موتور dc چگونه کار می کند: برنامه های کاربردی، معیارهای انتخاب، و راهنمای عملی

از فن خنک‌کننده میزتان گرفته تا مته‌ای که در یک کارگاه می‌چرخد، ماشین‌های الکتریکی کوچک بی‌صدا در اطراف ما کار می‌کنند، و بیشتر آن‌ها قلب تپنده یکسانی دارند: یک موتور DC. به عنوان تولید کننده موتورهای میکرو DC از سال 1988، ما بیش از سه دهه را صرف ساخت این قطعات فشرده برای لوازم خانگی، ابزار برقی، قطعات خودرو و تجهیزات صنعتی کرده ایم. در این راهنما، نحوه کار یک موتور DC را به زبان ساده، با بینش عملی که از تولید میلیون‌ها دستگاه در سال به دست می‌آید، توضیح می‌دهیم.

موتور DC چیست؟

موتور DC وسیله ای است که انرژی الکتریکی جریان مستقیم را به چرخش مکانیکی تبدیل می کند. فیزیک پشت آن به دویست سال قبل بازمی‌گردد: وقتی جریان الکتریکی از طریق رسانایی که درون یک میدان مغناطیسی قرار دارد می‌گذرد، نیرویی بر آن رسانا وارد می‌شود. هادی را به یک سیم پیچ بپیچید، آن را روی یک شفت نصب کنید و نیرو تبدیل به حرکت چرخشی می شود. چیزی که باعث می شود موتورهای DC بسیار مورد استفاده قرار گیرند، رفتار ساده آنهاست. قدرت را اعمال کنید و شفت می چرخد. قطبیت را معکوس کنید و به سمت دیگری می چرخد. ولتاژ را تنظیم کنید و سرعت را دنبال کنید. این سادگی و قابلیت کنترل توضیح می دهد که چرا موتورهای میکرو DC، از فریم های جمع و جور سری 300 تا طرح های بزرگتر سری 900، انتخاب پیش فرض برای دستگاه های کوچک باقی می مانند.

قطعات اصلی یک موتور DC

زمانی که اجزایی که چرخش را ممکن می‌سازند را بشناسید، درک فرآیند کار بسیار آسان‌تر می‌شود:

• استاتور: قسمت ثابت موتور که معمولاً با آهنرباهای دائمی در موتورهای میکرو DC ساخته می شود که میدان مغناطیسی ثابتی را فراهم می کند.
• روتور (آرماتور): قسمت دوار، ساخته شده از سیم پیچی است که دور یک هسته آهنی چند لایه پیچیده شده و به شفت خروجی ثابت شده است.
• کموتاتور: یک آستین مسی قطعه‌بندی شده روی محور روتور که جهت جریان در سیم‌پیچ‌ها را با چرخش روتور معکوس می‌کند.
• برس ها: کنتاکت‌های کربنی فنری که بر روی کموتاتور فشار می‌آورند و جریان را از منبع تغذیه به روتور چرخان می‌رسانند.
• شفت و بلبرینگ: قطعاتی که گشتاور را به بار منتقل می کنند و چرخش را صاف و پایدار نگه می دارند.

در موتورهای برس خورده کوچک، استاتور معمولاً از آهنرباهای دائمی ساخته می شود تا سیم پیچ های میدانی که موتور را سبک، کارآمد و مقرون به صرفه نگه می دارد. موتور RS390 ما برای جاروبرقی نمونه ای معمولی از این ساختار آهنربایی دائمی است که عملکرد مکش قوی را در یک قاب فشرده ارائه می دهد.

