ako funguje jednosmerný motor: aplikácie, výberové kritériá a praktické pokyny

Od ventilátora chladiaceho váš stôl až po vŕtačku točiacu sa v dielni, malé elektrické stroje ticho pracujú všade okolo nás a väčšina z nich zdieľa to isté bijúce srdce: jednosmerný motor. Ako výrobca mikromotorov jednosmerného prúdu od roku 1988 sme strávili viac ako tri desaťročia výrobou týchto kompaktných komponentov pre domáce spotrebiče, elektrické náradie, automobilové diely a priemyselné zariadenia. V tejto príručke vysvetlíme, ako jednosmerný motor funguje, v jednoduchom jazyku s praktickým prehľadom, ktorý pochádza z výroby miliónov jednotiek ročne.

Čo je to jednosmerný motor?

Jednosmerný motor je zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu jednosmerného prúdu na mechanickú rotáciu. Fyzika za tým siaha takmer dvesto rokov dozadu: keď elektrický prúd preteká vodičom umiestneným vo vnútri magnetického poľa, na vodič pôsobí sila. Naviňte vodič do cievky, namontujte ho na hriadeľ a sila sa stane otáčavým pohybom. To, čo robí DC motory tak široko používanými, je ich priamočiare správanie. Použite energiu a hriadeľ sa otáča; otočte polaritu a otáča sa opačným smerom; upravte napätie a nasleduje rýchlosť. Táto jednoduchosť a ovládateľnosť vysvetľujú, prečo mikromotory jednosmerného prúdu, od kompaktných rámov série 300 až po väčšie konštrukcie série 900, zostávajú predvolenou voľbou pre malé zariadenia.

Hlavné časti jednosmerného motora

Pochopenie pracovného procesu je oveľa jednoduchšie, keď poznáte komponenty, ktoré umožňujú rotáciu:

• Stator: stacionárna časť motora, zvyčajne postavená s permanentnými magnetmi v mikro DC motoroch, ktorá poskytuje konštantné magnetické pole.
• Rotor (kotva): rotačná časť, vyrobená z drôtených vinutí obalených okolo vrstveného železného jadra a pripevnená k výstupnému hriadeľu.
• Komutátor: segmentované medené puzdro na hriadeli rotora, ktoré pri otáčaní rotora obracia smer prúdu vo vinutí.
• Štetce: pružinové uhlíkové kontakty, ktoré tlačia na komutátor a vedú prúd z napájacieho zdroja do spriadacieho rotora.
• Hriadeľ a ložiská: časti, ktoré prenášajú krútiaci moment na záťaž a udržiavajú plynulé a stabilné otáčanie.

V malých motoroch s kefou je stator zvyčajne vyrobený z permanentných magnetov, a nie z vinutých cievok poľa, čo udržuje motor ľahký, efektívny a nákladovo efektívny. Náš motor RS390 pre vysávače je typickým príkladom tejto konštrukcie s permanentným magnetom, ktorá poskytuje silný sací výkon v kompaktnom ráme.

Ako funguje jednosmerný motor? Krok za krokom

Keď sú komponenty čisté, sledujme prúd cez bežiaci motor:

1. Prúd vstupuje do vinutia. Napájací zdroj tlačí jednosmerný prúd cez kefy, na komutátor a do vinutia cievky na rotore.
2. Magnetické polia interagujú. Cievka pod napätím je umiestnená vo vnútri magnetického poľa statora a interakcia vytvára silu na každej strane cievky v opačných smeroch.
3. Krútiaci moment je vytvorený. Pretože tieto protichodné sily pôsobia na obe strany hriadeľa, generujú krútiacu silu, známu ako krútiaci moment, ktorá spúšťa otáčanie rotora.
4. Komutátor spína prúd. Keď sa rotor otáča, segmenty komutátora prechádzajú cez kefy a obracia smer prúdu v cievke každú pol otáčku.
5. Rotácia sa stáva nepretržitou. Pretože prúd je spínaný presne v správnom momente, magnetická sila tlačí rotor v rovnakom smere a hriadeľ sa neustále otáča, kým je privádzaná energia.

Sila za pohybom

Jednoduchý spôsob, ako si predstaviť tento efekt, je predstaviť si dva magnety oproti sebe, medzi ktorými je vodič s prúdom. Drôt je tlačený interakciou medzi jeho vlastným magnetickým poľom a poľom magnetov a smer tohto zatlačenia sa riadi pravidlom známym ako Flemingovo pravidlo ľavej ruky. V motore toto stlačenie pôsobí na každé otočenie vinutia kotvy naraz a výsledkom je plynulý využiteľný krútiaci moment na hriadeli.

Prečo na komutátore záleží

Bez komutácie by sa cievka jednoducho otáčala, kým by sa jej vlastné magnetické pole nezrovnalo s poľom statora a potom by sa zastavilo. Komutátor funguje ako mechanický spínač, ktorý mení smer prúdu práve vtedy, keď rotor prejde cez polcestu. Toto neustále preklápanie udržuje jednu stranu cievky stále tlačenú dopredu, čo mení krátke kopnutie sily na nepretržitú rotáciu.

