Case a metade do consumo de enerxía mundial consomen os motores, polo que a alta eficiencia dos motores chámase a medida máis eficaz para resolver os problemas enerxéticos do mundo.
En xeral, refírese á transformación da forza xerada pola corrente que flúe no campo magnético en acción rotatoria e, en sentido amplo, tamén inclúe a acción lineal.Segundo o tipo de fonte de alimentación impulsada polo motor, pódese dividir en motor DC e motor AC.Segundo o principio de rotación do motor, pódese dividir aproximadamente nas seguintes categorías.(excepto motores especiais)
Motor AC AC Motor cepillado: o motor cepillado amplamente utilizado chámase xeralmente motor DC.Un electrodo chamado "cepillo" (lado do estator) e un "conmutador" (lado da armadura) son secuencialmente contactados para cambiar a corrente, realizando así unha acción de rotación.Motor DC sen escobillas: non precisa escobillas nin conmutadores, pero utiliza funcións de conmutación como transistores para cambiar a corrente e realizar a rotación.Motor paso a paso: este motor funciona de forma sincronizada coa potencia de pulso, polo que tamén se lle chama motor de pulso.A súa característica é que pode realizar facilmente unha operación de posicionamento preciso.Motor asíncrono: a corrente alterna fai que o estator produza un campo magnético xiratorio, o que fai que o rotor produza corrente inducida e xire baixo a súa interacción.Motor AC (corrente alterna) Motor síncrono: a corrente alterna crea un campo magnético xiratorio, e o rotor con polos magnéticos xira debido á atracción.A taxa de rotación está sincronizada coa frecuencia de potencia.
Sobre corrente, campo magnético e forza En primeiro lugar, para facilitar a seguinte explicación do principio do motor, repasemos as leis/regras básicas sobre corrente, campo magnético e forza.Aínda que hai unha sensación de nostalxia, é fácil esquecer este coñecemento se non usas con frecuencia compoñentes magnéticos.
Como xira o motor?1) o motor xira coa axuda de imáns e forza magnética.Ao redor dun imán permanente cun eixe xiratorio, ① xira o imán (para xerar un campo magnético xiratorio), ② segundo o principio de que os diferentes polos do polo N e do polo S se atraen e o mesmo nivel repelen, ③ o imán cun o eixe xiratorio xirará.
A corrente que circula polo fío provoca un campo magnético rotativo (forza magnética) ao seu redor, polo que o imán xira, que en realidade é o mesmo estado de acción que este.
Ademais, cando o fío se enrola nunha bobina, a forza magnética sintetízase, formando un gran fluxo de campo magnético (fluxo magnético), dando lugar a un polo N e un polo S.Ademais, ao inserir o núcleo de ferro no condutor en forma de bobina, as liñas do campo magnético fanse fáciles de atravesar e poden xerar unha forza magnética máis forte.2) Motor xiratorio real Aquí, como método práctico de xirar máquina eléctrica, introdúcese o método de fabricación de campo magnético xiratorio mediante CA trifásica e bobina.(A CA trifásica é un sinal de CA cun intervalo de fase de 120.) As bobinas enroladas ao redor do núcleo de ferro divídense en tres fases, e as bobinas de fase U, as bobinas de fase V e as bobinas de fase W están dispostas a intervalos de 120. As bobinas con alta tensión xeran N polos, e as bobinas con baixa tensión xeran S polos.Cada fase cambia segundo unha onda sinusoidal, polo que cambiará a polaridade (polo N, polo S) xerada por cada bobina e o seu campo magnético (forza magnética).Neste momento, basta con mirar as bobinas que xeran N polos e cámbialas por orde de bobina de fase U →Bobina de fase V →Bobina de fase W →Bobina de fase U, rotando así.Estrutura do motor pequeno A seguinte figura mostra a estrutura xeral e a comparación do motor paso a paso, o motor DC escovado e o motor DC sen escobillas.Os compoñentes básicos destes motores son principalmente bobinas, imáns e rotores.Ademais, debido aos diferentes tipos, divídense en tipo fixo de bobina e tipo fixo de imán.
