2) Motori aktual rrotullues

Këtu, si një metodë praktike e rrotullimit të makinave elektrike, prezantohet një metodë e prodhimit të një fushe magnetike rrotulluese duke përdorur rrymë alternative trefazore dhe mbështjellje.
(AC trefazor është një sinjal AC me një interval fazor prej 120°)

• Fusha magnetike sintetike në gjendjen e mësipërme ① korrespondon me figurën e mëposhtme ①.
• Fusha magnetike sintetike në gjendjen ② më sipër korrespondon me ② në figurën më poshtë.
• Fusha magnetike sintetike në gjendjen e mësipërme ③ korrespondon me figurën e mëposhtme ③.

Siç përshkruhet më sipër, spiralja e mbështjellë rreth bërthamës ndahet në tre faza, dhe spiralja e fazës U, spiralja e fazës V dhe spiralja e fazës W janë rregulluar në intervale prej 120°.Spiralja me tension të lartë gjeneron polin N, dhe spiralja me tension të ulët gjeneron polin S.
Meqenëse çdo fazë ndryshon si një valë sinusi, polariteti (poli N, pol S) i krijuar nga secila spirale dhe fusha e saj magnetike (forca magnetike) ndryshojnë.
Në këtë kohë, thjesht shikoni bobinën që prodhon polin N dhe ndryshoni në sekuencë sipas spiralës së fazës U→ spiralës së fazës V→ spiralës së fazës W→ spiralës së fazës U, duke rrotulluar kështu.

Struktura e një motori të vogël

Figura më poshtë tregon strukturën e përgjithshme dhe krahasimin e tre motorëve: motori stepper, motori me rrymë direkte (DC) dhe motori me rrymë direkte pa furça (DC).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.

Më poshtë është një përshkrim i strukturës së lidhur me diagramin e shembullit.Meqenëse mund të ketë struktura të tjera në një bazë më të grimcuar, ju lutemi kuptoni se struktura e përshkruar në këtë artikull është brenda një kuadri të madh.

Këtu, spiralja e motorit stepper është e fiksuar nga jashtë, dhe magneti rrotullohet nga brenda.

Këtu, magnetët e motorit DC të krehur janë të fiksuar nga jashtë, dhe mbështjelljet rrotullohen nga brenda.Furçat dhe komutatori janë përgjegjës për furnizimin me energji të spirales dhe ndryshimin e drejtimit të rrymës.

Këtu, spiralja e motorit pa furça është e fiksuar nga jashtë, dhe magneti rrotullohet nga brenda.

Për shkak të llojeve të ndryshme të motorëve, edhe nëse komponentët bazë janë të njëjtë, struktura është e ndryshme.Specifikat do të shpjegohen në detaje në secilin seksion.

motor i krehur

Struktura e motorit të krehur

Më poshtë është se si duket një motor DC i krehur i përdorur shpesh në modele, si dhe një skemë e shpërthyer e një motori të zakonshëm me dy pol (2 magnet) me tre slota (3 mbështjellje).Ndoshta shumë njerëz kanë përvojën e çmontimit të motorit dhe nxjerrjen e magnetit.

Mund të shihet se magnetët e përhershëm të motorit DC të krehur janë të fiksuar, dhe mbështjelljet e motorit të krehur DC mund të rrotullohen rreth qendrës së brendshme.Ana e palëvizshme quhet "stator" dhe ana rrotulluese quhet "rotor".

Më poshtë është një diagram skematik i strukturës që përfaqëson konceptin e strukturës.

Ekzistojnë tre komutatorë (fletë metalike të përkulura për ndërrimin e rrymës) në periferinë e boshtit qendror rrotullues.Për të shmangur kontaktin me njëri-tjetrin, komutatorët vendosen në një interval prej 120° (360°÷3 copë).Komutatori rrotullohet ndërsa boshti rrotullohet.

Një komutator është i lidhur me një skaj të spirales dhe tjetrin me fund, dhe tre komutatorë dhe tre mbështjellje formojnë një të tërë (unazë) si një rrjet qarku.

