Gairebé la meitat del consum d'energia del món el consumeixen els motors, de manera que l'alta eficiència dels motors s'anomena la mesura més eficaç per resoldre els problemes energètics del món.
En termes generals, es refereix a la transformació de la força generada pel corrent que flueix en el camp magnètic en acció rotatòria i, en sentit ampli, també inclou l'acció lineal.Segons el tipus de font d'alimentació impulsada pel motor, es pot dividir en motor de corrent continu i motor de corrent alterna.Segons el principi de rotació del motor, es pot dividir aproximadament en les categories següents.(excepte motors especials)
Motor AC AC Motor raspallat: el motor raspallat àmpliament utilitzat s'anomena generalment motor DC.Un elèctrode anomenat "raspall" (costat de l'estator) i un "commutador" (costat de l'armadura) es posen en contacte seqüencialment per canviar el corrent, realitzant així una acció de rotació.Motor DC sense escombretes: no necessita raspalls ni commutadors, però utilitza funcions de commutació com els transistors per canviar el corrent i fer la rotació.Motor pas a pas: aquest motor funciona de manera sincrònica amb la potència del pols, per la qual cosa també s'anomena motor de pols.La seva característica és que pot realitzar fàcilment una operació de posicionament precís.Motor asíncron: el corrent altern fa que l'estator produeixi un camp magnètic giratori, que fa que el rotor produeixi corrent induït i giri sota la seva interacció.Motor AC (corrent altern) Motor síncron: el corrent altern crea un camp magnètic giratori, i el rotor amb pols magnètics gira per atracció.La velocitat de rotació està sincronitzada amb la freqüència de potència.
Sobre el corrent, el camp magnètic i la força En primer lloc, per tal de facilitar la següent explicació del principi del motor, repassem les lleis/regles bàsiques sobre el corrent, el camp magnètic i la força.Tot i que hi ha una sensació de nostàlgia, és fàcil oblidar aquest coneixement si no utilitzeu components magnètics sovint.
Com gira el motor?1) el motor gira amb l'ajuda d'imants i força magnètica.Al voltant d'un imant permanent amb un eix giratori, ① gireu l'imant (per generar un camp magnètic giratori), ② segons el principi que els diferents pols del pol N i el pol S s'atrauen i el mateix nivell es repel·leixen, ③ l'imant amb un l'eix giratori girarà.
El corrent que flueix pel cable provoca un camp magnètic giratori (força magnètica) al seu voltant, de manera que l'imant gira, que en realitat és el mateix estat d'acció que aquest.
A més, quan el cable s'enrotlla en una bobina, la força magnètica es sintetitza, formant un gran flux de camp magnètic (flux magnètic), donant lloc a un pol N i un pol S.A més, en inserir el nucli de ferro al conductor en forma de bobina, les línies del camp magnètic són fàcils de passar i poden generar una força magnètica més forta.2) Motor rotatiu real Aquí, com a mètode pràctic de rotació de la màquina elèctrica, s'introdueix el mètode de fabricació de camp magnètic giratori mitjançant l'ús de CA trifàsica i bobina.(La CA trifàsica és un senyal de CA amb un interval de fase de 120.) Les bobines enrotllades al voltant del nucli de ferro es divideixen en tres fases, i les bobines de fase U, les bobines de fase V i les bobines de fase W es disposen a intervals de 120. Les bobines d'alta tensió generen N pols, i les bobines de baixa tensió generen S pols.Cada fase canvia segons una ona sinusoïdal, de manera que la polaritat (pol N, pol S) generada per cada bobina i el seu camp magnètic (força magnètica) canviarà.En aquest moment, només cal mirar les bobines que generen N pols i canviar-les per ordre de bobina de fase U → bobina de fase V → bobina de fase W → bobina de fase U, girant així.Estructura del motor petit La figura següent mostra l'estructura general i la comparació del motor pas a pas, el motor DC raspallat i el motor DC sense escombretes.Els components bàsics d'aquests motors són principalment bobines, imants i rotors.A més, a causa dels diferents tipus, es divideixen en tipus fix de bobina i tipus fix imant.
