Πώς λειτουργεί ο κινητήρας;

Σχεδόν το ήμισυ της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας καταναλώνεται από κινητήρες.Ως εκ τούτου, η βελτίωση της απόδοσης των κινητήρων λέγεται ότι είναι το πιο αποτελεσματικό μέτρο για την επίλυση των παγκόσμιων ενεργειακών προβλημάτων.

Τύπος κινητήρα

 

Γενικά, αναφέρεται στη μετατροπή της δύναμης που δημιουργείται από τη ροή ρεύματος στο μαγνητικό πεδίο σε περιστροφική κίνηση και περιλαμβάνει επίσης γραμμική κίνηση σε ευρεία περιοχή.

 

Ανάλογα με τον τύπο τροφοδοσίας που κινείται από τον κινητήρα, μπορεί να χωριστεί σε κινητήρα DC και κινητήρα AC.Σύμφωνα με την αρχή της περιστροφής του κινητήρα, μπορεί να χωριστεί χονδρικά στους ακόλουθους τύπους.(εκτός από ειδικούς κινητήρες)

 

Σχετικά με τα ρεύματα, τα μαγνητικά πεδία και τις δυνάμεις

 

Αρχικά, για τη διευκόλυνση των επακόλουθων εξηγήσεων της αρχής του κινητήρα, ας εξετάσουμε τους βασικούς νόμους/νόμους σχετικά με τα ρεύματα, τα μαγνητικά πεδία και τις δυνάμεις.Αν και υπάρχει μια αίσθηση νοσταλγίας, είναι εύκολο να ξεχάσετε αυτή τη γνώση εάν δεν χρησιμοποιείτε συχνά μαγνητικά εξαρτήματα.

 

Συνδυάζουμε εικόνες και τύπους για να το απεικονίσουμε.

 
Όταν το πλαίσιο του ηλεκτροδίου είναι ορθογώνιο, λαμβάνεται υπόψη η δύναμη που ασκεί το ρεύμα.

 

Η δύναμη F που ασκεί στις πλευρές a και c είναι

 

 

Δημιουργεί ροπή γύρω από τον κεντρικό άξονα.

 

Για παράδειγμα, όταν εξετάζουμε την κατάσταση όπου είναι μόνο η γωνία περιστροφήςθ, η δύναμη που ενεργεί σε ορθή γωνία ως προς το b και το d είναι αμαρτίαθ, άρα η ροπή Ta του μέρους α εκφράζεται με τον ακόλουθο τύπο:

 

Θεωρώντας το μέρος c με τον ίδιο τρόπο, η ροπή διπλασιάζεται και αποδίδει μια ροπή που υπολογίζεται από:

 

Εικόνα

Δεδομένου ότι το εμβαδόν του ορθογωνίου είναι S=h·l, η αντικατάστασή του στον παραπάνω τύπο δίνει τα ακόλουθα αποτελέσματα:

 

 

Αυτός ο τύπος λειτουργεί όχι μόνο για ορθογώνια, αλλά και για άλλα κοινά σχήματα όπως κύκλους.Οι κινητήρες χρησιμοποιούν αυτήν την αρχή.

 

Πώς περιστρέφεται ο κινητήρας;

 

1) Ο κινητήρας περιστρέφεται με τη βοήθεια μαγνήτη, μαγνητικής δύναμης

 

Γύρω από έναν μόνιμο μαγνήτη με περιστρεφόμενο άξονα,① περιστρέφει τον μαγνήτη(για τη δημιουργία ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου),② σύμφωνα με την αρχή των N και S πόλων που προσελκύουν αντίθετους πόλους και απωθούνται στο ίδιο επίπεδο,③ ο μαγνήτης με τον περιστρεφόμενο άξονα θα περιστραφεί.

 

Αυτή είναι η βασική αρχή της περιστροφής του κινητήρα.

 

Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο (μαγνητική δύναμη) δημιουργείται γύρω από το καλώδιο όταν ένα ρεύμα ρέει μέσα από το καλώδιο και ο μαγνήτης περιστρέφεται, η οποία είναι στην πραγματικότητα η ίδια κατάσταση λειτουργίας.