Dy furça janë të fiksuara në 0° dhe 180° për kontakt me komutatorin.Furnizimi me energji DC i jashtëm është i lidhur me furçën dhe rryma rrjedh sipas rrugës së furçës → komutator → spirale → furçë.

Parimi i rrotullimit të motorit të krehur

① Rrotulloni në drejtim të kundërt të akrepave të orës nga gjendja fillestare

Spiralja A është sipër, lidhni furnizimin me energji elektrike me furçën, le të jetë e majta (+) dhe e djathta të jetë (-).Një rrymë e madhe rrjedh nga furça e majtë në spiralen A përmes komutatorit.Kjo është struktura në të cilën pjesa e sipërme (ana e jashtme) 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).

Fushat magnetike të krijuara në këto mbështjellje dhe efektet refuzuese dhe tërheqëse të magneteve i nënshtrojnë bobinat ndaj një force rrotulluese në drejtim të kundërt të akrepave të orës.

② Kthejeni më tej në drejtim të kundërt të akrepave të orës

Më pas, supozohet se furça e djathtë është në kontakt me dy komutatorët në një gjendje ku spiralja A rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës me 30°.

Rryma e spirales A vazhdon të rrjedhë nga furça e majtë në furçën e djathtë, dhe pjesa e jashtme e spirales ruan polin S.

E njëjta rrymë si spiralja A rrjedh nëpër spiralen B dhe pjesa e jashtme e spirales B bëhet poli N më i fortë.

Meqenëse të dy skajet e spirales C janë të lidhura me qark të shkurtër nga furçat, nuk rrjedh rrymë dhe nuk krijohet asnjë fushë magnetike.

Edhe në këtë rast, përjetohet një forcë rrotullimi në drejtim të kundërt të akrepave të orës.

Nga ③ në ④, spiralja e sipërme vazhdon të marrë një forcë në të majtë, dhe spiralja e poshtme vazhdon të marrë një forcë në të djathtë dhe vazhdon të rrotullohet në të kundërt të akrepave të orës

Kur spiralja rrotullohet në ③ dhe ④ çdo 30°, kur spiralja është e pozicionuar mbi boshtin qendror horizontal, ana e jashtme e spirales bëhet poli S;kur spiralja pozicionohet poshtë, ajo bëhet poli N dhe kjo lëvizje përsëritet.

Me fjalë të tjera, spiralja e sipërme detyrohet vazhdimisht në të majtë, dhe spiralja e poshtme detyrohet vazhdimisht në të djathtë (të dyja në drejtim të kundërt të akrepave të orës).Kjo e mban rotorin të rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës gjatë gjithë kohës.

Nëse lidhni rrymën me furçat e kundërta majtas (-) dhe djathtas (+), në mbështjellje krijohen fusha magnetike të kundërta, kështu që forca e aplikuar në mbështjellje është gjithashtu në drejtim të kundërt, duke u kthyer në drejtim të akrepave të orës.

Përveç kësaj, kur fiket energjia, rotori i motorit të krehur ndalon së rrotulluari sepse nuk ka fushë magnetike për ta mbajtur atë të rrotullohet.

Motor trefazor pa furça me valë të plotë

Pamja dhe struktura e motorit trefazor pa furça me valë të plotë

Figura më poshtë tregon një shembull të pamjes dhe strukturës së një motori pa furça.

Në të majtë është një shembull i një motori boshti që përdoret për të rrotulluar një disk optik në një pajisje riprodhimi të diskut optik.Një total prej trefazor × 3 gjithsej 9 mbështjellje.Në të djathtë është një shembull i një motori boshti për një pajisje FDD, me një total prej 12 mbështjelljesh (trefazor × 4).Spiralja fiksohet në tabelën e qarkut dhe mbështillet rreth bërthamës së hekurit.

