Halos kalahati ng konsumo ng kuryente sa mundo ay natupok ng mga motor, kaya ang mataas na kahusayan ng mga motor ay tinatawag na pinaka-epektibong panukala upang malutas ang mga problema sa enerhiya sa mundo.
Sa pangkalahatan, ito ay tumutukoy sa pagbabago ng puwersa na nabuo ng kasalukuyang dumadaloy sa magnetic field sa rotary action, at sa isang malawak na kahulugan, kabilang din dito ang linear action.Ayon sa uri ng power supply na hinimok ng motor, maaari itong nahahati sa DC motor at AC motor.Ayon sa prinsipyo ng pag-ikot ng motor, maaari itong halos nahahati sa mga sumusunod na kategorya.(maliban sa mga espesyal na motor)
AC AC motor Brushed motor: Ang malawakang ginagamit na brushed motor ay karaniwang tinatawag na DC motor.Ang isang electrode na tinatawag na "brush" (stator side) at isang "commutator" (armature side) ay sunud-sunod na nakikipag-ugnayan upang ilipat ang kasalukuyang, sa gayon ay gumaganap ng isang umiikot na aksyon.Brushless DC motor: Hindi nito kailangan ng mga brush at commutator, ngunit gumagamit ng mga switching function tulad ng mga transistor upang lumipat ng kasalukuyang at magsagawa ng pag-ikot.Stepper motor: Ang motor na ito ay gumagana nang sabay-sabay sa pulse power, kaya tinatawag din itong pulse motor.Ang katangian nito ay madali nitong mapagtanto ang tumpak na operasyon ng pagpoposisyon.Asynchronous motor: Ang alternating current ay gumagawa ng stator na gumagawa ng umiikot na magnetic field, na ginagawang ang rotor ay gumagawa ng induced current at umiikot sa ilalim ng interaksyon nito.AC (alternating current) motor Synchronous motor: lumilikha ang alternating current ng umiikot na magnetic field, at ang rotor na may mga magnetic pole ay umiikot dahil sa pagkahumaling.Ang rate ng pag-ikot ay naka-synchronize sa dalas ng kapangyarihan.
Sa kasalukuyang, magnetic field at puwersa Una sa lahat, upang mapadali ang sumusunod na paliwanag ng prinsipyo ng motor, suriin natin ang mga pangunahing batas/tuntunin tungkol sa kasalukuyang, magnetic field at puwersa.Bagama't may pakiramdam ng nostalgia, madaling makalimutan ang kaalamang ito kung hindi ka madalas gumamit ng mga magnetic component.
Paano umiikot ang motor?1) umiikot ang motor sa tulong ng mga magnet at magnetic force.Sa paligid ng permanenteng magnet na may umiikot na baras, ① paikutin ang magnet (upang makabuo ng umiikot na magnetic field), ② ayon sa prinsipyo na ang magkaibang mga pole ng N pole at ang S pole ay umaakit at ang parehong antas ay nagtataboy, ③ ang magnet na may isang ang umiikot na baras ay iikot.
Ang kasalukuyang dumadaloy sa kawad ay nagdudulot ng umiikot na magnetic field (magnetic force) sa paligid nito, upang ang magnet ay umiikot, na kung saan ay aktwal na ang parehong estado ng pagkilos tulad nito.
Bilang karagdagan, kapag ang wire ay nasugatan sa isang likid, ang magnetic force ay na-synthesize, na bumubuo ng isang malaking magnetic field flux (magnetic flux), na nagreresulta sa isang N-pole at isang S-pole.Bilang karagdagan, sa pamamagitan ng pagpasok ng iron core sa hugis-coil na conductor, ang mga linya ng magnetic field ay nagiging madaling madaanan at maaaring makabuo ng mas malakas na magnetic force.2) Aktwal na umiikot na motor Dito, bilang isang praktikal na paraan ng pag-ikot ng electric machine, ang paraan ng pagmamanupaktura ng umiikot na magnetic field sa pamamagitan ng paggamit ng three-phase AC at coil ay ipinakilala.(Ang three-phase AC ay isang AC signal na may phase interval na 120.) Ang mga coils na sugat sa paligid ng iron core ay nahahati sa tatlong phase, at ang U-phase coils, V-phase coils at W-phase coils ay nakaayos sa pagitan ng 120. Ang mga coils na may mataas na boltahe ay bumubuo ng N pole, at ang mga coils na may mababang boltahe ay bumubuo ng S pole.Ang bawat phase ay nagbabago ayon sa isang sine wave, kaya ang polarity (N pole, S pole) na nabuo ng bawat coil at ang magnetic field nito (magnetic force) ay magbabago.Sa oras na ito, tingnan lamang ang mga coil na bumubuo ng N pole, at baguhin ang mga ito sa pagkakasunud-sunod ng U-phase coil →V-phase coil →W-phase coil →U-phase coil, kaya umiikot.Istraktura ng maliit na motor Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng pangkalahatang istraktura at paghahambing ng stepping motor, brushed DC motor at brushless DC motor.Ang mga pangunahing bahagi ng mga motor na ito ay pangunahing mga coils, magnet at rotors.Bilang karagdagan, dahil sa iba't ibang uri, nahahati sila sa nakapirming uri ng coil at nakapirming uri ng magnet.