 

 

Επιπλέον, όταν το σύρμα τυλίγεται σε σχήμα πηνίου, η μαγνητική δύναμη συνδυάζεται, σχηματίζεται μια μεγάλη ροή μαγνητικού πεδίου (μαγνητική ροή) και δημιουργούνται ο πόλος Ν και ο πόλος S.
Επιπλέον, με την εισαγωγή ενός πυρήνα σιδήρου στο κουλουριασμένο σύρμα, γίνεται ευκολότερο για τη διέλευση της μαγνητικής δύναμης και μπορεί να δημιουργηθεί μια ισχυρότερη μαγνητική δύναμη.

 

 

2) Πραγματικός περιστρεφόμενος κινητήρας

 

Εδώ, ως πρακτική μέθοδος περιστροφής ηλεκτρικών μηχανών, εισάγεται μια μέθοδος παραγωγής περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου χρησιμοποιώντας τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα και πηνία.
(Το τριφασικό AC είναι ένα σήμα AC με διάστημα φάσης 120°)

 

  • Το συνθετικό μαγνητικό πεδίο στην παραπάνω κατάσταση ① αντιστοιχεί στο παρακάτω σχήμα ①.
  • Το συνθετικό μαγνητικό πεδίο στην κατάσταση ② παραπάνω αντιστοιχεί στο ② στο παρακάτω σχήμα.
  • Το συνθετικό μαγνητικό πεδίο στην παραπάνω κατάσταση ③ αντιστοιχεί στο παρακάτω σχήμα ③.

 

 

Όπως περιγράφηκε παραπάνω, το πηνίο που τυλίγεται γύρω από τον πυρήνα χωρίζεται σε τρεις φάσεις και το πηνίο φάσης U, το πηνίο φάσης V και το πηνίο φάσης W διατάσσονται σε διαστήματα 120°.Το πηνίο με υψηλή τάση δημιουργεί Ν πόλο και το πηνίο με χαμηλή τάση δημιουργεί πόλο S.
Δεδομένου ότι κάθε φάση αλλάζει ως ημιτονοειδές κύμα, η πολικότητα (N πόλος, S πόλος) που δημιουργείται από κάθε πηνίο και το μαγνητικό του πεδίο (μαγνητική δύναμη) αλλάζει.
Αυτή τη στιγμή, απλά κοιτάξτε το πηνίο που παράγει τον πόλο Ν και αλλάξτε τη σειρά σύμφωνα με το πηνίο φάσης U→ πηνίο φάσης V→ Πηνίο φάσης W→ πηνίο φάσης U, περιστρέφοντας έτσι.

 

Δομή ενός μικρού κινητήρα

 

Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη γενική δομή και σύγκριση των τριών κινητήρων: βηματικός κινητήρας, κινητήρας συνεχούς ρεύματος με βούρτσα (DC) και κινητήρας συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες (DC).Τα βασικά εξαρτήματα αυτών των κινητήρων είναι κυρίως πηνία, μαγνήτες και ρότορες.Επιπλέον, λόγω διαφορετικών τύπων, χωρίζονται σε σταθερού τύπου πηνίου και σταθερού τύπου μαγνήτη.

 

Ακολουθεί μια περιγραφή της δομής που σχετίζεται με το παράδειγμα του διαγράμματος.Δεδομένου ότι ενδέχεται να υπάρχουν άλλες δομές σε πιο αναλυτική βάση, κατανοήστε ότι η δομή που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο βρίσκεται σε ένα μεγάλο πλαίσιο.

 

Εδώ, το πηνίο του βηματικού κινητήρα είναι στερεωμένο στο εξωτερικό και ο μαγνήτης περιστρέφεται στο εσωτερικό.

 

Εδώ, οι μαγνήτες του βουρτσισμένου κινητήρα συνεχούς ρεύματος είναι στερεωμένοι στο εξωτερικό και τα πηνία περιστρέφονται στο εσωτερικό.Οι βούρτσες και ο μεταγωγέας είναι υπεύθυνοι για την παροχή ρεύματος στο πηνίο και την αλλαγή της κατεύθυνσης του ρεύματος.

 

Εδώ, το πηνίο του κινητήρα χωρίς ψήκτρες είναι στερεωμένο στο εξωτερικό και ο μαγνήτης περιστρέφεται στο εσωτερικό.