موتور DC چگونه کار می کند؟ گام به گام

با روشن بودن اجزاء، اجازه دهید جریان را از طریق یک موتور در حال اجرا دنبال کنیم:

1. جریان وارد سیم پیچ ها می شود. منبع تغذیه جریان مستقیم را از طریق برس‌ها، روی کموتاتور و به سیم‌پیچ‌های سیم‌پیچ روی روتور فشار می‌دهد.
2. میدان های مغناطیسی برهم کنش دارند. سیم پیچ پرانرژی در داخل میدان مغناطیسی استاتور قرار می گیرد و این برهمکنش نیرویی را در هر طرف سیم پیچ در جهت مخالف ایجاد می کند.
3. گشتاور ایجاد می شود. از آنجایی که این نیروهای متضاد در دو طرف شفت عمل می کنند، نیروی پیچشی به نام گشتاور ایجاد می کنند که چرخش روتور را آغاز می کند.
4. کموتاتور جریان را تغییر می دهد. همانطور که روتور می چرخد، بخش های کموتاتور از برس ها عبور می کنند و در هر نیم دور جهت جریان در سیم پیچ را معکوس می کنند.
5. چرخش پیوسته می شود. از آنجایی که جریان دقیقاً در لحظه مناسب تغییر می‌کند، نیروی مغناطیسی روتور را در همان جهت فشار می‌دهد و تا زمانی که نیرو اعمال می‌شود، شفت به‌طور پیوسته می‌چرخد.

نیروی پشت حرکت

یک راه ساده برای تصویر کردن این اثر این است که دو آهنربا را در مقابل هم تصور کنید که سیم حامل جریان بین آنها قرار دارد. سیم در اثر برهمکنش بین میدان مغناطیسی خود و میدان آهنرباها رانده می شود و جهت آن فشار از قاعده ای پیروی می کند که به قانون چپ فلمینگ معروف است. در یک موتور، این فشار در هر دور سیم پیچ آرمیچر به یکباره عمل می کند و نتیجه ترکیبی، گشتاور صاف و قابل استفاده در شفت است.

چرا Commutator مهم است

بدون جابجایی، سیم پیچ به سادگی می چرخد تا زمانی که میدان مغناطیسی خود با میدان استاتور هماهنگ شود و سپس متوقف شود. کموتاتور به عنوان یک کلید مکانیکی عمل می کند و جهت جریان را درست زمانی که روتور از نیمه راه می گذرد تغییر می دهد. این چرخش مداوم باعث می شود که یک طرف سیم پیچ همیشه به سمت جلو هل داده شود و این همان چیزی است که یک ضربه کوتاه نیرو را به چرخش مداوم تبدیل می کند.

چه چیزی سرعت و گشتاور را کنترل می کند؟

در عمل، چند متغیر کلیدی نحوه عملکرد یک موتور DC در داخل دستگاه شما را تعیین می کند. ولتاژ سرعت پایه را تنظیم می کند: آن را بالا ببرید و موتور سریعتر بچرخد، آن را پایین بیاورید و موتور کند می شود. جریان حجم کار را منعکس می‌کند: هرچه موتور سخت‌تر کار کند، جریان بیشتری می‌کشد و این جریان مستقیماً به گشتاور خروجی تبدیل می‌شود. طراحی مکانیکی، از جمله مدار مغناطیسی و هر چرخ دنده، سپس نحوه تعادل سرعت و گشتاور در شفت را شکل می دهد.

هنگامی که یک برنامه به گشتاور بالا در سرعت کم نیاز دارد، معمولاً یک گیربکس به موتور اضافه می شود. موتورهای دنده ای یک موتور DC را با یک چرخ دنده کاهنده جفت می کنند و سرعت چرخشی را با گشتاور خروجی مبادله می کنند، که دقیقا همان چیزی است که یک پیچ گوشتی برقی برای به حرکت درآوردن یک پیچ محکم بدون توقف نیاز دارد.

