Moottorit kuluttavat lähes puolet maailman sähkönkulutuksesta, joten moottoreiden korkeaa hyötysuhdetta kutsutaan tehokkaimmaksi toimenpiteeksi maailman energiaongelmien ratkaisemiseksi.
Yleisesti ottaen se tarkoittaa magneettikentässä virtaavan virran synnyttämän voiman muuntamista pyöriväksi toiminnaksi, ja se sisältää laajasti myös lineaarisen toiminnan.Moottorin käyttämän virtalähteen tyypin mukaan se voidaan jakaa tasavirtamoottoriin ja AC-moottoriin.Moottorin pyörimisperiaatteen mukaan se voidaan jakaa karkeasti seuraaviin luokkiin.(paitsi erikoismoottorit)
AC AC-moottori Harjattu moottori: Laajalti käytettyä harjattua moottoria kutsutaan yleensä tasavirtamoottoriksi.Elektrodi, jota kutsutaan "harjaksi" (staattorin puoli) ja "kommutaattoriksi" (ankkurin puoli), ovat peräkkäin kosketuksissa virran kytkemiseksi suorittaen siten pyörivän toiminnan.Harjaton DC-moottori: Se ei tarvitse harjoja ja kommutaattoreita, mutta käyttää kytkentätoimintoja, kuten transistoreita, virran kytkemiseen ja pyörittämiseen.Askelmoottori: Tämä moottori toimii synkronisesti pulssitehon kanssa, joten sitä kutsutaan myös pulssimoottoriksi.Sen ominaisuus on, että se pystyy helposti toteuttamaan tarkan paikannustoiminnon.Asynkroninen moottori: Vaihtovirta saa staattorin tuottamaan pyörivän magneettikentän, mikä saa roottorin tuottamaan indusoitua virtaa ja pyörimään sen vuorovaikutuksessa.AC (vaihtovirta) moottori Synkroninen moottori: vaihtovirta luo pyörivän magneettikentän ja magneettinapainen roottori pyörii vetovoiman vaikutuksesta.Pyörimisnopeus on synkronoitu tehotaajuuden kanssa.
Virrasta, magneettikentästä ja voimasta Ensinnäkin, jotta helpotetaan seuraavaa moottorin periaatteen selitystä, käydään läpi virtaa, magneettikenttää ja voimaa koskevat peruslait/säännöt.Vaikka nostalgiaa tuntuukin, tämä tieto on helppo unohtaa, jos magneettikomponentteja ei käytetä usein.
Miten moottori pyörii?1) moottori pyörii magneettien ja magneettisen voiman avulla.Pyörivällä akselilla varustetun kestomagneetin ympärillä, ① pyöritä magneettia (pyörivän magneettikentän muodostamiseksi), ② sen periaatteen mukaan, että N- ja S-navan eri navat vetävät puoleensa ja samalla taso hylkivät, ③ magneettia pyörivä akseli pyörii.
Johtimessa kulkeva virta aiheuttaa sen ympärille pyörivän magneettikentän (magneettivoiman), jolloin magneetti pyörii, mikä on itse asiassa sama toimintatila kuin tämä.