 

Λόγω των διαφορετικών τύπων κινητήρων, ακόμη και αν τα βασικά εξαρτήματα είναι ίδια, η δομή είναι διαφορετική.Οι λεπτομέρειες θα εξηγηθούν λεπτομερώς σε κάθε ενότητα.

 

βουρτσισμένο μοτέρ

 

Δομή βουρτσισμένου κινητήρα

 

Παρακάτω φαίνεται πώς μοιάζει ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος που χρησιμοποιείται συχνά σε μοντέλα με βούρτσα, καθώς και ένα σχηματικό σχήμα ενός κοινού κινητήρα τριών σχισμών (3 πηνίων) δύο πόλων (2 μαγνήτες).Ίσως πολλοί άνθρωποι έχουν την εμπειρία να αποσυναρμολογήσουν τον κινητήρα και να βγάλουν τον μαγνήτη.

 

Μπορεί να φανεί ότι οι μόνιμοι μαγνήτες του βουρτσισμένου κινητήρα συνεχούς ρεύματος είναι σταθεροί και τα πηνία του βουρτσισμένου κινητήρα συνεχούς ρεύματος μπορούν να περιστρέφονται γύρω από το εσωτερικό κέντρο.Η ακίνητη πλευρά ονομάζεται «στάτης» και η περιστρεφόμενη πλευρά ονομάζεται «ρότορας».

 

 

Το παρακάτω είναι ένα σχηματικό διάγραμμα της δομής που αντιπροσωπεύει την έννοια της δομής.

 

 

Υπάρχουν τρεις μεταγωγείς (λυγισμένα μεταλλικά φύλλα για μεταγωγή ρεύματος) στην περιφέρεια του περιστρεφόμενου κεντρικού άξονα.Προκειμένου να αποφευχθεί η επαφή μεταξύ τους, οι μεταγωγείς είναι διατεταγμένοι σε ένα διάστημα 120° (360°÷3 τεμάχια).Ο μεταγωγέας περιστρέφεται καθώς περιστρέφεται ο άξονας.

 

Ο ένας μεταγωγέας συνδέεται με το ένα άκρο του πηνίου και το άλλο άκρο του πηνίου, και τρεις μεταγωγείς και τρία πηνία σχηματίζουν ένα σύνολο (δακτύλιο) ως δίκτυο κυκλώματος.

 

Δύο βούρτσες στερεώνονται στις 0° και 180° για επαφή με τον μεταγωγέα.Το εξωτερικό τροφοδοτικό DC συνδέεται με τη βούρτσα και το ρεύμα ρέει σύμφωνα με τη διαδρομή της βούρτσας → μεταγωγέας → πηνίο → βούρτσα.

 

Αρχή περιστροφής βουρτσισμένου κινητήρα

 

① Περιστρέψτε αριστερόστροφα από την αρχική κατάσταση

 

Το πηνίο Α είναι από πάνω, συνδέστε το τροφοδοτικό στη βούρτσα, αφήστε το αριστερό (+) και το δεξί (-).Ένα μεγάλο ρεύμα ρέει από την αριστερή βούρτσα στο πηνίο Α μέσω του μεταγωγέα.Αυτή είναι η δομή στην οποία το πάνω μέρος (εξωτερική πλευρά) του πηνίου Α γίνεται ο πόλος S.

 

Δεδομένου ότι το 1/2 του ρεύματος του πηνίου Α ρέει από την αριστερή βούρτσα προς το πηνίο Β και το πηνίο C στην αντίθετη κατεύθυνση από το πηνίο Α, οι εξωτερικές πλευρές του πηνίου Β και του πηνίου C γίνονται ασθενείς πόλοι Ν (που υποδεικνύονται με ελαφρώς μικρότερα γράμματα στο εικόνα) .

 

Τα μαγνητικά πεδία που δημιουργούνται σε αυτά τα πηνία και τα απωστικά και ελκυστικά αποτελέσματα των μαγνητών υποβάλλουν τα πηνία σε μια δύναμη περιστροφής αριστερόστροφα.

 

② Περιστρέψτε περαιτέρω αριστερόστροφα

 

Στη συνέχεια, υποτίθεται ότι η δεξιά βούρτσα είναι σε επαφή με τους δύο μεταγωγείς σε μια κατάσταση όπου το πηνίο Α περιστρέφεται αριστερόστροφα κατά 30°.