Dito, ang magnet ng brush DC motor ay naayos sa labas, at ang coil ay umiikot sa loob.Ang brush at commutator ay responsable para sa pagbibigay ng kapangyarihan sa coil at pagbabago ng kasalukuyang direksyon.Dito, ang coil ng brushless motor ay naayos sa labas at ang magnet ay umiikot sa loob.Dahil sa iba't ibang uri ng mga motor, ang kanilang mga istraktura ay naiiba kahit na ang mga pangunahing bahagi ay pareho.Ito ay ipapaliwanag nang detalyado sa bawat bahagi.Brushed motor Istraktura ng brush motor Ang sumusunod ay ang hitsura ng brushed DC motor na kadalasang ginagamit sa modelo, at ang sumabog na schematic diagram ng ordinaryong dalawang-pol (dalawang magnet) na tatlong-slot (tatlong coils) na motor.Marahil maraming tao ang may karanasan na i-disassemble ang motor at alisin ang magnet.Makikita na ang permanenteng magnet ng brush DC motor ay naayos, at ang coil ng brush DC motor ay maaaring paikutin sa paligid ng panloob na sentro.Ang nakapirming panig ay tinatawag na "stator" at ang umiikot na bahagi ay tinatawag na "rotor".
Prinsipyo ng pag-ikot ng brush motor ① I-rotate ang counterclockwise mula sa inisyal na estado Ang Coil A ay nasa itaas, na kumukonekta sa power supply sa brush, at hayaan ang kaliwang bahagi ay (+) at ang kanang bahagi ay (-).Ang isang malaking kasalukuyang dumadaloy mula sa kaliwang brush papunta sa coil A sa pamamagitan ng commutator.Ito ay isang istraktura kung saan ang itaas na bahagi (sa labas) ng coil A ay nagiging S pole.Dahil ang 1/2 ng kasalukuyang ng coil A ay dumadaloy mula sa kaliwang brush papunta sa coil B at coil C sa kabaligtaran ng direksyon sa coil A, ang mga panlabas na gilid ng coil B at coil C ay nagiging mahina N pole (ipinapahiwatig ng bahagyang mas maliit na mga titik sa figure).Ang magnetic field na nabuo sa mga coil na ito at ang pagtanggi at pagkahumaling ng mga magnet ay nagpapaikot ng mga coil sa counterclockwise.② karagdagang counterclockwise rotation.Susunod, ipinapalagay na ang tamang brush ay nakikipag-ugnayan sa dalawang commutators sa estado na ang coil A ay umiikot sa counterclockwise ng 30 degrees.Ang kasalukuyang ng coil A ay patuloy na dumadaloy mula sa kaliwang brush papunta sa kanang brush, at ang panlabas na bahagi ng coil ay nagpapanatili sa S pole.Ang parehong kasalukuyang bilang ng coil A ay dumadaloy sa coil B, at ang labas ng coil B ay nagiging mas malakas na N-pol.Dahil ang magkabilang dulo ng coil C ay short-circuited ng mga brush, walang kasalukuyang daloy at walang magnetic field na nabuo.Kahit na sa kasong ito, ito ay sasailalim sa puwersa ng counterclockwise rotation.Mula ③ hanggang ④, ang upper coil ay patuloy na tumatanggap ng puwersa na gumagalaw sa kaliwa, at ang lower coil ay patuloy na tumatanggap ng puwersa na gumagalaw sa kanan, at patuloy na umiikot sa counterclockwise.Kapag umiikot ang coil sa ③ at ④ tuwing 30 degrees, kapag ang coil ay matatagpuan sa itaas ng central horizontal axis, ang panlabas na bahagi ng coil ay nagiging S pole;Kapag ang coil ay matatagpuan sa ibaba, ito ay nagiging N poste, at ang paggalaw na ito ay paulit-ulit.Sa madaling salita, ang upper coil ay paulit-ulit na sumasailalim sa isang puwersa na gumagalaw sa kaliwa, at ang lower coil ay paulit-ulit na napapailalim sa isang puwersa na gumagalaw sa kanan (parehong pakaliwa).Ito ay nagiging sanhi ng rotor na palaging umiikot sa counterclockwise.Kung