miten tasavirtamoottori toimii: Sovellukset, valintakriteerit ja käytännön ohjeet

Pöytäsi jäähdyttävästä tuulettimesta työpajassa pyörivään poraan, pienet sähkökoneet toimivat hiljaa ympärillämme, ja useimmilla niistä on sama sykkivä sydän: tasavirtamoottori. Mikrotasavirtamoottoreiden valmistajana vuodesta 1988 lähtien olemme rakentaneet näitä kompakteja komponentteja kodinkoneisiin, sähkötyökaluihin, autonosiin ja teollisuuslaitteisiin yli kolme vuosikymmentä. Tässä oppaassa selitämme DC-moottorin toimintatavan selkeällä kielellä ja käytännön näkemyksen avulla, joka syntyy miljoonien yksiköiden valmistamisesta vuosittain.

Mikä on tasavirtamoottori?

Tasavirtamoottori on laite, joka muuntaa tasavirran sähköenergian mekaaniseksi pyörimiseksi. Sen taustalla oleva fysiikka ulottuu lähes kahdensadan vuoden taakse: kun sähkövirta kulkee magneettikentän sisällä olevan johtimen läpi, tähän johtimeen vaikuttaa voima. Kierrä johdin kelaksi, asenna se akselille ja voima muuttuu pyöriväksi liikkeeksi. Se, mikä tekee tasavirtamoottoreista niin laajan käytetyn, on niiden suoraviivainen käyttäytyminen. Käytä tehoa ja akseli pyörii; käännä napaisuus ja se pyörii toiseen suuntaan; säädä jännite ja nopeus seuraa sitä. Tämä yksinkertaisuus ja ohjattavuus selittävät, miksi mikro-DC-moottorit, kompakteista 300-sarjan rungoista suurempiin 900-sarjan malleihin, ovat edelleen oletusvalinta pienille laitteille.

Tasavirtamoottorin pääosat

Työprosessin ymmärtäminen on paljon helpompaa, kun tietää komponentit, jotka mahdollistavat pyörimisen:

• Staattori: moottorin kiinteä osa, joka on yleensä rakennettu kestomagneeteilla mikrotasavirtamoottoreissa ja joka tarjoaa jatkuvan magneettikentän.
• Roottori (ankkuri): pyörivä osa, joka on valmistettu lankakäämeistä, jotka on kiedottu laminoidun rautasydämen ympärille ja kiinnitetty lähtöakseliin.
• Kommutaattori: roottorin akselissa segmentoitu kupariholkki, joka kääntää virran suunnan käämeissä roottorin kääntyessä.
• Harjat: jousikuormitetut hiilikoskettimet, jotka painavat kommutaattoria ja kuljettavat virran virtalähteestä pyörivään roottoriin.
• Akseli ja laakerit: osat, jotka siirtävät vääntömomentin kuormaan ja pitävät pyörimisen tasaisena ja vakaana.

Pienissä harjatuissa moottoreissa staattori on yleensä valmistettu kestomagneeteista eikä kierretyistä kenttäkäämeistä, mikä pitää moottorin kevyenä, tehokkaana ja kustannustehokkaana. Pölynimureiden RS390-moottorimme on tyypillinen esimerkki tästä kestomagneettirakenteesta, joka tarjoaa vahvan imutehon kompaktissa rungossa.

Kuinka tasavirtamoottori toimii? Askel askeleelta

Kun komponentit ovat selkeitä, seurataan virtaa käynnissä olevan moottorin läpi:

1. Virta tulee käämiin. Virtalähde työntää tasavirtaa harjojen läpi kommutaattoriin ja roottorin kelakäämiin.
2. Magneettikentät ovat vuorovaikutuksessa. Virtautunut kela sijaitsee staattorin magneettikentän sisällä ja vuorovaikutus tuottaa voiman kelan molemmille puolille vastakkaisiin suuntiin.
3. Vääntömomentti syntyy. Koska nämä vastakkaiset voimat vaikuttavat molemmilla puolilla akselia, ne synnyttävät vääntövoiman, joka tunnetaan nimellä vääntömomentti, joka käynnistää roottorin pyörimisen.
4. Kommutaattori vaihtaa virran. Kun roottori pyörii, kommutaattorisegmentit ohittavat harjat ja kääntävät virran suunnan kelassa puolen kierroksen välein.
5. Kierto muuttuu jatkuvaksi. Koska virta kytkeytyy täsmälleen oikealla hetkellä, magneettinen voima työntää roottoria samaan suuntaan ja akseli pyörii tasaisesti niin kauan kuin tehoa käytetään.

Liikkeen takana oleva voima

Yksinkertainen tapa kuvitella vaikutus on kuvitella kaksi magneettia vastakkain ja niiden välissä virtaa johtava johto. Johtoa työntää sen oman magneettikentän ja magneettikentän välinen vuorovaikutus, ja työntösuunta noudattaa Flemingin vasemman käden sääntöä. Moottorissa tämä työntö vaikuttaa jokaiseen ankkurikäämin kierrokseen kerralla, ja tuloksena on tasainen, käyttökelpoinen vääntömomentti akselilla.