Lisäksi kun lanka kierretään kelaan, magneettinen voima syntetisoituu muodostaen suuren magneettikentän vuon (magneettivuon), mikä johtaa N-napaan ja S-napaan.Lisäksi, kun rautasydän työnnetään kelan muotoiseen johtimeen, magneettikenttäviivat tulevat helposti kulkeutuviksi ja voivat tuottaa vahvempaa magneettista voimaa.2) Todellinen pyörivä moottori Tässä käytännöllisenä sähkökoneen pyöritysmenetelmänä esitellään menetelmä pyörivän magneettikentän valmistamiseksi käyttämällä kolmivaiheista vaihtovirtaa ja kelaa.(Kolmivaiheinen AC on AC-signaali, jonka vaiheväli on 120.) Rautasydämen ympärille kierretyt kelat on jaettu kolmeen vaiheeseen, ja U-vaihekelat, V-vaihekelat ja W-vaihekelat on järjestetty väliajoin 120. Korkeajännitteiset kelat tuottavat N napaa ja matalajännitteiset kelat S napaa.Jokainen vaihe muuttuu siniaallon mukaan, joten kunkin kelan synnyttämä polariteetti (N-napa, S-napa) ja sen magneettikenttä (magneettinen voima) muuttuvat.Tällä hetkellä katso vain keloja, jotka tuottavat N napaa, ja vaihda ne järjestyksessä U-vaiheen käämi → V-vaiheen käämi → W-vaiheen käämi → U-vaiheen käämi, jolloin ne pyörivät.Pienen moottorin rakenne Seuraavassa kuvassa on askelmoottorin, harjatun tasavirtamoottorin ja harjattoman tasavirtamoottorin yleinen rakenne ja vertailu.Näiden moottoreiden peruskomponentit ovat pääasiassa käämit, magneetit ja roottorit.Lisäksi eri tyypeistä johtuen ne jaetaan kiinteään kelatyyppiin ja magneettikiinteään tyyppiin.
Täällä harjan tasavirtamoottorin magneetti on kiinnitetty ulkopuolelle ja kela pyörii sisäpuolella.Harja ja kommutaattori vastaavat virran syöttämisestä käämiin ja virran suunnan muuttamisesta.Tässä harjattoman moottorin kela on kiinnitetty ulkopuolelle ja magneetti pyörii sisäpuolella.Eri moottoreista johtuen niiden rakenteet ovat erilaisia, vaikka peruskomponentit olisivat samat.Se selitetään yksityiskohtaisesti jokaisessa osassa.Harjattu moottori Harjamoottorin rakenne Seuraavassa on mallissa usein käytetyn harjatun tasavirtamoottorin ulkoasu ja räjäytyskaavio tavallisesta kaksinapaisesta (kaksi magneettia) kolmiurasta (kolme kelaa) moottorista.Ehkä monilla on kokemusta moottorin purkamisesta ja magneetin poistamisesta.Voidaan nähdä, että harjan tasavirtamoottorin kestomagneetti on kiinteä ja harjan tasavirtamoottorin kela voi pyöriä sisäkeskuksen ympäri.Kiinteää puolta kutsutaan "staattoriksi" ja pyörivää puolta "roottoriksi".
Harjamoottorin pyörimisperiaate ① Kierrä vastapäivään alkutilasta Käämi A on ylhäällä, joka yhdistää virransyötön harjaan ja anna vasemman puolen olla (+) ja oikean puolen (-).Suuri virta kulkee vasemmasta harjasta kelaan A kommutaattorin kautta.Tämä on rakenne, jossa käämin A yläosasta (ulkopuolelta) tulee S-napa.Koska 1/2 kelan A virrasta virtaa vasemmasta harjasta käämiin B ja käämiin C vastakkaiseen suuntaan käämiin A, kelan B ja kelan C ulkosivuista tulee heikot N-navat (merkitty hieman pienemmillä kirjaimilla kuva).Näissä keloissa syntyvä magneettikenttä ja magneettien hylkiminen ja vetovoima saavat kelat pyörimään vastapäivään.