ang power supply ay konektado sa tapat ng kaliwang brush (-) at kanang brush (+), isang magnetic field na may magkasalungat na direksyon ay bubuo sa coil, kaya ang direksyon ng puwersa na inilapat sa coil ay kabaligtaran din, na umiikot sa clockwise .Bilang karagdagan, kapag ang power supply ay naka-disconnect, ang rotor ng brush motor ay titigil sa pag-ikot dahil walang magnetic field upang panatilihin itong umiikot.Three-phase full-wave brushless motor Hitsura at istraktura ng three-phase full-wave brushless motor
Internal structure diagram at katumbas na circuit ng coil connection ng three-phase full-wave brushless motor Susunod ay ang schematic diagram ng internal structure at ang katumbas na circuit diagram ng coil connection.Ang panloob na istraktura diagram ay isang simpleng halimbawa ng isang 2-pole (2 magnet) 3-slot (3 coils) motor.Ito ay katulad ng istraktura ng brush motor na may parehong bilang ng mga pole at mga puwang, ngunit ang gilid ng coil ay naayos at ang magnet ay maaaring paikutin.Siyempre, walang brush.Sa kasong ito, ang coil ay gumagamit ng Y-connection method, at ang semiconductor element ay ginagamit upang magbigay ng kasalukuyang sa coil, at ang pag-agos at pag-agos ng kasalukuyang ay kinokontrol ayon sa posisyon ng umiikot na magnet.Sa halimbawang ito, ginagamit ang isang elemento ng Hall upang makita ang posisyon ng magnet.Ang elemento ng Hall ay nakaayos sa pagitan ng mga coils, at nakikita ang nabuong boltahe ayon sa lakas ng magnetic field at ginagamit ito bilang impormasyon sa posisyon.Sa larawan ng FDD spindle motor na ibinigay kanina, makikita rin na mayroong Hall element (sa itaas ng coil) sa pagitan ng coil at coil upang makita ang posisyon.Ang elemento ng Hall ay isang kilalang magnetic sensor.Ang magnitude ng magnetic field ay maaaring ma-convert sa magnitude ng boltahe, at ang direksyon ng magnetic field ay maaaring kinakatawan ng positibo at negatibo.
Ang prinsipyo ng pag-ikot ng three-phase full-wave brushless motor Susunod, ang prinsipyo ng pag-ikot ng brushless motor ay ipapaliwanag ayon sa mga hakbang ① ~ ⑥.Para sa madaling pag-unawa, ang permanenteng magnet ay pinasimple mula sa bilog hanggang sa hugis-parihaba dito.① Sa three-phase coil, hayaan ang coil 1 ay maayos sa ika-12 na direksyon ng orasan, ang coil 2 ay maayos sa ika-4 na direksyon ng orasan, at ang coil 3 ay maayos sa 8 direksyon ng orasan ng orasan.Hayaang nasa kaliwa ang N poste ng 2-pol permanenteng magnet at ang S pole ay nasa kanan, at maaari itong umikot.Ang kasalukuyang Io ay dumadaloy sa coil 1 upang makabuo ng isang S-pole magnetic field sa labas ng coil.Ang kasalukuyang Io/2 ay dumadaloy mula sa coil 2 at sa coil 3 upang makabuo ng isang N-pole magnetic field sa labas ng coil.Kapag ang mga magnetic field ng coil 2 at coil 3 ay vector-synthesize, ang isang N-pole magnetic field ay nabuo pababa, na 0.5 beses ang laki ng magnetic field na nabuo kapag ang kasalukuyang Io ay dumaan sa isang coil, at kapag idinagdag sa magnetic field. field ng coil 1, ito ay nagiging 1.5 beses.Magbubunga ito ng isang pinagsama-samang magnetic field na may anggulo na 90 na may kaugnayan sa permanenteng magnet, kaya ang pinakamataas na metalikang kuwintas ay maaaring mabuo at ang permanenteng magnet ay umiikot nang pakanan.Kapag ang kasalukuyang ng coil 2 ay nabawasan at ang kasalukuyang ng coil 3 ay nadagdagan ayon sa posisyon ng pag-ikot, ang resultang magnetic field ay umiikot din sa clockwise, at ang permanenteng magnet ay patuloy na umiikot.