Aquí, l'imant del motor de CC del raspall es fixa a l'exterior i la bobina gira a l'interior.El raspall i el commutador són els responsables de subministrar energia a la bobina i canviar la direcció del corrent.Aquí, la bobina del motor sense escombretes es fixa a l'exterior i l'imant gira a l'interior.A causa dels diferents tipus de motors, les seves estructures són diferents encara que els components bàsics siguin els mateixos.S'explicarà detalladament a cada part.Motor raspallat Estructura del motor de raspall A continuació es mostra l'aspecte del motor de CC raspallat que s'utilitza sovint al model i el diagrama esquemàtic explotat del motor ordinari de dos pols (dos imants) de tres ranures (tres bobines).Potser molta gent té l'experiència de desmuntar el motor i treure l'imant.Es pot veure que l'imant permanent del motor de CC del raspall està fix i la bobina del motor de CC del raspall pot girar al voltant del centre interior.El costat fix s'anomena "estator" i el costat giratori s'anomena "rotor".
Principi de rotació del motor del raspall ① Gireu en sentit contrari a les agulles del rellotge des de l'estat inicial La bobina A es troba a la part superior, connectant la font d'alimentació al raspall, i deixeu que el costat esquerre sigui (+) i el costat dret (-).Un gran corrent flueix des del raspall esquerre a la bobina A a través del commutador.Aquesta és una estructura en la qual la part superior (exterior) de la bobina A es converteix en el pol S.Com que 1/2 del corrent de la bobina A flueix des del raspall esquerre a la bobina B i la bobina C en la direcció oposada a la bobina A, els costats exteriors de la bobina B i la bobina C es converteixen en pols N febles (indicat per lletres lleugerament més petites a la figura).El camp magnètic generat en aquestes bobines i la repulsió i l'atracció dels imants fan que les bobines giren en sentit contrari a les agulles del rellotge.② més gir en sentit contrari a les agulles del rellotge.A continuació, se suposa que el raspall dret està en contacte amb dos commutadors en l'estat en què la bobina A gira 30 graus en sentit contrari a les agulles del rellotge.El corrent de la bobina A flueix contínuament del raspall esquerre al pinzell dret, i el costat exterior de la bobina manté el pol S.El mateix corrent que la bobina A flueix per la bobina B i l'exterior de la bobina B es converteix en un pol N més fort.Atès que els dos extrems de la bobina C estan curtcircuitat pels raspalls, no flueix corrent ni es genera camp magnètic.Fins i tot en aquest cas, estarà sotmès a la força de gir en sentit contrari a les agulles del rellotge.De ③ a ④, la bobina superior rep contínuament la força que es mou cap a l'esquerra, i la bobina inferior rep contínuament la força que es mou cap a la dreta i continua girant en sentit contrari a les agulles del rellotge.Quan la bobina gira a ③ i ④ cada 30 graus, quan la bobina es troba per sobre de l'eix horitzontal central, el costat exterior de la bobina es converteix en pol S;Quan la bobina es troba a sota, es converteix en pol N i aquest moviment es repeteix.En altres paraules, la bobina superior està sotmesa repetidament a una força que es mou cap a l'esquerra, i la bobina inferior està sotmesa repetidament a una força que es mou cap a la dreta (ambdues en sentit contrari a les agulles del rellotge).Això fa que el rotor giri sempre en sentit contrari a les agulles del rellotge.Si la font d'alimentació està connectada al raspall esquerre oposat (-) i al raspall dret (+), es generarà un camp magnètic amb direccions oposades a la bobina, de manera que la direcció de la força aplicada a la bobina també és oposada, girant en sentit horari. .A més, quan es desconnecta la font d'alimentació, el rotor del motor del raspall deixarà de girar perquè no hi ha camp magnètic que el mantingui girant.Motor trifàsic sense escombretes d'ona completa Aspecte i estructura del motor trifàsic sense escombretes d'ona completa
Diagrama d'estructura interna i circuit equivalent de connexió de la bobina del motor trifàsic sense escombretes d'ona completa A continuació es mostra el diagrama esquemàtic de l'estructura interna i el diagrama de circuit equivalent de la connexió de la bobina.El diagrama d'estructura interna és un exemple senzill d'un motor de 2 pols (2 imants) de 3 ranures (3 bobines).És similar a l'estructura del motor del raspall amb el mateix nombre de pols i ranures, però el costat de la bobina està fix i l'imant pot girar.Per descomptat, no hi ha cap raspall.En aquest cas, la bobina adopta el mètode de connexió Y, i l'element semiconductor s'utilitza per subministrar corrent a la bobina, i l'entrada i sortida de corrent es controlen segons la posició de l'imant giratori.En aquest exemple, s'utilitza un element Hall per detectar la posició de l'imant.L'element Hall es disposa entre les bobines i detecta la tensió generada segons la intensitat del camp magnètic i l'utilitza com a informació de posició.A la imatge del motor de cargol FDD donada anteriorment, també es pot veure que hi ha un element Hall (a sobre de la bobina) entre la bobina i la bobina per detectar la posició.L'element Hall és un sensor magnètic conegut.La magnitud del camp magnètic es pot convertir en la magnitud de la tensió i la direcció del camp magnètic es pot representar en positiu i negatiu.