Čo riadi rýchlosť a krútiaci moment?

V praxi niekoľko kľúčových premenných určuje, ako sa jednosmerný motor správa vo vnútri vášho zariadenia. Napätie nastavuje základnú rýchlosť: zdvihnite ju a motor sa bude otáčať rýchlejšie, znížte ju a motor sa spomalí. Prúd odráža pracovné zaťaženie: čím tvrdšie motor pracuje, tým väčší prúd odoberá a tento prúd sa priamo premieta do výstupného krútiaceho momentu. Mechanický dizajn, vrátane magnetického obvodu a akéhokoľvek prevodu, potom určuje, ako sú otáčky a krútiaci moment nakoniec vyvážené na hriadeli.

Keď aplikácia vyžaduje vysoký krútiaci moment pri nízkych otáčkach, zvyčajne sa k motoru pridá prevodovka. Prevodové motory spárujú jednosmerný motor s redukčným prevodom, ktorý mení rýchlosť otáčania za výstupný krútiaci moment, čo je presne to, čo elektrický skrutkovač potrebuje na pevné zaskrutkovanie skrutky bez zaseknutia.

Výrobcovia malých prevodových motorov na zákazku Hongyang ponúka prispôsobené riešenia pre prevodovky a prevodové motory, ktoré zahŕňajú polohu výstupného hriadeľa, redukčný pomer, rýchlosť motora, krútiaci moment motora a ďalšie parametre. T... Zobraziť produkt →

Brushless vs. Brushless: Dva spôsoby, ako postaviť jednosmerný motor

Všetko doteraz popísané platí pre klasický kartáčovaný jednosmerný motor, kde spínanie mechanicky zvládajú kefy a komutátor. Bezkomutátorový jednosmerný motor má iný prístup: vinutia sú umiestnené na statore, permanentné magnety sú umiestnené na rotore a elektronický ovládač prepína prúd medzi fázami. Odstránenie opotrebiteľných častí poskytuje bezkefovým dizajnom dlhšiu životnosť, vyššiu účinnosť a tichšiu prevádzku, a preto ich čoraz viac uprednostňujú drony a presné zariadenia. Kompromisom je, že bezkomutátorový motor nemožno jednoducho pripojiť k batérii; na svoj chod potrebuje vodičský okruh.

V priemysle je tento posun ľahko pozorovateľný. Ako sme diskutovali v náš článok o tom, prečo sa postupne nahrádzajú kartáčované jednosmerné motory , obe technológie majú stále svoje miesto a správna voľba závisí od cieľových nákladov, očakávaní životnosti a požiadaviek na ovládanie. Najmä v prípade ľahkých, vysokorýchlostných letových plošín je ťažké poraziť bezkefový dizajn.

Kde sa DC motory používajú každý deň

Keď pochopíte princíp fungovania, začnete si všade všímať jednosmerné motory. V domácnosti poháňajú vysávače, kávovary, fény, elektrické ventilátory a motorizované závesy. V kancelárii poháňajú skartovačky papiera, tlačiarne a elektrické strúhadlá na ceruzky. Vonku prevádzkujú kosačky na trávu, nožnice na živý plot a fúkače lístia, zatiaľ čo vo vozidlách zdvíhajú okná, zamykajú dvere a nastavujú sedadlá. Na pôde továrne presúvajú robotické ruky, triedia balíky a vydávajú produkty z predajných automatov. Zhromaždili sme tieto prípady použitia naše aplikačné stránky , kde môžete vidieť, ako sú rôzne veľkosti motorov a špecifikácie prispôsobené rôznym zariadeniam.

Výber správneho DC motora pre váš produkt

Pre inžinierov a kupujúcich je pochopenie toho, ako funguje jednosmerný motor, prvým krokom k výberu toho správneho. Začnite definovaním napájacieho napätia, požadovaného krútiaceho momentu a otáčok, prípustnej veľkosti, limitov hluku a očakávanej životnosti a potom priraďte tieto požiadavky k vhodnej rodine motorov. Od roku 1988 sme sa z prvej továrne na mikromotory v Yuyao rozrástli na výrobcu s viac ako 10 výrobnými linkami a ročnou kapacitou presahujúcou 10 miliónov kusov, ktorý ponúka kartáčované jednosmerné motory od série 300 po 900, bezkomutátorové motory a prevodové motory, všetky vyrábané podľa ISO 9001 certifikovaného riadenia kvality a v súlade s RoHS a REACH. Ak vyvíjate produkt, ktorý potrebuje kompaktný rotačný výkon, náš technický tím vám rád pomôže vybrať alebo prispôsobiť správny motor a kedykoľvek môžete požiadať o bezplatnú cenovú ponuku.