Šta je DC motor

U modernoj industriji i životu, iako ne možemo vidjeti motore, s njima se svakodnevno bavimo njima, a istosmjerni motori su najekladniji i uobičajeni. Bilo da je to vaš kućni električni ventilator, igračke za djecu, brisači automobila ili čak izvor napajanja iza automatizirane robotske ruke, može se voziti DC motorom.

 

Dakle, šta je DC motor? Jednostavno rečeno, to je uređaj koji pretvara DC električnu energiju u mehaničku energiju. Iako se istorija DC motora može pratiti u 19. stoljeću, to nije eliminirano u vremenu. Umjesto toga, i dalje je aktivan u poljima malih diskova i visoko preciznosti. Uz razvoj elektroničke kontrolne tehnologije, vrste DC motora su stalno obogaćeni, poput brušenog DC motora, DC motori bez četkica, raskošan DC motori, zupčani motori, itd. Različite vrste pogodne su za različite scenarije i opremu.

 

U ovom ćemo članu proći kroz principe, strukture i klasifikacije da bismo u potpunosti razumjeli radno mehanizam i scenarije aplikacija DC motora, pomažući vam da brzo započnete s ovim važnim elektromehaničkim proizvodom.

 

 

Kako funkcioniraju DC motori: kako magnetna polja i struje proizvode rotaciju?

Da bismo razumjeli princip rada DC-a, možemo ga sažeti u jednoj rečenici: struja protoka kroz žicu, žica je podvrgnuta silom u magnetskom polju, čime se pokreće rotor za rotiranje.

 

Drugim riječima, DC je poput "Fabrika energetske pretvorbe": Dobija DC snagu iz izvora napajanja, a zatim generira elektromagnetski obrtni moment kroz unutarnju armaturu na taj način, na taj način vožnja mehaničkog dijela za rotiranje.

 

Dijagram radnog principa

 

Zašto se može okretati? Princip zapravo dolazi iz "pravila lijeve ruke"

Kad se struja prolazi kroz žicu u magnetskom polju, žica će biti podvrgnuta silnoj okomir na smjer trenutnog i magnetnog polja. Ovo je poznata "ampera snaga". Možete koristiti "pravilo lijeve ruke" da biste odredili smjer sile.

 

U istosmjernom motoru, ova sila djeluje na više zavojnica na armaturi, na kraju se konvergira u kontinuiranu rotacijsku silu.

 

Komutator: Ključ kontinuirane rotacije

Ali postoji problem: ako zavojnica uvijek drži jedan smjer u magnetskom polju, motor će se zaustaviti nakon pola koraka. Da bi se riješio ovaj problem, na DC motor dodaje se vrlo kritični uređaj - komutator.

 

Komutator će kontinuirano prebaciti smjer struje tijekom rotacije armature, tako da je zavojnica uvijek prisiljena u istom smjeru u magnetskom polju, čime se postigne kontinuirano rotaciju.

 

Ova jednostavna i efikasna struktura jedan je od važnih razloga zbog kojih se DC motori široko koriste. Ako želite znati više: Zašto trenutni i magnetski polje generirati obrtni moment? Kako komutator zapravo postiže komutaciju? Kako proces armature postiže kontinuirani izlaz? Tada možete pročitati ovaj članak "Princip rada DC motora: prekrasna kombinacija magnetskog polja i struje"

 

 

Od čega je napravljen DC motor? Dozvolite mi da vam pokažem ključne komponente

Iako postoje mnoge vrste istosmjernih motora (kao što su četkani, bez četkica, trajni magnet itd.), Njihove osnovne strukture su otprilike slične. Uzmimo četkani istosmjerni motor kao primjer za razumijevanje njegovih osnovnih komponenti i funkcija jedan po jedan.

 

1. Armatura: glavni lik pretvaranja električne energije u mehaničku energiju

Armatura je rotirajuća deo motora, obično sastoji se od željezne jezgre s bakrenom žicom oko nje. Postavlja se na zavojnicu, a kada direktna struja prolazi kroz armaturu, ona generira moment pod djelovanjem magnetnog polja, čime se vozi motor za rotiranje.

 

Armatura je i "kraj snage" i direktan nosač elektromagnetske sile. Njegov dizajn utiče na efikasnost i performanse motora.

 

2. Komutator: "prekidač" koji omogućava kontinuiranu rotaciju

Komutator je uređaj koji povezuje armaturu i četke, obično segmentirani bakreni prsten. Njegova je funkcija automatski prebacivanje smjera struje kada se armatura rotira, čime se drži armatura koja se neprekidno rotira. To je neophodna komponenta u brušenom motoru.

 

3. Četka: provodljiv most

Četkica je ključna komponenta koja uvodi direktnu struju iz vanjskog izvora napajanja u armaturni namotavanje. Uobičajeni materijali su grafitni ili metalni grafitni kompoziti. IT kontaktira i slajdova sa komutatorom, omogućavajući trenutnu da se stabilno isporuči u rotirajuću armaturu.

 

Treba napomenuti da četke nose dijelove i istroše se nakon dugoročne upotrebe. Treba ih redovito zamijeniti, što je također važan dio održavanja motora četkica.