Pjesa në formë disku në të djathtë të spirales është rotori i magnetit të përhershëm.Periferia është një magnet i përhershëm, boshti i rotorit futet në pjesën qendrore të spirales dhe mbulon pjesën e spirales, dhe magneti i përhershëm rrethon periferinë e spirales.

Diagrami i strukturës së brendshme dhe qarku ekuivalent i lidhjes së spirales së motorit trefazor pa furça me valë të plotë

Tjetra është një diagram skematik i strukturës së brendshme dhe një diagram skematik i qarkut ekuivalent të lidhjes së spirales.

Ky diagram i brendshëm është një shembull i një motori shumë të thjeshtë me 2 pol (2 magnet) me 3 slota (3 mbështjellje).Është e ngjashme me një strukturë motori të krehur me të njëjtin numër shtyllash dhe vrimash, por ana e spirales është e fiksuar dhe magnetët mund të rrotullohen.Sigurisht, pa furça.

Në këtë rast, spiralja është e lidhur me Y, duke përdorur një element gjysmëpërçues për të furnizuar spiralen me rrymë, dhe hyrja dhe dalja e rrymës kontrollohet sipas pozicionit të magnetit rrotullues.Në këtë shembull, një element Hall përdoret për të zbuluar pozicionin e magnetit.Elementi Hall është i rregulluar midis mbështjellësve, dhe tensioni i gjeneruar zbulohet bazuar në fuqinë e fushës magnetike dhe përdoret si informacion për pozicionin.Në imazhin e motorit të boshtit FDD të dhënë më herët, mund të shihet gjithashtu se ekziston një element Hall (mbi spirale) për zbulimin e pozicionit midis spirales dhe spirales.

Elementet e sallës janë sensorë magnetikë të njohur.Madhësia e fushës magnetike mund të shndërrohet në madhësinë e tensionit, dhe drejtimi i fushës magnetike mund të shprehet si pozitive ose negative.Më poshtë është një diagram skematik që tregon efektin Hall.

Elementët e sallës përfitojnë nga fenomeni që “kur një I rrymë_{H rrjedh përmes një gjysmëpërçuesi dhe një fluks magnetik B kalon në kënde të drejta me rrymën, një tension VH}gjenerohet në drejtim pingul me rrymën dhe fushën magnetike", fizikani amerikan Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) zbuloi këtë fenomen dhe e quajti atë "Efekti Hall".Tensioni që rezulton V_Hpërfaqësohet me formulën e mëposhtme.

V_H= (K_H/ d) · Unë_H・B ※K_H: Koeficienti i sallës, d: trashësia e sipërfaqes së depërtimit të fluksit magnetik

Siç tregon formula, sa më e lartë të jetë rryma, aq më i lartë është voltazhi.Kjo veçori përdoret shpesh për të zbuluar pozicionin e rotorit (magnetit).

Parimi i rrotullimit të motorit trefazor pa furça me valë të plotë

Parimi i rrotullimit të motorit pa furça do të shpjegohet në hapat e mëposhtëm ① deri në ⑥.Për t'u kuptuar më lehtë, këtu magnetët e përhershëm thjeshtohen nga rrathët në drejtkëndësha.

①

Ndër bobinat trefazore, supozohet se spiralja 1 është e fiksuar në drejtim të orës 12 të orës, spiralja 2 është e fiksuar në drejtimin e orës 4 të orës dhe spiralja 3 është e fiksuar në drejtimin e orës 12 të orës. drejtimi i orës 8 të 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 është bërë të rrjedhë nga spiralja 2 dhe spiralja 3 për të gjeneruar një fushë magnetike të polit N jashtë spirales.

Kur fushat magnetike të mbështjelljes 2 dhe mbështjelljes 3 janë të vektorizuara, një fushë magnetike me pol N krijohet poshtë, e cila është 0,5 herë më e madhe se fusha magnetike e krijuar kur rryma Io kalon nëpër një spirale dhe është 1,5 herë më e madhe kur shtohet. në fushën magnetike të spirales 1.Kjo krijon një fushë magnetike rezultuese në një kënd 90° me magnetin e përhershëm, kështu që mund të gjenerohet çift rrotullues maksimal, magneti i përhershëm rrotullohet në drejtim të akrepave të orës.