 

Το ρεύμα του πηνίου Α συνεχίζει να ρέει από την αριστερή βούρτσα στη δεξιά βούρτσα και το εξωτερικό του πηνίου διατηρεί τον πόλο S.

 

Το ίδιο ρεύμα με το πηνίο Α ρέει μέσω του πηνίου Β και το εξωτερικό του πηνίου Β γίνεται ο ισχυρότερος πόλος Ν.

 

Δεδομένου ότι και τα δύο άκρα του πηνίου C βραχυκυκλώνονται από τις βούρτσες, δεν ρέει ρεύμα και δεν δημιουργείται μαγνητικό πεδίο.

 

Ακόμη και σε αυτή την περίπτωση, παρατηρείται δύναμη περιστροφής αριστερόστροφα.

 

Από το ③ έως το ④, το πάνω πηνίο συνεχίζει να δέχεται δύναμη προς τα αριστερά και το κάτω πηνίο συνεχίζει να δέχεται δύναμη προς τα δεξιά και συνεχίζει να περιστρέφεται αριστερόστροφα

 

Όταν το πηνίο περιστρέφεται σε ③ και ④ κάθε 30°, όταν το πηνίο είναι τοποθετημένο πάνω από τον κεντρικό οριζόντιο άξονα, η εξωτερική πλευρά του πηνίου γίνεται ο πόλος S.όταν το πηνίο τοποθετηθεί κάτω, γίνεται ο Ν πόλος και αυτή η κίνηση επαναλαμβάνεται.

 

Με άλλα λόγια, το επάνω πηνίο πιέζεται επανειλημμένα προς τα αριστερά και το κάτω πηνίο εξαναγκάζεται επανειλημμένα προς τα δεξιά (και τα δύο αριστερόστροφα).Αυτό διατηρεί τον ρότορα να περιστρέφεται αριστερόστροφα όλη την ώρα.

 

Εάν συνδέσετε το ρεύμα στις αντίθετες βούρτσες αριστερά (-) και δεξιά (+), δημιουργούνται αντίθετα μαγνητικά πεδία στα πηνία, επομένως η δύναμη που ασκείται στα πηνία είναι επίσης προς την αντίθετη κατεύθυνση, στρέφοντας δεξιόστροφα.

 

Επιπλέον, όταν απενεργοποιείται η τροφοδοσία, ο ρότορας του βουρτσισμένου κινητήρα σταματά να περιστρέφεται επειδή δεν υπάρχει μαγνητικό πεδίο που να τον διατηρεί να περιστρέφεται.

 

Τριφασικός κινητήρας πλήρους κύματος χωρίς ψήκτρες

 

Εμφάνιση και δομή τριφασικού κινητήρα χωρίς ψήκτρες πλήρους κύματος

 

Το παρακάτω σχήμα δείχνει ένα παράδειγμα της εμφάνισης και της δομής ενός κινητήρα χωρίς ψήκτρες.

 

Στα αριστερά είναι ένα παράδειγμα κινητήρα ατράκτου που χρησιμοποιείται για την περιστροφή ενός οπτικού δίσκου σε μια συσκευή αναπαραγωγής οπτικού δίσκου.Συνολικά τριφασικά × 3 συνολικά 9 πηνία.Στα δεξιά είναι ένα παράδειγμα κινητήρα ατράκτου για μια συσκευή FDD, με συνολικά 12 πηνία (τριφασικά × 4).Το πηνίο στερεώνεται στην πλακέτα κυκλώματος και τυλίγεται γύρω από τον πυρήνα του σιδήρου.

 

Το τμήμα σε σχήμα δίσκου στα δεξιά του πηνίου είναι ο ρότορας μόνιμου μαγνήτη.Η περιφέρεια είναι ένας μόνιμος μαγνήτης, ο άξονας του ρότορα εισάγεται στο κεντρικό τμήμα του πηνίου και καλύπτει το τμήμα του πηνίου και ο μόνιμος μαγνήτης περιβάλλει την περιφέρεια του πηνίου.