 

4. Stator: statički dio koji stvara magnetno polje

Stator je stacionarni dio motora koji je odgovoran za pružanje stalnog magnetskog polja za armaturu. Stator može biti trajni magnet (tj. Trajni magnetni DC motor) ili nagluknu zavojnicu (tj. Excitacijski DC motor). Može se podijeliti u različite vrste prema različitim načinima generiranja magnetskog polja.

 

5. Kućište i ležajevi: Struktura i podrška

Kućište motora uglavnom igra zaštitnu i učvršćivanje uloge, dok unutrašnji nosilac osigurava glatku i nisko trenje rotaciju armature, što je osnovna struktura za osiguranje života i stabilnosti motora.

 

Sažetak: Osnovna struktura DC motora uključuje: armaturu, komutator, četke, stator, ležajeve itd. Ove komponente rade zajedno kako bi se ispunila konverziju električne energije u mehaničku energiju, što je garancija za efikasan rad motora.

 

 

Kad mnogi ljudi prvo upoznaju DC motor, mogu misliti da je to samo mali motor koji se može okrenuti uključenjem. Ali u stvari, DC motori se mogu svrstati iz više dimenzija, poput metode komutacije, izvor magnetskog polja, strukturu namotavanja itd. Slijede tri najčešće klasifikacijske metode:

 

Prema metodi za komutaciju:

Četkani DC motor

Ovo je najekladniji tip istosmjernog motora, sa jednostavnom strukturom i niskim troškovima. Prebacuje smjer struje kroz mehanički kontakt između četke i komutatora za održavanje kontinuirane rotacije motora.

 

Prednosti: Jednostavna struktura, jednostavna za kontrolu, niski troškovi, pogodni za igračke, male uređaje itd.

 

Nedostaci: Četke su jednostavne za nošenje, kratki život, glasan zvuk rada, česte održavanje.

 

DC bez četkica

Motor bez četkica eliminira četke i komutator i koristi elektronički upravljački sistem za komutaciju, što ga čini efikasnijim i ima duži život.

 

Prednosti: visoka efikasnost i tišina, dug život, u osnovi bez održavanja, pogodan za srednju do visokoj opremi kao što su dronovi i električni alati.

 

Nedostaci: zahtijeva namjenski kontroler, visoki troškovi, složeni upravljački sistem

 

Prema izvoru magnetskog polja:

Stalni magnet DC motor (PMDC motor)

Stalni magneti koriste se za zamjenu namotaja polja za generiranje magnetnog polja. Imaju kompaktnu strukturu i brz odgovor. Obično se koriste u električnim vozilima, automatskim vratima, robotima itd. Oni mogu biti ili četkani ili bez četkica.

 

Prednosti: Jednostavna struktura, male veličine, visoke efikasnosti, brzi dinamički odgovor

 

Nedostaci: čvrstoća magnetske polje se ne može podesiti, a gornja granica snage ograničena je magnetnim materijalom.

 

Uzbuđeni DC motor

Magnetsko polje generira elektromagnetskim zavojnicama (uzbuđenje u uzbudje), koje se može podijeliti u serijsko uzbuđenje, paralelno uzbuđenje, spojnu uzbunu itd. Pogodan je za industrijsku opremu za koje zahtijeva veliki početni obrtni moment ili širok raspon za pokretanje ili širok raspon regulacije brzine.

 

Prednosti: Podesivo magnetno polje, jak obrtni moment, pogodan za velike uvjete napajanja

 

Nedostaci: složena struktura, teško za kontrolu, relativno velike veličine

 

Prema strukturi namotavanja ili broju faza napajanja (uglavnom se koristi za motore bez četkica):

"Fazni broj" motora odnosi se na broj kanala kroz koje struja prolazi kroz namotavanje. Uobičajeni tipovi uključuju jednofazni, dvofazni i trofazni. Ova klasifikacija je posebno važna u istosmjernim motorima bez četkica (BLDCS), jer različiti fazni brojevi imaju značajan utjecaj na stabilnost motora, metode upravljanja i područjima primjene.

 

Jednofazni DC motor bez četkica

Jednofazni motori imaju najjednostavniju strukturu i obično zahtijevaju samo dvije žice za kontrolu. Pokretni krug ima niske troškove, tako da se često koriste u mikro uređajima s niskim zahtjevima za performanse.

Prednosti: Najjednostavnija struktura, niski troškovi, pogodni za male aplikacije zakretnog momenta, poput malih ventilatora i prenosivih uređaja

 

Nedostaci: Veliki fluktuacije zakretnog momenta, ne glatke kao višefazne motore prilikom pokretanja

 

Dvofazni DC motor bez četkica

Kompletniji je od jednofazni, obično koristeći četverožičnu ili šesterožičnu strukturu, a fleksibilniji je u kontroli. Slično je sa stepper motornom strukturom, ali metoda pogona je različita.