② edelleen vastapäivään pyöriminen.Seuraavaksi oletetaan, että oikea harja on kosketuksessa kahteen kommutaattoriin siinä tilassa, että kela A pyörii 30 astetta vastapäivään.Kelan A virta kulkee jatkuvasti vasemmasta harjasta oikeaan harjaan, ja käämin ulkopuoli pitää S-navan.Kelan B läpi kulkee sama virta kuin käämin A, ja käämin B ulkopinnasta tulee vahvempi N-napa.Koska käämin C molemmat päät on oikosuljettu harjoilla, virta ei kulje eikä magneettikenttää synny.Jopa tässä tapauksessa siihen kohdistuu vastapäivään pyörivä voima.Kohdasta ③ - ④ ylempi kela vastaanottaa jatkuvasti vasemmalle liikkuvaa voimaa, ja alempi kela vastaanottaa jatkuvasti oikealle liikkuvaa voimaa ja jatkaa pyörimistä vastapäivään.Kun kela pyörii ③ ja ④ 30 asteen välein, kun kela sijaitsee keskivaaka-akselin yläpuolella, kelan ulkopuolelta tulee S-napa;Kun kela sijaitsee alla, siitä tulee N-napa, ja tämä liike toistetaan.Toisin sanoen ylempään kelaan kohdistuu toistuvasti vasemmalle liikkuva voima ja alempaan kelaan toistuvasti oikealle liikkuva voima (molemmat vastapäivään).Tämä saa roottorin pyörimään aina vastapäivään.Jos virtalähde kytketään vastakkaiseen vasempaan harjaan (-) ja oikeaan harjaan (+), kelaan syntyy vastakkainen magneettikenttä, joten kelaan kohdistuvan voiman suunta on myös päinvastainen, kääntyen myötäpäivään. .Lisäksi, kun virransyöttö katkaistaan, harjamoottorin roottori lakkaa pyörimästä, koska siinä ei ole magneettikenttää, joka pitää sen pyörimässä.Kolmivaiheinen täysaaltoharjaton moottori Kolmivaiheisen täysaaltoharjattoman moottorin ulkonäkö ja rakenne
Kolmivaiheisen täysaaltoharjattoman moottorin käämikytkennän sisäinen rakennekaavio ja vastaava piiri Seuraavaksi on kaavio sisäisestä rakenteesta ja kelakytkennän vastaava piirikaavio.Sisäinen rakennekaavio on yksinkertainen esimerkki 2-napaisesta (2 magneettia) 3-paikkaisesta (3 kelaa) moottorista.Se on samanlainen kuin harjamoottorirakenne, jossa on sama määrä napoja ja rakoja, mutta kelan puoli on kiinteä ja magneetti voi pyöriä.Harjaa ei tietenkään ole.Tässä tapauksessa käämi ottaa käyttöön Y-kytkentämenetelmän, ja puolijohdeelementtiä käytetään syöttämään virtaa kelaan, ja virran sisään- ja ulosvirtausta ohjataan pyörivän magneetin asennon mukaan.Tässä esimerkissä Hall-elementtiä käytetään magneetin sijainnin havaitsemiseen.Hall-elementti on järjestetty kelojen väliin, ja se havaitsee syntyvän jännitteen magneettikentän voimakkuuden mukaan ja käyttää sitä paikkatietona.Aiemmin annetusta FDD-karamoottorin kuvasta näkyy myös, että kelan ja käämin välissä on Hall-elementti (käämin yläpuolella) asennon havaitsemiseksi.Hall-elementti on hyvin tunnettu magneettinen anturi.Magneettikentän suuruus voidaan muuntaa jännitteen suuruudeksi, ja magneettikentän suunta voidaan esittää positiivisella ja negatiivisella.