 

Διάγραμμα εσωτερικής δομής και ισοδύναμο κύκλωμα σύνδεσης πηνίου τριφασικού κινητήρα χωρίς ψήκτρες πλήρους κύματος

 

Ακολουθεί ένα σχηματικό διάγραμμα της εσωτερικής δομής και ένα σχηματικό διάγραμμα του ισοδύναμου κυκλώματος της σύνδεσης πηνίου.

 

Αυτό το εσωτερικό διάγραμμα είναι ένα παράδειγμα ενός πολύ απλού κινητήρα 2 πόλων (2 μαγνήτες) με 3 θυρίδες (3 πηνία).Είναι παρόμοιο με μια δομή κινητήρα με βούρτσα με τον ίδιο αριθμό πόλων και σχισμών, αλλά η πλευρά του πηνίου είναι σταθερή και οι μαγνήτες μπορούν να περιστρέφονται.Φυσικά, χωρίς πινέλα.

Σε αυτή την περίπτωση, το πηνίο συνδέεται με Υ, χρησιμοποιώντας ένα στοιχείο ημιαγωγού για την παροχή ρεύματος στο πηνίο και η εισροή και η εκροή του ρεύματος ελέγχεται ανάλογα με τη θέση του περιστρεφόμενου μαγνήτη.Σε αυτό το παράδειγμα, ένα στοιχείο Hall χρησιμοποιείται για την ανίχνευση της θέσης του μαγνήτη.Το στοιχείο Hall διατάσσεται μεταξύ των πηνίων και η παραγόμενη τάση ανιχνεύεται με βάση την ισχύ του μαγνητικού πεδίου και χρησιμοποιείται ως πληροφορίες θέσης.Στην εικόνα του κινητήρα του άξονα FDD που δόθηκε προηγουμένως, μπορεί επίσης να φανεί ότι υπάρχει ένα στοιχείο Hall (πάνω από το πηνίο) για ανίχνευση θέσης μεταξύ του πηνίου και του πηνίου.

 

Τα στοιχεία Hall είναι πολύ γνωστοί μαγνητικοί αισθητήρες.Το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου μπορεί να μετατραπεί στο μέγεθος της τάσης και η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου μπορεί να εκφραστεί ως θετική ή αρνητική.Παρακάτω είναι ένα σχηματικό διάγραμμα που δείχνει το φαινόμενο Hall.

 

Τα στοιχεία του Hall εκμεταλλεύονται το φαινόμενο ότι «όταν ένα ρεύμα ΙΤο H ρέει μέσα από έναν ημιαγωγό και μια μαγνητική ροή Β διέρχεται κάθετα προς το ρεύμα, μια τάση VHπαράγεται στην κατεύθυνση κάθετη προς το ρεύμα και το μαγνητικό πεδίο", ο Αμερικανός φυσικός Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) ανακάλυψε αυτό το φαινόμενο και το ονόμασε "φαινόμενο Hall".Η προκύπτουσα τάση VHαντιπροσωπεύεται από τον ακόλουθο τύπο.

VH= (ΚH/ δ) · ΙH· Β ※ΚH: Συντελεστής Hall, d: πάχος επιφάνειας διείσδυσης μαγνητικής ροής

Όπως δείχνει ο τύπος, όσο υψηλότερο είναι το ρεύμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση.Αυτό το χαρακτηριστικό χρησιμοποιείται συχνά για την ανίχνευση της θέσης του ρότορα (μαγνήτης).

 

Αρχή περιστροφής τριφασικού κινητήρα χωρίς ψήκτρες πλήρους κύματος

 

Η αρχή περιστροφής του κινητήρα χωρίς ψήκτρες θα εξηγηθεί στα ακόλουθα βήματα ① έως ⑥.Για εύκολη κατανόηση, οι μόνιμοι μαγνήτες απλοποιούνται από κύκλους σε ορθογώνια εδώ.

 

 

Μεταξύ των τριφασικών πηνίων, υποτίθεται ότι το πηνίο 1 είναι στερεωμένο προς την κατεύθυνση της 12ης ώρας του ρολογιού, το πηνίο 2 είναι στερεωμένο στην κατεύθυνση της ώρας 4 του ρολογιού και το πηνίο 3 είναι στερεωμένο στην κατεύθυνση της 8 η ώρα του ρολογιού.Ας είναι ο πόλος Ν του μόνιμου μαγνήτη 2 πόλων στα αριστερά και ο πόλος S στα δεξιά και μπορεί να περιστραφεί.