تولید کنندگان موتور دنده کوچک سفارشی Hongyang راه حل های سفارشی برای گیربکس ها و موتورهای دنده ارائه می دهد که موقعیت شفت خروجی، نسبت کاهش، سرعت موتور، گشتاور موتور و سایر پارامترها را پوشش می دهد. تی... مشاهده محصول →

Brushed در مقابل Brushless: دو روش برای ساخت موتور DC

همه چیزهایی که تاکنون توضیح داده شد در مورد موتور DC کلاسیک برس دار صدق می کند، جایی که برس ها و یک کموتاتور سوئیچینگ را به صورت مکانیکی کنترل می کنند. یک موتور DC بدون جاروبک رویکرد متفاوتی دارد: سیم‌پیچ‌ها روی استاتور، آهن‌رباهای دائمی روی روتور، و یک کنترل‌کننده الکترونیکی جریان را بین فازها تغییر می‌دهد. حذف قطعات پوشیده به طرح‌های بدون براش عمر طولانی‌تر، راندمان بالاتر و عملکرد بی‌صدا می‌دهد، به همین دلیل است که هواپیماهای بدون سرنشین و تجهیزات دقیق به طور فزاینده‌ای از آنها استفاده می‌کنند. معامله این است که یک موتور بدون جاروبک را نمی توان به سادگی به باتری متصل کرد. برای اجرا به مدار درایور نیاز دارد.

در صنعت، این تغییر به راحتی قابل مشاهده است. همانطور که در بحث کردیم مقاله ما در مورد اینکه چرا موتورهای DC برس خورده به تدریج جایگزین می شوند ، هر دو فناوری هنوز جایگاه خود را دارند و انتخاب صحیح به اهداف هزینه، انتظارات طول عمر و الزامات کنترل بستگی دارد. مخصوصاً برای سکوهای پروازی سبک وزن و با سرعت بالا، طرح‌های بدون برس سخت است.

جایی که موتورهای DC هر روز استفاده می شوند

هنگامی که اصل کار را درک کردید، در همه جا متوجه موتورهای DC می شوید. در خانه با جاروبرقی، قهوه ساز، سشوار، پنکه برقی و پرده های موتوری رانندگی می کنند. در دفتر کار، دستگاه های کاغذ خردکن، چاپگرها و مداد تراش های برقی را تغذیه می کنند. در خارج از منزل، آنها ماشین های چمن زنی، ماشین های پرچین، و دمنده های برگ کار می کنند، در حالی که در وسایل نقلیه پنجره ها را بلند می کنند، درها را قفل می کنند و صندلی ها را تنظیم می کنند. در طبقه کارخانه، آنها بازوهای رباتیک را جابه‌جا می‌کنند، بسته‌ها را مرتب می‌کنند و محصولات را از دستگاه‌های فروش خودکار توزیع می‌کنند. ما این موارد استفاده را جمع آوری کرده ایم صفحات برنامه ما ، جایی که می توانید ببینید که چگونه اندازه ها و مشخصات موتورهای مختلف با دستگاه های مختلف مطابقت دارند.

انتخاب موتور DC مناسب برای محصول شما

برای مهندسان و خریداران، درک نحوه عملکرد یک موتور DC اولین قدم برای انتخاب موتور مناسب است. با تعریف ولتاژ تغذیه، گشتاور و سرعت مورد نیاز، اندازه مجاز، محدودیت‌های نویز و طول عمر مورد انتظار خود شروع کنید، سپس این الزامات را با یک خانواده موتور مناسب مطابقت دهید. از سال 1988، ما از اولین کارخانه میکروموتور در یویائو به تولیدکننده ای با بیش از 10 خط تولید و ظرفیت سالانه بیش از 10 میلیون دستگاه تبدیل شده ایم که موتورهای DC برس خورده از سری 300 تا 900، موتورهای بدون جاروبک و موتورهای دنده ای را ارائه می دهد که همگی تحت مدیریت کیفیت ISO 9001 و گواهی استاندارد REA و استاندارد REA تولید می شوند. اگر در حال توسعه محصولی هستید که به قدرت چرخشی فشرده نیاز دارد، تیم مهندسی ما خوشحال است که به شما در انتخاب یا سفارشی کردن موتور مناسب کمک می‌کند و می‌توانید در هر زمان درخواست قیمت رایگان کنید.