Aquí, o imán do motor de CC do cepillo está fixado no exterior e a bobina xira no interior.O cepillo e o conmutador son os encargados de subministrar enerxía á bobina e cambiar a dirección da corrente.Aquí, a bobina do motor sen escobillas está fixada por fóra e o imán xira por dentro.Debido aos diferentes tipos de motores, as súas estruturas son diferentes aínda que os compoñentes básicos sexan os mesmos.Explicarase detalladamente en cada parte.Motor con escobillas Estrutura do motor con escobillas A continuación móstrase a aparencia do motor de corrente continua con escobillas que se usa a miúdo no modelo e o diagrama esquemático do motor normal de dous polos (dous imáns) de tres ranuras (tres bobinas).Quizais moitas persoas teñan a experiencia de desmontar o motor e sacar o imán.Pódese ver que o imán permanente do motor de CC do cepillo está fixo e que a bobina do motor de CC do cepillo pode xirar ao redor do centro interno.O lado fixo chámase "estator" e o lado xiratorio denomínase "rotor".
Principio de rotación do motor do cepillo ① Xire en sentido contrario ás agullas do reloxo desde o estado inicial A bobina A está na parte superior, conectando a fonte de alimentación ao cepillo, e deixe que o lado esquerdo sexa (+) e o lado dereito (-).Unha gran corrente flúe dende o cepillo esquerdo ata a bobina A a través do conmutador.Esta é unha estrutura na que a parte superior (exterior) da bobina A convértese no polo S.Dado que 1/2 da corrente da bobina A flúe desde o cepillo esquerdo á bobina B e a bobina C na dirección oposta á bobina A, os lados exteriores da bobina B e da bobina C convértense en polos N débiles (indicado por letras lixeiramente máis pequenas no figura).O campo magnético xerado nestas bobinas e a repulsión e atracción dos imáns fan que as bobinas xiren no sentido antihorario.② máis rotación no sentido antihorario.A continuación, suponse que a escobilla dereita está en contacto con dous conmutadores no estado en que a bobina A xira 30 graos no sentido antihorario.A corrente da bobina A flúe continuamente dende a xesta esquerda cara a dereita, e o lado exterior da bobina mantén o polo S.A mesma corrente que a bobina A flúe pola bobina B, e o exterior da bobina B convértese nun polo N máis forte.Dado que os dous extremos da bobina C están curtocircuitados por escobillas, non circula ningunha corrente nin se xera campo magnético.Incluso neste caso, estará sometido á forza de rotación en sentido antihorario.De ③ a ④, a bobina superior recibe continuamente a forza que se move cara á esquerda, e a bobina inferior recibe continuamente a forza que se move cara á dereita e segue xirando no sentido antihorario.Cando a bobina xira a ③ e ④ cada 30 graos, cando a bobina está situada por riba do eixe horizontal central, o lado exterior da bobina convértese en polo S;Cando a bobina está situada debaixo, convértese en polo N, e este movemento repítese.Noutras palabras, a bobina superior está sometida repetidamente a unha forza que se move cara á esquerda, e a bobina inferior está sometida repetidamente a unha forza que se move cara á dereita (ambas en sentido antihorario).Isto fai que o rotor xire sempre no sentido antihorario.Se a fonte de alimentación está conectada ao pincel esquerdo (-) e ao pincel dereito (+) opostos, xerarase un campo magnético con direccións opostas na bobina, polo que a dirección da forza aplicada á bobina tamén é oposta, xirando no sentido das agullas do reloxo. .Ademais, cando se desconecta a fonte de alimentación, o rotor do motor do cepillo deixará de xirar porque non hai campo magnético que o manteña xirando.Motor trifásico sen escobillas de onda completa Aspecto e estrutura do motor trifásico sen escobillas de onda completa
Diagrama da estrutura interna e circuíto equivalente da conexión da bobina do motor trifásico sen escobillas de onda completa A continuación móstrase o diagrama esquemático da estrutura interna e o diagrama do circuíto equivalente da conexión da bobina.O diagrama da estrutura interna é un exemplo sinxelo dun motor de 2 polos (2 imáns) e 3 ranuras (3 bobinas).É semellante á estrutura do motor do cepillo co mesmo número de polos e ranuras, pero o lado da bobina está fixo e o imán pode xirar.Por suposto, non hai pincel.Neste caso, a bobina adopta o método de conexión Y, e o elemento semicondutor úsase para subministrar corrente á bobina, e a entrada e saída de corrente contrólanse segundo a posición do imán xiratorio.Neste exemplo, úsase un elemento Hall para detectar a posición do imán.O elemento Hall está disposto entre as bobinas e detecta a tensión xerada segundo a intensidade do campo magnético e utilízaa como información de posición.Na imaxe do motor de eixo FDD dada anteriormente, tamén se pode ver que hai un elemento Hall (enriba da bobina) entre a bobina e a bobina para detectar a posición.O elemento Hall é un coñecido sensor magnético.A magnitude do campo magnético pódese converter na magnitude da tensión, e a dirección do campo magnético pódese representar en positivo e negativo.
