Kaj je DC

V sodobni industriji in življenju, čeprav ne moremo videti motorjev, se z njimi ukvarjamo vsak dan, DC motorji pa so najbolj klasični in pogosti. Ne glede na to, ali gre za vaš domači električni ventilator, otroške igrače, brisalce avtomobilov ali celo vir energije za avtomatizirano robotsko roko, ga lahko poganja DC motor.

 

Torej, kaj je DC motor? Preprosto povedano, to je naprava, ki pretvori DC električno energijo v mehansko energijo. Čeprav je zgodovina DC motorjev mogoče zaslediti do 19. stoletja, ga Times ni odpravil. Namesto tega je še naprej aktiven na poljih majhnih pogonov in nadzora nad natančnostjo. Z razvojem tehnologije elektronskega krmiljenja so vrste DC motorjev nenehno obogatene, kot so brušeni DC motorji, brezkrtačni DC motorji, brezročni DC motorji, zobniški motorji itd. Različne vrste so primerne za različne scenarije in opremo.

 

V tem članku vas bomo popeljali skozi načela, strukture in klasifikacije, da bomo v celoti razumeli delovni mehanizem in scenarije uporabe DC motorjev, s čimer boste hitro začeli s tem pomembnim elektromehanskim izdelkom.

 

 

Kako delujejo DC Motors: Kako magnetna polja in tokovi proizvajajo vrtenje?

Da bi razumeli delovno načelo DC motorja, ga lahko povzamemo v enem stavku: tok teče skozi žico, žica je podvržena sili v magnetnem polju, s čimer poganja rotor, da se vrti.

 

Z drugimi besedami, DC motor je kot "tovarna pretvorbe energije": iz vira energije prejme DC moč, nato pa ustvari elektromagnetni navor skozi notranje armaturo, ki se navije pod delovanje magnetnega polja in s tem poganja mehanski del za vrtenje.

 

Delovni načelni diagram

 

Zakaj se lahko vrti? Načelo dejansko izvira iz "levega pravila"

Ko tok prehaja skozi žico v magnetnem polju, bo žica podvržena sila, pravokotni na smer toka in magnetnega polja. To je znana "Ampere Force". Za določitev smeri sile lahko uporabite "levo pravilo".

 

V DC motorju ta sila deluje na več tuljav na armaturi in se na koncu zbliža v neprekinjeno rotacijsko silo.

 

Komutator: ključ do neprekinjenega rotacije

Vendar obstaja težava: če tuljava vedno drži eno smer v magnetnem polju, se bo motor ustavil po pol zavoja. Za rešitev te težave se v DC motor - komutator doda zelo kritična naprava.

 

Komutator bo med vrtenjem armature neprekinjeno preklopil smer toka, tako da je tuljava vedno prisiljena v isto smer v magnetnem polju in s tem dosegla neprekinjeno vrtenje.

 

Ta preprosta in učinkovita struktura je eden od pomembnih razlogov, zakaj se DC motorji pogosto uporabljajo. Če želite izvedeti več: Zakaj trenutno in magnetno polje ustvarjata navor? Kako komutator dejansko doseže komutacijo? Kako proces sile armature dosega neprekinjeno proizvodnjo? Potem lahko preberete ta članek "Delovno načelo DC Motors: Čudovita kombinacija magnetnega polja in toka"

 

 

Iz česa je narejen DC motor? Naj vam pokažem ključne komponente

Čeprav obstaja veliko vrst DC motorjev (kot so brušeni, brezkrtačni, trajni magnet itd.), So njihove osnovne strukture približno podobne. Vzemimo brušen DC motor kot primer, da razumemo njegove osnovne komponente in funkcije drug za drugim.

 

1. armatura: glavni značaj pretvorbe električne energije v mehansko energijo

Armatura je vrteči se del motorja, običajno sestavljen iz železnega jedra z bakreno žico, ki jo je nanizala okoli njega. Postavljen je na tuljavo in ko neposredni tok preide skozi armaturo, ustvari navor pod delovanjem magnetnega polja in s tem poganja motor, da se vrti.

 

Armatura je hkrati "izhodni konec moči" in neposredni nosilec elektromagnetne sile. Njegova zasnova vpliva na učinkovitost in zmogljivost motorja.

 

2. Komutator: "stikalo", ki omogoča neprekinjeno vrtenje

Komutator je naprava, ki povezuje armaturo in ščetke, običajno segmentirani bakreni obroč. Njegova funkcija je, da samodejno preklopite smer toka, ko se armatura vrti, s čimer se armatura neprekinjeno vrti. Je nepogrešljiva komponenta v krtačenih motorjih.

 

3. Krtača: prevodni most

Krtača je ključna komponenta, ki uvaja neposredni tok iz zunanjega vira energije v navijanje armature. Skupni materiali so grafitni ali kovinski grafitni kompoziti. V stiku in drsi s komutatorjem, kar omogoča, da se tok stabilno dovaja v vrtečo se armaturo.