Kur rryma e spirales 2 zvogëlohet dhe rryma e spirales 3 rritet sipas pozicionit rrotullues, fusha magnetike rezultuese gjithashtu rrotullohet në drejtim të akrepave të orës dhe magneti i përhershëm gjithashtu vazhdon të rrotullohet.

②

Në gjendjen e rrotulluar me 30°, rryma Io derdhet në spiralen 1, rryma në spiralen 2 bëhet zero dhe rryma Io rrjedh nga spiralja 3 .

Pjesa e jashtme e spirales 1 bëhet poli S dhe pjesa e jashtme e spirales 3 bëhet poli N.Kur vektorët kombinohen, fusha magnetike që rezulton është √3 (≈1,72) herë fusha magnetike e prodhuar kur rryma Io kalon nëpër një spirale.Kjo gjithashtu prodhon një fushë magnetike rezultuese në një kënd 90° me fushën magnetike të magnetit të përhershëm dhe rrotullohet në drejtim të akrepave të orës.

Kur rryma hyrëse Io e spirales 1 zvogëlohet sipas pozicionit rrotullues, 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 gjithashtu vazhdon të rrotullohet.

※ Duke supozuar se çdo rrymë fazore është një formë vale sinusoidale, vlera aktuale këtu është Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Nëpërmjet sintezës vektoriale të fushës magnetike, madhësia totale e fushës magnetike fitohet si ( √ 3⁄2)²× 2=1,5 herë.Kur çdo rrymë fazore është një valë sinusale, pavarësisht nga pozicioni i magnetit të përhershëm, madhësia e fushës magnetike të përbërë vektoriale është 1,5 herë më e madhe se fusha magnetike e krijuar nga një spirale, dhe fusha magnetike është në një kënd 90° relative. në fushën magnetike të magnetit të përhershëm.

③

Në gjendjen e vazhdimit të rrotullimit me 30°, rryma Io/2 derdhet në spiralen 1, rryma Io/2 derdhet në bobinën 2 dhe rryma Io rrjedh nga spiralja 3 .

Pjesa e jashtme e spirales 1 bëhet poli S, pjesa e jashtme e spirales 2 gjithashtu bëhet poli S dhe pjesa e jashtme e spirales 3 bëhet poli N.Kur vektorët kombinohen, fusha magnetike që rezulton është 1,5 herë më e madhe se fusha magnetike e prodhuar kur një rrymë Io rrjedh nëpër një spirale (njëlloj si ①).Edhe këtu, një fushë magnetike rezultante krijohet në një kënd prej 90° në lidhje me fushën magnetike të magnetit të përhershëm dhe rrotullohet në drejtim të akrepave të orës.

④～⑥

Rrotulloni në të njëjtën mënyrë si ① në ③.

Në këtë mënyrë, nëse rryma që derdhet në spirale ndërrohet vazhdimisht në sekuencë sipas pozicionit të magnetit të përhershëm, magneti i përhershëm do të rrotullohet në një drejtim fiks.Po kështu, nëse ktheni rrjedhën e rrymës dhe ndryshoni fushën magnetike që rezulton, ajo do të rrotullohet në drejtim të kundërt të akrepave të orës.

Figura më poshtë tregon vazhdimisht rrymën e secilës spirale në çdo hap ① deri në ⑥ më sipër.Nëpërmjet hyrjes së mësipërme, duhet të jetë e mundur të kuptohet marrëdhënia midis ndryshimit të rrymës dhe rrotullimit.

motor stepper

Një motor stepper është një motor që mund të kontrollojë me saktësi këndin e rrotullimit dhe shpejtësinë në sinkronizim me një sinjal pulsi.Motori stepper quhet gjithashtu "motor impuls".Për shkak se motorët stepper mund të arrijnë pozicionim të saktë vetëm përmes kontrollit me unazë të hapur pa përdorimin e sensorëve të pozicionit, ata përdoren gjerësisht në pajisjet që kërkojnë pozicionim.