 

Ένα ρεύμα Io ρέει στο πηνίο 1 για να δημιουργήσει ένα μαγνητικό πεδίο του S-πόλου έξω από το πηνίο.Το ρεύμα Io/2 ρέει από το πηνίο 2 και το πηνίο 3 για να δημιουργήσει ένα μαγνητικό πεδίο Ν-πόλου έξω από το πηνίο.

 

Όταν τα μαγνητικά πεδία του πηνίου 2 και του πηνίου 3 είναι διανυσματικά, δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο Ν-πόλου προς τα κάτω, το οποίο είναι 0,5 φορές το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται όταν το ρεύμα Io διέρχεται από ένα πηνίο και είναι 1,5 φορές μεγαλύτερο όταν προστίθεται στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου 1.Αυτό δημιουργεί ένα προκύπτον μαγνητικό πεδίο σε γωνία 90° ως προς τον μόνιμο μαγνήτη, έτσι ώστε να μπορεί να δημιουργηθεί μέγιστη ροπή, ο μόνιμος μαγνήτης περιστρέφεται δεξιόστροφα.

 

Όταν το ρεύμα του πηνίου 2 μειώνεται και το ρεύμα του πηνίου 3 αυξάνεται ανάλογα με τη θέση περιστροφής, το προκύπτον μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται επίσης δεξιόστροφα και ο μόνιμος μαγνήτης συνεχίζει επίσης να περιστρέφεται.

 

 

Στην κατάσταση περιστροφής κατά 30°, το ρεύμα Io ρέει στο πηνίο 1, το ρεύμα στο πηνίο 2 μηδενίζεται και το ρεύμα Io ρέει έξω από το πηνίο 3 .

 

Το εξωτερικό του πηνίου 1 γίνεται ο πόλος S και το εξωτερικό του πηνίου 3 γίνεται ο πόλος Ν.Όταν τα διανύσματα συνδυάζονται, το μαγνητικό πεδίο που προκύπτει είναι √3 (≈1,72) φορές το μαγνητικό πεδίο που παράγεται όταν το ρεύμα Io διέρχεται από ένα πηνίο.Αυτό παράγει επίσης ένα προκύπτον μαγνητικό πεδίο σε γωνία 90° ως προς το μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη και περιστρέφεται δεξιόστροφα.

 

Όταν το ρεύμα εισροής Io του πηνίου 1 μειώνεται σύμφωνα με τη θέση περιστροφής, το ρεύμα εισροής του πηνίου 2 αυξάνεται από το μηδέν και το ρεύμα εκροής του πηνίου 3 αυξάνεται σε Io, το προκύπτον μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται επίσης δεξιόστροφα, και ο μόνιμος μαγνήτης συνεχίζει επίσης να περιστρέφεται.

 

※ Υποθέτοντας ότι κάθε ρεύμα φάσης είναι μια ημιτονοειδής κυματομορφή, η τιμή του ρεύματος εδώ είναι Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Μέσω της διανυσματικής σύνθεσης του μαγνητικού πεδίου, το συνολικό μέγεθος μαγνητικού πεδίου προκύπτει ως ( √ 3⁄2)2× 2=1,5 φορές.Όταν κάθε ρεύμα φάσης είναι ένα ημιτονοειδές κύμα, ανεξάρτητα από τη θέση του μόνιμου μαγνήτη, το μέγεθος του διανυσματικού σύνθετου μαγνητικού πεδίου είναι 1,5 φορές μεγαλύτερο από το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από ένα πηνίο και το μαγνητικό πεδίο βρίσκεται σε γωνία 90° σε σχέση στο μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη.

 


 

Σε κατάσταση συνεχούς περιστροφής κατά 30°, το ρεύμα Io/2 ρέει στο πηνίο 1, το ρεύμα Io/2 ρέει στο πηνίο 2 και το ρεύμα Io ρέει έξω από το πηνίο 3 .