Principi de rotació del motor sense escombretes d'ona completa trifàsica A continuació, s'explicarà el principi de rotació del motor sense escombretes segons els passos ① ~ ⑥.Per facilitar la comprensió, l'imant permanent es simplifica aquí de circular a rectangular.① A la bobina trifàsica, deixeu que la bobina 1 es fixi en la direcció de les 12 del rellotge, la bobina 2 es fixi en la direcció de les 4 del rellotge i la bobina 3 es fixi a les 8. direcció de les hores del rellotge.Deixeu que el pol N de l'imant permanent de 2 pols estigui a l'esquerra i el pol S a la dreta, i pot girar.Un corrent Io flueix a la bobina 1 per generar un camp magnètic de pol S fora de la bobina.El corrent Io/2 flueix des de la bobina 2 i la bobina 3 per generar un camp magnètic de pol N fora de la bobina.Quan els camps magnètics de la bobina 2 i la bobina 3 es sintetitzen vectorialment, es genera un camp magnètic de pol N cap avall, que és 0,5 vegades la mida del camp magnètic generat quan el corrent Io passa per una bobina, i quan s'afegeix al magnètic. camp de la bobina 1, es converteix en 1,5 vegades.Això produirà un camp magnètic compost amb un angle de 90 en relació amb l'imant permanent, de manera que es pot generar el parell màxim i l'imant permanent gira en sentit horari.Quan el corrent de la bobina 2 es redueix i el corrent de la bobina 3 augmenta segons la posició de rotació, el camp magnètic resultant també gira en sentit horari i l'imant permanent també continua girant.② Quan es gira 30 graus, el corrent Io flueix a la bobina 1, de manera que el corrent a la bobina 2 és zero, i el corrent Io surt de la bobina 3. El costat exterior de la bobina 1 es converteix en un pol S, i el costat exterior de la bobina 3 es converteix en un pol N.Quan es combinen els vectors, el camp magnètic generat és √3(≈1,72) vegades el que es genera quan el corrent Io passa per una bobina.Això també produirà un camp magnètic resultant amb un angle de 90 respecte al camp magnètic de l'imant permanent i girarà en sentit horari.Quan el corrent d'entrada Io de la bobina 1 es redueix segons la posició de rotació, el corrent d'entrada de la bobina 2 augmenta des de zero i el corrent de sortida de la bobina 3 augmenta a Io, el camp magnètic resultant també gira en sentit horari, i l'imant permanent continua girant.Suposant que cada corrent de fase és sinusoïdal, el valor actual aquí és io× sin (π 3) = io× √ 32. Mitjançant la síntesi vectorial del camp magnètic, el camp magnètic total és (√ 32) 2× 2 = 1,5 vegades el camp magnètic generat per una bobina.※.Quan cada corrent de fase és d'ona sinusoïdal, sense importar on es trobi l'imant permanent, la magnitud del camp magnètic vector compost és 1,5 vegades el camp magnètic generat per una bobina, i el camp magnètic forma un angle de 90 graus respecte a el camp magnètic de l'imant permanent.③ En l'estat de continuar girant 30 graus, el corrent Io/2 flueix a la bobina 1, el corrent Io/2 flueix a la bobina 2 i el corrent Io surt de la bobina 3. El costat exterior de la bobina 1 es converteix en el pol S. , el costat exterior de la bobina 2 es converteix en el pol S i el costat exterior de la bobina 3 es converteix en el pol N.Quan es combinen els vectors, el camp magnètic generat és 1,5 vegades el que es genera quan el corrent Io flueix per una bobina (el mateix que ①).Aquí, també es generarà un camp magnètic sintètic amb un angle de 90 graus respecte al camp magnètic de l'imant permanent i es girarà en sentit horari.