Kolmivaiheisen täysaaltoharjattoman moottorin pyörimisperiaate Seuraavaksi selitetään harjattoman moottorin pyörimisperiaate vaiheiden ① ~ ⑥ mukaisesti.Ymmärtämisen helpottamiseksi kestomagneetti on yksinkertaistettu pyöreästä suorakaiteen muotoiseksi.① Kiinnitä kolmivaiheisessa kelassa kela 1 kello 12:n suuntaan, kela 2 kiinnitetään kello 4:n suuntaan ja kela 3 kiinnitetään kellon 8:aan. kello kellon suuntaan.Olkoon 2-napaisen kestomagneetin N-napa vasemmalla ja S-napa oikealla, ja se voi pyöriä.Virta Io virtaa kelaan 1 muodostaen S-napaisen magneettikentän kelan ulkopuolelle.Io/2-virta virtaa kelasta 2 ja käämistä 3 N-napaisen magneettikentän muodostamiseksi kelan ulkopuolelle.Kun kelan 2 ja 3 magneettikentät syntetisoidaan vektorimuodossa, alaspäin syntyy N-napainen magneettikenttä, joka on 0,5 kertaa magneettikentän koko, joka syntyy, kun virta Io kulkee yhden kelan läpi ja kun se lisätään magneettiseen kelan 1 kenttä, siitä tulee 1,5-kertainen.Tämä tuottaa komposiittimagneettikentän, jonka kulma on 90 astetta kestomagneettiin nähden, jolloin saadaan aikaan suurin vääntömomentti ja kestomagneetti pyörii myötäpäivään.Kun käämin 2 virtaa pienennetään ja käämin 3 virtaa lisätään pyörimisasennon mukaan, myös tuloksena oleva magneettikenttä pyörii myötäpäivään ja myös kestomagneetti jatkaa pyörimistään.② Kierrettäessä 30 astetta virta Io virtaa kelaan 1 siten, että kelan 2 virta on nolla ja virta Io virtaa ulos kelasta 3. Kelan 1 ulkopuolelta tulee S-napa, ja käämin 3 ulkosivusta tulee N-napa.Kun vektorit yhdistetään, muodostuva magneettikenttä on √3(≈1,72) kertaa suurempi kuin se, joka syntyy, kun virta Io kulkee kelan läpi.Tämä tuottaa myös tuloksena olevan magneettikentän 90 asteen kulmassa kestomagneetin magneettikenttään nähden ja pyörii myötäpäivään.Kun kelan 1 tulovirtaa Io pienennetään pyörimisasennon mukaan, käämin 2 tulovirtaa nostetaan nollasta ja kelan 3 ulosvirtausvirtaa nostetaan arvoon Io, myös tuloksena oleva magneettikenttä pyörii myötäpäivään, ja kestomagneetti jatkaa pyörimistään.Olettaen, että jokainen vaihevirta on sinimuotoinen, virran arvo tässä on io× sin (π 3) = io× √ 32. Magneettikentän vektorisynteesin avulla kokonaismagneettikenttä on (√ 32) 2× 2 = 1,5 kertaa kelan synnyttämä magneettikenttä.※.Kun jokainen vaihevirta on siniaalto, riippumatta siitä, missä kestomagneetti sijaitsee, vektorikomposiittimagneettikentän suuruus on 1,5 kertaa kelan synnyttämä magneettikenttä ja magneettikenttä muodostaa 90 asteen kulman suhteessa kestomagneetin magneettikenttä.③ Pyörimistilassa 30 astetta virta Io/2 virtaa kelaan 1, virta Io/2 virtaa kelaan 2 ja virta Io virtaa ulos kelasta 3. Kelan 1 ulkosivusta tulee S-napa , kelan 2 ulkopuolelta tulee S-napa ja käämin 3 ulkopuolelta N-napa.Kun vektorit yhdistetään, muodostuva magneettikenttä on 1,5 kertaa suurempi kuin se, joka syntyy, kun virta Io kulkee kelan läpi (sama kuin ①).Tässä syntyy myös synteettinen magneettikenttä, jonka kulma on 90 astetta kestomagneetin magneettikenttään nähden, ja sitä kierretään myötäpäivään.