 

Το εξωτερικό του πηνίου 1 γίνεται ο πόλος S, το εξωτερικό του πηνίου 2 γίνεται επίσης ο πόλος S και το εξωτερικό του πηνίου 3 γίνεται ο πόλος Ν.Όταν τα διανύσματα συνδυάζονται, το μαγνητικό πεδίο που προκύπτει είναι 1,5 φορές το μαγνητικό πεδίο που παράγεται όταν ένα ρεύμα Io ρέει μέσα από ένα πηνίο (ίδιο με το ①).Και εδώ, ένα προκύπτον μαγνητικό πεδίο δημιουργείται υπό γωνία 90° σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη και περιστρέφεται δεξιόστροφα.

 

④~⑥

 

Περιστρέψτε με τον ίδιο τρόπο όπως το ① στο ③.

 

Με αυτόν τον τρόπο, εάν το ρεύμα που ρέει στο πηνίο αλλάζει συνεχώς με τη σειρά ανάλογα με τη θέση του μόνιμου μαγνήτη, ο μόνιμος μαγνήτης θα περιστρέφεται σε μια σταθερή κατεύθυνση.Ομοίως, εάν αντιστρέψετε τη ροή του ρεύματος και αντιστρέψετε το προκύπτον μαγνητικό πεδίο, θα περιστραφεί αριστερόστροφα.

 

Το παρακάτω σχήμα δείχνει συνεχώς το ρεύμα κάθε πηνίου σε κάθε βήμα ① έως ⑥ παραπάνω.Μέσα από την παραπάνω εισαγωγή, θα πρέπει να είναι δυνατή η κατανόηση της σχέσης μεταξύ της αλλαγής ρεύματος και της περιστροφής.

 

βηματικός κινητήρας

 

Ένας βηματικός κινητήρας είναι ένας κινητήρας που μπορεί να ελέγξει με ακρίβεια τη γωνία περιστροφής και την ταχύτητα σε συγχρονισμό με ένα παλμικό σήμα.Ο βηματικός κινητήρας ονομάζεται επίσης "παλμικός κινητήρας".Επειδή οι βηματικοί κινητήρες μπορούν να επιτύχουν ακριβή τοποθέτηση μόνο μέσω ελέγχου ανοιχτού βρόχου χωρίς τη χρήση αισθητήρων θέσης, χρησιμοποιούνται ευρέως σε εξοπλισμό που απαιτεί τοποθέτηση.

 

Δομή βηματικού κινητήρα (διφασικός διπολικός)

 

Τα παρακάτω σχήματα από αριστερά προς τα δεξιά είναι ένα παράδειγμα της εμφάνισης του βηματικού κινητήρα, ένα σχηματικό διάγραμμα της εσωτερικής δομής και ένα σχηματικό διάγραμμα της ιδέας της δομής.

 

Στο παράδειγμα εμφάνισης, δίνεται η εμφάνιση βηματικού κινητήρα τύπου HB (Hybrid) και τύπου PM (Permanent Magnet).Το διάγραμμα δομής στη μέση δείχνει επίσης τη δομή του τύπου HB και του τύπου PM.

 

Ένας βηματικός κινητήρας είναι μια δομή στην οποία το πηνίο είναι στερεωμένο και ο μόνιμος μαγνήτης περιστρέφεται.Το εννοιολογικό διάγραμμα της εσωτερικής δομής ενός βηματικού κινητήρα στα δεξιά είναι ένα παράδειγμα κινητήρα PM που χρησιμοποιεί διφασικά (δύο σετ) πηνίων.Στο παράδειγμα της βασικής δομής του βηματικού κινητήρα, τα πηνία είναι διατεταγμένα στο εξωτερικό και οι μόνιμοι μαγνήτες είναι τοποθετημένοι στο εσωτερικό.Εκτός από τα διφασικά πηνία, υπάρχουν τριφασικοί και πενταφασικοί τύποι με περισσότερες φάσεις.

 

Ορισμένοι βηματικοί κινητήρες έχουν άλλες διαφορετικές δομές, αλλά η βασική δομή του βηματικού κινητήρα δίνεται σε αυτό το άρθρο για να διευκολυνθεί η εισαγωγή της αρχής λειτουργίας του.Μέσα από αυτό το άρθρο, ελπίζω να καταλάβω ότι ο βηματικός κινητήρας υιοθετεί βασικά τη δομή του σταθερού πηνίου και του περιστρεφόμενου μόνιμου μαγνήτη.