Struktura e motorit stepper (dyfazor bipolar)

Shifrat e mëposhtme nga e majta në të djathtë janë një shembull i paraqitjes së motorit hapës, një diagram skematik i strukturës së brendshme dhe një diagram skematik i konceptit të strukturës.

Në shembullin e paraqitjes, jepet pamja e motorit hapës të tipit HB (Hybrid) dhe motorit të tipit PM (Magnet i Përhershëm).Diagrami i strukturës në mes tregon edhe strukturën e tipit HB dhe tipit PM.

Një motor shkallëzues është një strukturë në të cilën spiralja është e fiksuar dhe magneti i përhershëm rrotullohet.Diagrami konceptual i strukturës së brendshme të një motori stepper në të djathtë është një shembull i një motori PM që përdor dyfazor (dy grupe) mbështjelljesh.Në shembullin e strukturës bazë të motorit hapës, bobinat janë të rregulluara nga jashtë dhe magnetët e përhershëm janë të vendosur brenda.Përveç bobinave dyfazore, ekzistojnë lloje trefazore dhe pesëfazore me më shumë faza.

Disa motorë stepper kanë struktura të tjera të ndryshme, por struktura bazë e motorit stepper është dhënë në këtë artikull për të lehtësuar prezantimin e parimit të funksionimit të tij.Nëpërmjet këtij artikulli, shpresoj të kuptoj se motori hapës në thelb adopton strukturën e spirales fikse dhe magnetit të përhershëm rrotullues.

Parimi bazë i punës së motorit stepper (ngacmim njëfazor)

Figura e mëposhtme përdoret për të prezantuar parimin bazë të punës së një motori hapësinor.Ky është një shembull i ngacmimit për secilën fazë (grup mbështjelljesh) të mbështjelljes bipolare dyfazore të mësipërme.Premisa e këtij diagrami është se gjendja ndryshon nga ① në ④.Spiralja përbëhet nga spiralja 1 dhe spiralja 2, përkatësisht.Përveç kësaj, shigjetat aktuale tregojnë drejtimin e rrjedhës aktuale.

①

• Rryma rrjedh nga ana e majtë e spirales 1 dhe rrjedh nga ana e djathtë e spirales 1 .
• Mos lejoni që rryma të rrjedhë përmes spirales 2.
• Në këtë kohë, ana e brendshme e spirales së majtë 1 bëhet N, dhe ana e brendshme e spirales së djathtë 1 bëhet S.
• Prandaj, magneti i përhershëm në mes tërhiqet nga fusha magnetike e spirales 1, bëhet gjendja e S majtas dhe N e djathtë dhe ndalon.

  ②

• Rryma e spirales 1 ndalet dhe rryma rrjedh nga ana e sipërme e spirales 2 dhe rrjedh 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 tij magnetike dhe ndalon duke u rrotulluar 90° në drejtim të akrepave të orës.

  ③

• Rryma e spirales 2 ndalet dhe rryma rrjedh nga ana e djathtë e spirales 1 dhe rrjedh nga ana e majtë e spirales 1.
• Ana e brendshme e spirales së majtë 1 bëhet S, dhe ana e brendshme e spirales së djathtë 1 bëhet N.
• Magneti i përhershëm tërhiqet nga fusha e tij magnetike dhe ndalet duke u kthyer në drejtim të akrepave të orës edhe 90°.

  ④

• Rryma e spirales 1 ndalet dhe rryma rrjedh nga ana e poshtme e spirales 2 dhe rrjedh nga ana e sipërme e spirales 2 .
• Ana e brendshme e spirales së sipërme 2 bëhet S, dhe ana e brendshme e spirales së poshtme 2 bëhet N.
• Magneti i përhershëm tërhiqet nga fusha e tij magnetike dhe ndalet duke u kthyer në drejtim të akrepave të orës edhe 90°.