④～⑥ Kierrä samalla tavalla kuin ① ~ ③.Tällä tavalla, jos kelaan virtaavaa virtaa kytketään jatkuvasti kestomagneetin asennon mukaan, kestomagneetti pyörii kiinteään suuntaan.Vastaavasti, jos virta kulkee vastakkaiseen suuntaan ja synteettinen magneettikenttä käännetään, se pyörii vastapäivään.Seuraava kuva näyttää kunkin kelan virran jokaisessa vaiheessa ① - ⑥.Yllä olevan johdannon avulla meidän pitäisi pystyä ymmärtämään nykyisen muutoksen ja kierron välinen suhde.askelmoottori Askelmoottori on eräänlainen moottori, joka voi ohjata pyörimiskulmaa ja nopeutta synkronisesti ja tarkasti pulssisignaalin avulla.Askelmoottoria kutsutaan myös "pulssimoottoriksi".Askelmoottoria käytetään laajalti paikannusta vaativissa laitteissa, koska se pystyy toteuttamaan tarkan paikantamisen vain avoimen silmukan ohjauksella ilman asentoanturia.Askelmoottorin rakenne (kaksivaiheinen bipolaarinen) Ulkonäköesimerkeissä on esitetty HB (hybridi) ja PM (kestomagneetti) askelmoottoreiden ulkonäkö.Keskellä oleva rakennekaavio näyttää myös HB:n ja PM:n rakenteen.Askelmoottori on rakenne, jossa on kiinteä kela ja pyörivä kestomagneetti.Oikealla oleva käsitteellinen kaavio askelmoottorin sisäisestä rakenteesta on esimerkki PM-moottorista, joka käyttää kaksivaiheisia (kaksi ryhmää) keloja.Askelmoottorin perusrakenneesimerkissä kela on järjestetty ulkopuolelle ja kestomagneetti on järjestetty sisäpuolelle.Kahden vaiheen lisäksi on olemassa monen tyyppisiä keloja, joissa on kolme vaihetta ja viisi samanlaista vaihetta.Joillakin askelmoottoreilla on erilaisia rakenteita, mutta niiden toimintaperiaatteiden esittelyä varten tässä artikkelissa kerrotaan askelmoottoreiden perusrakenne.Tämän artikkelin avulla toivon ymmärtäväni, että askelmoottori omaksuu pohjimmiltaan kelan kiinnityksen ja kestomagneettien pyörimisen rakenteen.Askelmoottorin perustoimintaperiaate (yksivaiheinen heräte) Seuraavassa esitellään askelmoottorin perustoimintaperiaate.① Virta kulkee sisään kelan 1 vasemmalta puolelta ja ulos kelan 1 oikealta puolelta. Älä anna virran kulkea kelan 2 läpi. Tässä vaiheessa vasemman kelan 1 sisäosa muuttuu N:ksi ja sen sisäosa oikea kela 1 muuttuu S.. Siksi keskimmäistä kestomagneettia vetää puoleensa kelan 1 magneettikenttä, ja se pysähtyy vasemman puolen S tilaan ja oikean puolen N tilaan. ② Pysäytä virta kelassa 1, siten, että virta tulee sisään kelan 2 yläpuolelta ja virtaa ulos kelan 2 alapuolelta. Ylemmän kelan 2 sisäpuolelta tulee N ja alemman kelan 2 sisäpuolelta S. Kestomagneetti magneettikenttä vetää puoleensa ja lakkaa pyörimästä 90 myötäpäivään.③ Pysäytä virta kelassa 2 niin, että virta tulee sisään kelan 1 oikealta puolelta ja ulos kelan 1 vasemmalta puolelta. Vasemman kelan 1 sisäosa muuttuu S:ksi ja oikean kelan 1 sisäpuoli. muuttuu N. Kestomagneetti vetää puoleensa sen magneettikentällä ja pyörii myötäpäivään vielä 90 astetta pysähtyäkseen.④ Pysäytä virta kelassa 1 niin, että virta tulee sisään kelan 2 alapuolelta ja virtaa ulos kelan 2 yläpuolelta. Ylemmän kelan 2 sisäosasta tulee S ja sen sisäpuolelta alemmasta kelasta 2 tulee N. Kestomagneetti vetää puoleensa magneettikenttään ja pyörii myötäpäivään vielä 90 astetta pysähtyäkseen.Askelmoottoria voidaan pyörittää kytkemällä kelan läpi kulkevaa virtaa yllä olevassa järjestyksessä arvosta ① arvoon ④ elektroniikkapiirin kautta.Tässä esimerkissä jokainen kytkintoiminto pyörittää askelmoottoria 90 astetta. Lisäksi, kun virta kulkee jatkuvasti tietyn kelan läpi, se voi pitää pysäytystilan ja saada askelmoottorille pitomomentin.Muuten, jos kelan läpi kulkeva virta käännetään, askelmoottoria voidaan pyörittää vastakkaiseen suuntaan.