④～⑥ Gira de la mateixa manera que ① ~ ③.D'aquesta manera, si el corrent que flueix a la bobina es commuta contínuament segons la posició de l'imant permanent, l'imant permanent girarà en una direcció fixa.De la mateixa manera, si el corrent flueix en sentit contrari i el camp magnètic sintètic s'inverteix, girarà en sentit contrari a les agulles del rellotge.La figura següent mostra el corrent de cada bobina en cada pas de ① a ⑥.Mitjançant la introducció anterior, hauríem de ser capaços d'entendre la relació entre el canvi actual i la rotació.motor pas a pas El motor pas a pas és un tipus de motor que pot controlar l'angle de rotació i la velocitat de manera sincrònica i precisa amb el senyal de pols.El motor pas a pas també s'anomena "motor de pols".El motor pas a pas s'utilitza àmpliament en els equips que necessiten posicionament perquè només pot realitzar un posicionament precís mitjançant un control de llaç obert sense utilitzar el sensor de posició.Estructura del motor pas a pas (bipolar bifàsic) En els exemples d'aparença, es donen les aparences dels motors pas a pas HB (híbrid) i PM (imant permanent).El diagrama d'estructura del centre també mostra l'estructura de HB i PM.El motor pas a pas és una estructura amb bobina fixa i imant permanent giratori.El diagrama conceptual de l'estructura interna del motor pas a pas a la dreta és un exemple de motor PM que utilitza bobines bifàsiques (dos grups).A l'exemple d'estructura bàsica del motor pas a pas, la bobina està disposada a l'exterior i l'imant permanent està disposat a l'interior.A més de dues fases, hi ha molts tipus de bobines amb tres fases i cinc fases iguals.Alguns motors pas a pas tenen altres estructures diferents, però per tal d'introduir els seus principis de funcionament, aquest article ofereix l'estructura bàsica dels motors pas a pas.A través d'aquest article, espero entendre que el motor pas a pas bàsicament adopta l'estructura de fixació de la bobina i la rotació de l'imant permanent.Principi de funcionament bàsic del motor pas a pas (excitació monofàsica) Els usos següents per introduir el principi de funcionament bàsic del motor pas a pas.① El corrent entra des del costat esquerre de la bobina 1 i surt pel costat dret de la bobina 1. No deixeu que el corrent flueixi per la bobina 2. En aquest moment, l'interior de la bobina esquerra 1 es converteix en N i l'interior de la bobina 1. la bobina dreta 1 es converteix en S.. Per tant, l'imant permanent mitjà és atret pel camp magnètic de la bobina 1, i s'atura en l'estat del costat esquerre S i del costat dret N.. ② Atura el corrent a la bobina 1, de manera que el corrent entra des de la part superior de la bobina 2 i surt des de la part inferior de la bobina 2. El costat interior de la bobina superior 2 es converteix en N i el costat interior de la bobina inferior 2 es converteix en S.. L'imant permanent és atret pel seu camp magnètic i deixa de girar 90 en sentit horari.③ Atureu el corrent a la bobina 2, de manera que el corrent entra des del costat dret de la bobina 1 i surti des del costat esquerre de la bobina 1. L'interior de la bobina esquerra 1 es converteix en S, i l'interior de la bobina dreta 1 es converteix en N.. L'imant permanent és atret pel seu camp magnètic, i gira en el sentit de les agulles del rellotge durant 90 graus més per aturar-se.④ Atureu el corrent a la bobina 1, de manera que el corrent flueixi des de la part inferior de la bobina 2 i surti des de la part superior de la bobina 2. L'interior de la bobina superior 2 es converteixi en S, i l'interior de la bobina 2. la bobina inferior 2 es converteix en N.. L'imant permanent és atret pel seu camp magnètic i gira en el sentit de les agulles del rellotge durant 90 graus més per aturar-se.El motor pas a pas es pot girar canviant el corrent que flueix per la bobina en l'ordre anterior de ① a ④ a través del circuit electrònic.En aquest exemple, cada acció d'interruptor farà girar el motor pas a pas 90. A més, quan el corrent flueix contínuament per una determinada bobina, pot mantenir l'estat d'aturada i fer que el motor pas a pas tingui el parell de retenció.Per cert, si el corrent que flueix per la bobina s'inverteix, el motor pas a pas es pot girar en sentit contrari.
