a cikken keresztül remélem megértem, hogy a léptetőmotor alapvetően a rögzített tekercs és a forgó állandó mágnes szerkezetét alkalmazza.

A léptetőmotor működési elve (egyfázisú gerjesztés)

Az alábbi ábra bemutatja a léptetőmotor működési elvét.Ez egy példa a fenti kétfázisú bipoláris tekercs egyes fázisaira (tekercskészletére) vonatkozó gerjesztésre.Ennek a diagramnak az előfeltétele, hogy az állapot ①-ről ④-ra változik.A tekercs az 1. tekercsből és a 2. tekercsből áll.Ezenkívül az áram nyilak az áram áramlási irányát jelzik.

①

• Az áram az 1 tekercs bal oldaláról folyik be, és az 1 tekercs jobb oldaláról folyik ki.
• Ne engedje, hogy áram folyjon át a 2-es tekercsen.
• Ekkor a bal oldali 1 tekercs belső oldala N, a jobb oldali 1 tekercs belső oldala pedig S lesz.
• Ezért a középen lévő állandó mágnest az 1 tekercs mágneses tere vonzza, a bal S és a jobb N állapotba kerül, és megáll.

  ②

• Az 1 tekercs árama leáll, és az áram a 2 tekercs felső oldaláról folyik be, és a 2 tekercs alsó oldaláról folyik ki.
• A 2 felső tekercs belső oldala N, az alsó 2 tekercs belső oldala pedig S lesz.
• Az állandó mágnest mágneses tere vonzza, és az óramutató járásával megegyező irányban 90°-kal elforgatva megáll.

  ③

• A 2. tekercs árama leáll, és az áram az 1. tekercs jobb oldaláról folyik be, és az 1. tekercs bal oldaláról folyik ki.
• A bal oldali tekercs 1 belső oldala S, a jobb oldali 1 tekercs belső oldala pedig N lesz.
• Az állandó mágnest mágneses tere vonzza, és az óramutató járásával megegyező irányban további 90°-kal elforgatva megáll.

  ④

• Az 1 tekercs árama leáll, és az áram a 2 tekercs alsó oldaláról folyik be, és a 2 tekercs felső oldaláról folyik ki.
• A 2 felső tekercs belső oldala S, az alsó 2 tekercs belső oldala pedig N lesz.
• Az állandó mágnest mágneses tere vonzza, és az óramutató járásával megegyező irányban további 90°-kal elforgatva megáll.