Principio de rotación do motor sen escobillas trifásico de onda completa A continuación, explicarase o principio de rotación do motor sen escobillas segundo os pasos ① ~ ⑥.Para facilitar a comprensión, o imán permanente simplifícase aquí de circular a rectangular.① Na bobina trifásica, deixe que a bobina 1 se fixe na dirección das 12 en punto do reloxo, a bobina 2 fíxase na dirección das 4 en punto do reloxo e a bobina 3 se fixa nas 8. dirección do reloxo.Deixa que o polo N do imán permanente de 2 polos estea á esquerda e o polo S á dereita, e pode xirar.Unha corrente Io flúe na bobina 1 para xerar un campo magnético de polo S fóra da bobina.A corrente Io/2 flúe da bobina 2 e da bobina 3 para xerar un campo magnético de polo N fóra da bobina.Cando os campos magnéticos da bobina 2 e da bobina 3 son sintetizados vectorialmente, xérase un campo magnético de polo N cara abaixo, que é 0,5 veces o tamaño do campo magnético xerado cando a corrente Io pasa por unha bobina, e cando se engade ao magnético. campo da bobina 1, pasa a ser 1,5 veces.Isto producirá un campo magnético composto cun ángulo de 90 en relación ao imán permanente, polo que se pode xerar o par máximo e o imán permanente xira no sentido das agullas do reloxo.Cando a corrente da bobina 2 se reduce e a corrente da bobina 3 aumenta segundo a posición de rotación, o campo magnético resultante tamén xira no sentido das agullas do reloxo e o imán permanente tamén continúa xirando.② Cando se xira 30 graos, a corrente Io flúe cara á bobina 1, polo que a corrente na bobina 2 é cero e a corrente Io sae da bobina 3. O lado exterior da bobina 1 convértese nun polo S, e o lado exterior da bobina 3 convértese nun polo N.Cando se combinan os vectores, o campo magnético xerado é √3(≈1,72) veces o que se xera cando a corrente Io pasa por unha bobina.Isto tamén producirá un campo magnético resultante nun ángulo de 90 con respecto ao campo magnético do imán permanente, e xirará no sentido das agullas do reloxo.Cando a corrente de entrada Io da bobina 1 se reduce segundo a posición de rotación, a corrente de entrada da bobina 2 aumenta desde cero e a corrente de saída da bobina 3 aumenta a Io, o campo magnético resultante tamén xira no sentido horario, e o imán permanente segue xirando.Asumindo que cada corrente de fase é sinusoidal, o valor da corrente aquí é io× sen (π 3) = io× √ 32. A través da síntese vectorial do campo magnético, o campo magnético total é (√ 32) 2× 2 = 1,5 veces o campo magnético xerado por unha bobina.※.Cando cada corrente de fase é de onda sinusoidal, non importa onde estea situado o imán permanente, a magnitude do campo magnético composto vectorial é 1,5 veces o campo magnético xerado por unha bobina, e o campo magnético forma un ángulo de 90 graos con respecto a o campo magnético do imán permanente.③ No estado de continuar xirando 30 graos, a corrente Io/2 flúe á bobina 1, a corrente Io/2 flúe á bobina 2 e a corrente Io sae da bobina 3. O lado exterior da bobina 1 convértese no polo S. , o lado exterior da bobina 2 convértese no polo S, e o lado exterior da bobina 3 convértese no polo N.Cando se combinan os vectores, o campo magnético xerado é 1,5 veces o xerado cando a corrente Io flúe por unha bobina (o mesmo que ①).Aquí, un campo magnético sintético cun ángulo de 90 graos en relación ao campo magnético do imán permanente tamén se xerará e xirarase no sentido das agullas do reloxo.