Prednosti: Kompaktna struktura, stabilan rad, obično se koristi u mikro uređajima i medicinskim instrumentima

 

Nedostaci: U usporedbi s trofaznim motorima, još uvijek postoji određena fluktuacija zakretnog momenta

 

Trofazni DC motor bez četkica

To je najviše glavna i najbolja struktura bez četkica na tržištu, sa glatkim radom i kontinuiranim obrtnim momentom, a široko se koristi u različitim srednjim aplikacijama.

Prednosti: kontinuirani obrtni moment, visoka efikasnost, tiha operacija, najvažnija je vrsta motora bez četkica, široko korištena u električnim vozilima, električnim alatima, dronovima itd.

 

Nedostaci: Kontrolni sistem je složen, a trošak relativno visok

 

Različite metode klasifikacije otkrivaju ključne razlike u strukturi motora, performansi i primjeni. Vrijedi napomenuti da ove klasifikacije nisu međusobno isključive. Na primjer, motor može biti trofazni trajni magnetni motor bez četkica, koji ispunjava sve tri dimenzije klasifikacije. Razumijevanje ovih osnova pomoći će se u naknadnoj odabiru i odlukama o primjeni.

 

 

U modernom inženjerstvu i životu, DC motori su svuda. Pomoću prednosti jednostavne kontrole, brze reakcije i raznolike strukture, DC motori se široko koriste u raznim proizvodima i sistemima. Od kućanskih aparata do industrijske automatizacije, do dronova i medicinske opreme, DC motori "osnažuju" sve.

 

Slijedi nekoliko tipičnih scenarija aplikacija, podijeljeno po industriji ili funkciji:

1. Kućni aparati i dnevni elektronički uređaji

DC motori su najčešći u malim kućanskim aparatima. Kompaktni su i tišini, pogodni za aplikacije koje zahtijevaju nizak napon, nisku buku i niske cijene.

 

Usisivači, sušila za kosu, miješalice (velika brzina, dobra stabilnost)

 

Električne četkice za zube, Električni brijači (koristeći četkice ili neurećene motore)

 

Električne zavjese, Električne brave (niski napon, Primjene potrošnje niske energije)

 

Zajedničke vrste: četkani motor, gorezlobodni motor, mali DC motor bez četkica

 

2. Igračke, modeli i zabavni elektronika

Iz automobila daljinskih upravljača do dronova, DC motori igraju ključnu ulogu. Velika brzina, brzi odgovor, lagana težina i kompaktnost su osnovni zahtjevi takvih scena.

 

Daljinski upravljač automobili i zrakoplovi (koristeći motore bez četkica za povećanje brzine i izdržljivosti)

 

Roboti, robotsko oružje (Encoder DC motori koji su potrebna precizna kontrola)

 

Zajedničke vrste: DC bez četkica, DC motor sa koderom, gorezrezni motor

 

3. Industrijska automatizacija i mehanički pogon

Zahtjevi za performanse za motore u industrijskom okruženju su veći, a oni moraju imati karakteristike kao što su visoki obrtni moment, snažnu kontroličnost i dug život.

 

Automatizirana proizvodna linija (DC Servo motor, sistem povratnih informacija davača)

 

Transportna oprema, električni push štap (trajni magnet DC motor, kombinacija motora zupčanika)

 

CNC alatni strojevi (visoko precizni DC motori bez četkica)

 

Zajedničke vrste: servo DC motor, visoki moment DC motor, motor sa redukcijskim opremom

 

4. Transport i zeleno putovanje

Zeleni putni alati poput električnih bicikala, električnih vozila i bicikala balansa u osnovi koriste DC motore kao svoju jezgru napajanja, posebno visoko-efikasnosti DC motori bez četkica.

 

Električni bicikl (motor sa četkicama)

 

Električni skuter (motor bez četkica 24V / 36V)

 

Pametni balansiranje automobila (visoki obrtni dnevni motor sa upravljačkim sustavom)

 

Zajedničke vrste: motor bez četkica, motor bez četkica, 48V bez četkica, visoko efikasni DC motor

 

5. Medicinski uređaji i precizna oprema

DC motori, posebno neurebni motori i servo motori, također se široko koriste u polju medicinske opreme, što ima izuzetno visoke zahtjeve za brzinu buke, jačine zvuka i odziva.

 

Infuzijska pumpa, Micro Ventilator (gorezredni motor, osjetljiv odgovor)

 

Električni hirurški instrumenti (brza brzina, niska motor bez buke)

 

Oprema za oftalmološka ispitivanja (ultra-niski vibracijski servo motor)

 

Uobičajene vrste: neuredni DC motori, mali servo DC motori, motori bez četkica

 

DC motori su duboko ugrađeni u naše živote i industrijske sustave zbog njihove fleksibilne strukture, jednostavne kontrole i brzog odgovora. Od dječjih igračaka do medicinske opreme visoko precizne, od automatiziranih proizvodnih linija do električnih putopisnih alata, sve se oslanjaju na DC motore za postizanje pogona i inteligencije.

 

Različiti scenariji aplikacija imaju različite zahtjeve za nivo napona DC motora. Želite znati odabrati 12V, 24V, 36V ili 48V prema vašim potrebama? Možete se odnositi na naše "Vodič za analizu nivoa napona DC-a".