Miksi kommutaattorilla on väliä

Ilman kommutointia kela yksinkertaisesti pyörisi, kunnes sen oma magneettikenttä on linjassa staattorin kentän kanssa ja pysähtyisi sitten. Kommutaattori toimii mekaanisena kytkimenä kääntäen virran suuntaa juuri silloin, kun roottori ohittaa puolivälin. Tämä jatkuva kääntäminen pitää kelan toista puolta jatkuvasti työnnettynä eteenpäin, mikä muuttaa lyhyen voimanpotkun jatkuvaksi pyörimiseksi.

Mikä ohjaa nopeutta ja vääntömomenttia?

Käytännössä muutama keskeinen muuttuja määrää, kuinka tasavirtamoottori käyttäytyy laitteesi sisällä. Jännite asettaa perusnopeuden: nosta sitä ja moottori pyörii nopeammin, laske sitä ja moottori hidastuu. Virta heijastaa työmäärää: mitä kovemmin moottori toimii, sitä enemmän virtaa se käyttää, ja tämä virta muuttuu suoraan ulostulomomentiksi. Mekaaninen rakenne, mukaan lukien magneettipiiri ja mahdollinen vaihteisto, muokkaa sitten sitä, kuinka nopeus ja vääntömomentti lopulta tasapainotetaan akselilla.

Kun sovellus tarvitsee suurta vääntömomenttia alhaisella nopeudella, moottoriin lisätään yleensä vaihteisto. Vaihteistomoottorit yhdistävät DC-moottorin alennusvaihdesarjaan, jolloin pyörimisnopeus vaihdetaan ulostulomomentille, mikä on juuri sitä, mitä sähköinen ruuvimeisseli tarvitsee kiertääkseen ruuvia lujasti ilman pysähtymistä.

Räätälöidyt pienten vaihdemoottorien valmistajat Hongyang tarjoaa räätälöityjä ratkaisuja vaihteistoille ja vaihdemoottoreille, jotka kattavat ulostuloakselin asennon, alennussuhteen, moottorin nopeuden, moottorin vääntömomentin ja muut parametrit. T... Näytä tuote →

Harjattu vs. harjaton: kaksi tapaa rakentaa tasavirtamoottori

Kaikki tähän mennessä kuvattu koskee klassista harjattua DC-moottoria, jossa harjat ja kommutaattori hoitavat kytkennän mekaanisesti. Harjattomassa tasavirtamoottorissa on erilainen lähestymistapa: käämit ovat staattorissa, kestomagneetit roottorissa ja elektroninen ohjain vaihtaa virtaa vaiheiden välillä. Kuluvien osien poistaminen antaa harjattomille malleille pidemmän käyttöiän, suuremman tehokkuuden ja hiljaisemman toiminnan, minkä vuoksi droonit ja tarkkuuslaitteet suosivat niitä yhä enemmän. Kompromissi on, että harjatonta moottoria ei voida yksinkertaisesti kytkeä akkuun; se tarvitsee ohjainpiirin toimiakseen.

Toimialalla tämä muutos on helppo havaita. Kuten keskustelimme artikkelimme siitä, miksi harjattuja tasavirtamoottoreita vaihdetaan vähitellen , molemmilla tekniikoilla on edelleen paikkansa, ja oikea valinta riippuu kustannustavoitteista, käyttöiän odotuksista ja ohjausvaatimuksista. Etenkin kevyissä ja nopeissa lentotasoissa harjattomia malleja on vaikea lyödä.

Missä DC-moottoreita käytetään joka päivä

Kun ymmärrät toimintaperiaatteen, alat huomata tasavirtamoottoreita kaikkialla. Kotona he käyttävät pölynimureita, kahvinkeittimiä, hiustenkuivaajia, sähkötuulettimia ja moottoroituja verhoja. Toimistossa ne käyttävät paperisilppureita, tulostimia ja sähköisiä kynänteroittimia. Ulkona he käyttävät ruohonleikkureita, pensasleikkureita ja lehtipuhaltimia, kun taas ajoneuvoissa he nostavat ikkunoita, lukitsevat ovia ja säätävät istuimia. Tehdaskerroksessa siirretään robottikäsiä, lajitellaan paketteja ja jaetaan tuotteita myyntiautomaateista. Olemme koonneet nämä käyttötapaukset hakemussivumme , jossa näet kuinka eri moottorikoot ja tekniset tiedot sovitetaan eri laitteisiin.

Oikean tasavirtamoottorin valitseminen tuotteellesi

Insinööreille ja ostajille DC-moottorin toiminnan ymmärtäminen on ensimmäinen askel oikean moottorin valinnassa. Aloita määrittelemällä syöttöjännite, vaadittu vääntömomentti ja nopeus, sallittu koko, melurajat ja odotettu käyttöikä ja sovita sitten nämä vaatimukset sopivaan moottoriperheeseen. Vuodesta 1988 lähtien olemme kasvaneet Yuyaon ensimmäisestä mikromoottoritehtaasta valmistajaksi, jolla on yli 10 tuotantolinjaa ja yli 10 miljoonan yksikön vuotuinen kapasiteetti. Se tarjoaa harjattuja DC-moottoreita sarjasta 300-900, harjattomia moottoreita ja vaihdemoottoreita, jotka kaikki on valmistettu ISO 9001- ja REACH-sertifioidun laadunhallinnan ja compliance-standardin mukaisesti. Jos olet kehittämässä tuotetta, joka tarvitsee kompaktia pyörimisvoimaa, insinööritiimimme auttaa mielellään oikean moottorin valinnassa tai mukauttamisessa, ja voit pyytää ilmaisen tarjouksen milloin tahansa.