④～⑥ Xire do mesmo xeito que ① ~ ③.Deste xeito, se a corrente que flúe na bobina cambia continuamente segundo a posición do imán permanente, o imán permanente xirará nunha dirección fixa.Do mesmo xeito, se a corrente flúe na dirección oposta e o campo magnético sintético se inverte, xirará no sentido antihorario.A seguinte figura mostra a corrente de cada bobina en cada paso de ① a ⑥.A través da introdución anterior, deberíamos ser capaces de comprender a relación entre o cambio actual e a rotación.motor paso a paso O motor paso a paso é un tipo de motor que pode controlar o ángulo de rotación e a velocidade de forma sincronizada e precisa co sinal de pulso.O motor paso a paso tamén se denomina "motor de pulso".O motor paso a paso utilízase amplamente nos equipos que precisan posicionamento porque só pode realizar un posicionamento preciso mediante o control de lazo aberto sen utilizar o sensor de posición.Estrutura do motor paso a paso (bipolar bifásico) Nos exemplos de aparencia, indícanse as aparencias dos motores paso a paso HB (híbrido) e PM (imán permanente).O diagrama de estrutura do medio tamén mostra a estrutura de HB e PM.O motor paso a paso é unha estrutura con bobina fixa e imán permanente xiratorio.O diagrama conceptual da estrutura interna do motor paso a paso á dereita é un exemplo de motor PM que utiliza bobinas de dúas fases (dous grupos).No exemplo de estrutura básica do motor paso a paso, a bobina está disposta no exterior e o imán permanente está disposto no interior.Ademais de dúas fases, hai moitos tipos de bobinas con tres fases e cinco fases iguais.Algúns motores paso a paso teñen outras estruturas diferentes, pero para introducir os seus principios de funcionamento, este artigo ofrece a estrutura básica dos motores paso a paso.A través deste artigo, espero entender que o motor paso a paso adopta basicamente a estrutura da fixación da bobina e a rotación do imán permanente.Principio básico de funcionamento do motor paso a paso (excitación monofásica) A continuación se utiliza para introducir o principio básico de funcionamento do motor paso a paso.① A corrente entra polo lado esquerdo da bobina 1 e sae polo lado dereito da bobina 1. Non deixe que a corrente fluya pola bobina 2. Neste momento, o interior da bobina esquerda 1 convértese en N e o interior da bobina 1. a bobina dereita 1 convértese en S.. Polo tanto, o imán permanente medio é atraído polo campo magnético da bobina 1, e detense no estado do lado esquerdo S e do lado dereito N.. ② Detén a corrente na bobina 1, de xeito que a corrente entra dende o lado superior da bobina 2 e sae do lado inferior da bobina 2. O lado interior da bobina superior 2 pasa a ser N e o lado interior da bobina inferior 2 pasa a ser S.. O imán permanente é atraído polo seu campo magnético e deixa de xirar 90 no sentido horario.③ Detén a corrente na bobina 2, para que a corrente ingrese polo lado dereito da bobina 1 e saia do lado esquerdo da bobina 1. O interior da bobina esquerda 1 convértese en S e o interior da bobina dereita 1. pasa a ser N.. O imán permanente é atraído polo seu campo magnético, e xira no sentido das agullas do reloxo durante outros 90 graos para parar.④ Detén a corrente na bobina 1, de xeito que a corrente entra dende o lado inferior da bobina 2 e sae do lado superior da bobina 2. O interior da bobina superior 2 convértese en S, e o interior da bobina 2. a bobina inferior 2 pasa a ser N.. O imán permanente é atraído polo seu campo magnético, e xira no sentido das agullas do reloxo durante outros 90 graos para deterse.O motor paso a paso pódese xirar cambiando a corrente que circula pola bobina na orde anterior de ① a ④ a través do circuíto electrónico.Neste exemplo, cada acción do interruptor xirará o motor paso a paso uns 90. Ademais, cando a corrente flúe continuamente por unha determinada bobina, pode manter o estado de parada e facer que o motor paso a paso teña o par de retención.Por certo, se a corrente que flúe pola bobina é invertida, o motor paso a paso pódese xirar na dirección oposta.