 

Βασική αρχή λειτουργίας βηματικού κινητήρα (μονοφασική διέγερση)

 

Το παρακάτω σχήμα χρησιμοποιείται για την εισαγωγή της βασικής αρχής λειτουργίας ενός βηματικού κινητήρα.Αυτό είναι ένα παράδειγμα διέγερσης για κάθε φάση (σύνολο πηνίων) του διπολικού πηνίου δύο φάσεων παραπάνω.Η υπόθεση αυτού του διαγράμματος είναι ότι η κατάσταση αλλάζει από ① σε ④.Το πηνίο αποτελείται από Coil 1 και Coil 2, αντίστοιχα.Επιπλέον, τα τρέχοντα βέλη δείχνουν την τρέχουσα κατεύθυνση ροής.

 

  • Το ρεύμα εισρέει από την αριστερή πλευρά του πηνίου 1 και ρέει έξω από τη δεξιά πλευρά του πηνίου 1 .
  • Μην αφήνετε το ρεύμα να διαρρέει το πηνίο 2.
  • Αυτή τη στιγμή, η εσωτερική πλευρά του αριστερού πηνίου 1 γίνεται Ν και η εσωτερική πλευρά του δεξιού πηνίου 1 γίνεται S.
  • Επομένως, ο μόνιμος μαγνήτης στη μέση έλκεται από το μαγνητικό πεδίο του πηνίου 1, γίνεται η κατάσταση του αριστερού S και του δεξιού N και σταματά.

  • Το ρεύμα του πηνίου 1 διακόπτεται και το ρεύμα ρέει από την επάνω πλευρά του πηνίου 2 και ρέει έξω από την κάτω πλευρά του πηνίου 2.
  • Η εσωτερική πλευρά του άνω πηνίου 2 γίνεται Ν και η εσωτερική πλευρά του κάτω πηνίου 2 γίνεται S.
  • Ο μόνιμος μαγνήτης έλκεται από το μαγνητικό του πεδίο και σταματά περιστρέφοντας κατά 90° δεξιόστροφα.

  • Το ρεύμα του πηνίου 2 διακόπτεται και το ρεύμα ρέει από τη δεξιά πλευρά του πηνίου 1 και ρέει έξω από την αριστερή πλευρά του πηνίου 1.
  • Η εσωτερική πλευρά του αριστερού πηνίου 1 γίνεται S και η εσωτερική πλευρά του δεξιού πηνίου 1 γίνεται N.
  • Ο μόνιμος μαγνήτης έλκεται από το μαγνητικό του πεδίο και σταματά γυρίζοντας δεξιόστροφα άλλες 90°.

  • Το ρεύμα του πηνίου 1 διακόπτεται και το ρεύμα ρέει από την κάτω πλευρά του πηνίου 2 και ρέει έξω από την επάνω πλευρά του πηνίου 2.
  • Η εσωτερική πλευρά του άνω πηνίου 2 γίνεται S και η εσωτερική πλευρά του κάτω πηνίου 2 γίνεται Ν.
  • Ο μόνιμος μαγνήτης έλκεται από το μαγνητικό του πεδίο και σταματά γυρίζοντας δεξιόστροφα άλλες 90°.

 

Ο βηματικός κινητήρας μπορεί να περιστραφεί αλλάζοντας το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο με τη σειρά από ① έως ④ παραπάνω από το ηλεκτρονικό κύκλωμα.Σε αυτό το παράδειγμα, κάθε ενέργεια διακόπτη περιστρέφει τον βηματικό κινητήρα κατά 90°.Επιπλέον, όταν το ρεύμα ρέει συνεχώς μέσα από ένα συγκεκριμένο πηνίο, η κατάσταση διακοπής μπορεί να διατηρηθεί και ο βηματικός κινητήρας έχει ροπή συγκράτησης.Παρεμπιπτόντως, αν αντιστρέψετε τη σειρά του ρεύματος που ρέει μέσα από τα πηνία, μπορείτε να κάνετε τον βηματικό κινητήρα να περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ώρα δημοσίευσης: Ιουλ-09-2022