② Kapag pinaikot ng 30 degrees, ang kasalukuyang Io ay dumadaloy sa coil 1, upang ang kasalukuyang nasa coil 2 ay zero, at ang kasalukuyang Io ay umaagos palabas ng coil 3. Ang panlabas na bahagi ng coil 1 ay nagiging isang S pole, at ang panlabas na bahagi ng coil 3 ay nagiging isang N poste.Kapag pinagsama ang mga vector, ang nabuong magnetic field ay √3(≈1.72) beses na nabuo kapag ang kasalukuyang Io ay dumaan sa isang coil.Magbubunga din ito ng resultang magnetic field sa isang anggulo na 90 na may paggalang sa magnetic field ng permanenteng magnet, at paikutin ito nang sunud-sunod.Kapag ang inflow current Io ng coil 1 ay nabawasan ayon sa posisyon ng pag-ikot, ang inflow current ng coil 2 ay nadagdagan mula sa zero, at ang outflow current ng coil 3 ay nadagdagan sa Io, ang resultang magnetic field ay umiikot din sa clockwise, at ang permanenteng magnet ay patuloy na umiikot.Ipagpalagay na ang bawat phase current ay sinusoidal, ang kasalukuyang halaga dito ay io× sin (π 3) = io× √ 32. Sa pamamagitan ng vector synthesis ng magnetic field, ang kabuuang magnetic field ay (√ 32) 2× 2 = 1.5 beses ng magnetic field na nabuo ng isang coil.※.Kapag ang bawat phase current ay sine wave, saanman matatagpuan ang permanenteng magnet, ang magnitude ng vector composite magnetic field ay 1.5 beses ng magnetic field na nabuo ng isang coil, at ang magnetic field ay bumubuo ng isang 90-degree na anggulo na may paggalang sa ang magnetic field ng permanenteng magnet.③ Sa estado ng patuloy na pag-ikot ng 30 degrees, ang kasalukuyang Io/2 ay dumadaloy sa coil 1, ang kasalukuyang Io/2 ay dumadaloy sa coil 2, at ang kasalukuyang Io ay umaagos mula sa coil 3. Ang panlabas na bahagi ng coil 1 ay nagiging S pole , ang panlabas na bahagi ng coil 2 ay nagiging S pole, at ang panlabas na bahagi ng coil 3 ay nagiging N pole.Kapag pinagsama ang mga vector, ang magnetic field na nabuo ay 1.5 beses na nabuo kapag ang kasalukuyang Io ay dumadaloy sa isang coil (katulad ng ①).Dito, ang isang sintetikong magnetic field na may anggulo na 90 degrees na may kaugnayan sa magnetic field ng permanenteng magnet ay bubuo at paikutin nang pakanan.④～⑥ I-rotate sa parehong paraan tulad ng ① ~ ③.Sa ganitong paraan, kung ang kasalukuyang dumadaloy sa coil ay patuloy na inililipat ayon sa posisyon ng permanenteng magnet, ang permanenteng magnet ay iikot sa isang nakapirming direksyon.Katulad nito, kung ang kasalukuyang dumadaloy sa tapat na direksyon at ang synthetic magnetic field ay baligtad, ito ay iikot sa counterclockwise.Ang sumusunod na figure ay nagpapakita ng kasalukuyang ng bawat coil sa bawat hakbang mula ① hanggang ⑥.Sa pamamagitan ng pagpapakilala sa itaas, dapat nating maunawaan ang kaugnayan sa pagitan ng kasalukuyang pagbabago at pag-ikot.stepmotor Ang stepping motor ay isang uri ng motor na kayang kontrolin ang anggulo ng pag-ikot at bilis nang sabay-sabay at tumpak sa signal ng pulso.Ang stepping motor ay tinatawag ding "pulse motor".Ang stepping motor ay malawakang ginagamit sa kagamitan na nangangailangan ng pagpoposisyon dahil ito ay makakapagtanto ng tumpak na pagpoposisyon lamang sa pamamagitan ng open-loop na kontrol nang hindi gumagamit ng position sensor.Istraktura ng stepping motor (two-phase bipolar) Sa mga halimbawa ng hitsura, ang mga hitsura ng HB (hybrid) at PM (permanent magnet) stepping motors ay ibinigay.Ang structure diagram sa gitna ay nagpapakita rin ng structure ng HB at PM.Ang stepper motor ay isang istraktura na may nakapirming coil at umiikot na permanenteng magnet.Ang conceptual diagram ng panloob na istraktura ng stepping motor sa kanan ay isang halimbawa ng PM motor na gumagamit ng two-phase (dalawang grupo) coils.Sa halimbawa ng pangunahing istraktura ng stepping motor, ang coil ay nakaayos sa labas at ang permanenteng magnet ay nakaayos sa loob.Bilang karagdagan sa dalawang phase, maraming uri ng coils na may tatlong phase at limang pantay na phase.Ang ilang mga stepping motor ay may iba pang iba't ibang mga istraktura, ngunit upang ipakilala ang kanilang mga prinsipyo sa pagtatrabaho, ang papel na ito ay nagbibigay ng pangunahing istraktura ng stepping motors.Sa pamamagitan ng artikulong ito, inaasahan kong maunawaan na ang stepping motor ay karaniwang pinagtibay ang istraktura ng pag-aayos ng coil at permanenteng pag-ikot ng magnet.Pangunahing prinsipyo ng pagtatrabaho ng stepping motor (single-phase excitation) Ang mga sumusunod ay ginagamit upang ipakilala ang pangunahing prinsipyo ng pagtatrabaho ng stepping motor.① Ang kasalukuyang dumadaloy mula sa kaliwang bahagi ng coil 1 at palabas mula sa kanang bahagi ng coil 1. Huwag hayaang dumaloy ang kasalukuyang sa coil 2. Sa oras na ito, ang loob ng kaliwang coil 1 ay nagiging N, at ang loob ng ang kanang coil 1 ay nagiging S.. Samakatuwid, ang gitnang permanenteng magnet ay naaakit ng magnetic field ng coil 1, at humihinto sa estado ng kaliwang bahagi S at kanang bahagi N.. ② Itigil ang kasalukuyang sa coil 1, upang ang kasalukuyang dumadaloy mula sa itaas na bahagi ng coil 2 at umaagos palabas mula sa ibabang bahagi ng coil 2. Ang panloob na bahagi ng upper coil 2 ay nagiging N at ang panloob na bahagi ng lower coil 2 ay nagiging S.. Ang permanenteng magnet ay naaakit ng magnetic field nito at humihinto sa pag-ikot ng 90 clockwise.③ Itigil ang kasalukuyang sa coil 2, upang ang agos ay dumaloy mula sa kanang bahagi ng coil 1 at dumaloy palabas mula sa kaliwang bahagi ng coil 1. Ang loob ng kaliwang coil 1 ay nagiging S, at ang loob ng kanang coil 1 nagiging N.. Ang permanenteng magnet ay naaakit ng magnetic field nito, at umiikot sa clockwise para huminto ang isa pang 90 degrees.④ Patigilin ang agos sa coil 1, upang ang agos ay dumaloy mula sa ibabang bahagi ng coil 2 at dumaloy palabas mula sa itaas na bahagi ng coil 2. Ang loob ng upper coil 2 ay nagiging S, at ang loob ng coil ang lower coil 2 ay nagiging N.. Ang permanenteng magnet ay naaakit ng magnetic field nito, at umiikot sa clockwise para sa isa pang 90 degrees na huminto.Maaaring paikutin ang stepping motor sa pamamagitan ng paglipat ng kasalukuyang dumadaloy sa coil sa pagkakasunud-sunod sa itaas mula ① hanggang ④ sa pamamagitan ng electronic circuit.Sa halimbawang ito, iikot ng bawat switch action ang stepping motor ng 90. Bilang karagdagan, kapag ang kasalukuyang patuloy na dumadaloy sa isang partikular na coil, maaari nitong panatilihin ang stop state at gawin ang stepping motor na may hawak na torque.Sa pamamagitan ng paraan, kung ang kasalukuyang dumadaloy sa coil ay baligtad, ang stepper motor ay maaaring paikutin sa kabaligtaran na direksyon.