 

Treba je opozoriti, da krtače nosijo dele in se bodo po dolgotrajni uporabi obrabile. Redno jih je treba zamenjati, kar je tudi pomemben del vzdrževanja motorja krtače.

 

4. Stator: statični del, ki ustvarja magnetno polje

Stator je stacionarni del motorja, ki je odgovoren za zagotavljanje stalnega magnetnega polja za armaturo. Stator je lahko trajni magnet (tj. Trajni motor z magnetom) ali napajalni tuljava (tj. Vzbujanje DC motorja). Lahko ga razdelimo na različne vrste glede na različne načine ustvarjanja magnetnega polja.

 

5. Ohišje in ležaji: struktura in podpora

Ohišje motorja ima v glavnem zaščitno in pritrdilno vlogo, notranje ležaje pa zagotavlja gladko in nizko trenje rotacije armature, ki je osnovna struktura, ki zagotavlja življenjsko dobo in stabilnost motorja.

 

Povzetek: Jedra struktura DC motorja vključuje: armaturo, komutator, ščetke, stator, ležaji itd. Te komponente sodelujejo pri dokončanju pretvorbe električne energije v mehansko energijo, kar je jamstvo za učinkovito delovanje motorja.

 

 

Ko veliko ljudi najprej spozna DC motor, morda mislijo, da je to le majhen motor, ki ga je mogoče obrniti z vklopom. V resnici pa lahko DC motorje razvrstimo iz več dimenzij, kot so metoda komutacije, vir magnetnega polja, struktura navijanja itd. Sledijo tri najpogostejše metode klasifikacije:

 

Po metodi komutacije:

Brušen DC motor

To je najbolj klasična vrsta DC motorja, s preprosto strukturo in nizkimi stroški. Preklopi smer toka skozi mehanski stik med krtačo in komutatorjem, da ohrani neprekinjeno vrtenje motorja.

 

Prednosti: preprosta struktura, enostavna za nadzor, nizki stroški, primerni za igrače, majhne naprave itd.

 

Slabosti: ščetke so enostavne za nošenje, kratka življenjska doba, glasen hrup, pogosto vzdrževanje.

 

DC brez krtačenja

Motor brez krtače odpravi krtače in komutator ter uporablja elektronski nadzor za krmiljenje za komutacijo, zaradi česar je bolj učinkovit in ima daljšo življenjsko dobo.

 

Prednosti: Visoka učinkovitost in tišina, dolga življenjska doba, v bistvu brez vzdrževanja, primerna za opremo med srednjo do visokim območjem, kot so droni in električna orodja.

 

Slabosti: Zahteva namenski krmilnik, visoki stroški, kompleksni krmilni sistem

 

Glede na vir magnetnega polja:

Trajni motor z magnetom (PMDC Motor)

Trajni magneti se uporabljajo za nadomeščanje navitja polja za ustvarjanje magnetnega polja. Imajo kompaktno strukturo in hiter odziv. Običajno se uporabljajo v električnih vozilih, samodejnih vratih, robotih itd. Lahko so krtače ali brez krtače.

 

Prednosti: preprosta struktura, majhna velikost, visoka učinkovitost, hiter dinamični odziv

 

Slabosti: Moč magnetnega polja ni mogoče prilagoditi, zgornja meja moči pa je omejena z magnetnim materialom.

 

Navdušen DC motor

Magnetno polje nastaja z elektromagnetno tuljavo (vzbujevalno vijuganje), ki jo je mogoče razdeliti na serijsko vzbujanje, vzporedno vzbujanje, sestavljeno vzbujanje itd. Primerno je za industrijsko opremo, ki zahteva velik začetni navor ali širok razpon regulacije hitrosti.

 

Prednosti: nastavljivo magnetno polje, močan navor, primeren za pogoje z visoko močjo

 

Slabosti: zapletena struktura, težko nadzorovati, razmeroma velike velikosti

 

Glede na strukturo vijuganja ali število faz napajanja (večinoma se uporablja za brezkrtačne motorje):

"Fazna številka" motorja se nanaša na število kanalov, skozi katere tok prehaja skozi vijuganje. Pogoste vrste vključujejo enofazno, dvofazno in trifazno. Ta klasifikacija je še posebej pomembna pri brezkrtačnih DC motorjih (BLDCS), saj različne fazne številke pomembno vplivajo na stabilnost, kontrolne metode in območja uporabe motorja.

 

Enofazni brezkrtačni DC motor

Enofazni motorji imajo najpreprostejšo strukturo in običajno potrebujejo le dve žici za nadzor. Pogonski vezje ima nizke stroške, zato se pogosto uporabljajo v mikro napravah z nizkimi zahtevami glede zmogljivosti.

Prednosti: najpreprostejša struktura, nizki stroški, primerni za aplikacije z nizkimi navorom, kot so majhni ventilatorji in prenosne naprave

 

Slabosti: velika nihanja navora, ne tako gladka kot večfazni motorji pri zagonu

 

Dvofazni DC motor brez krtačenja

Je bolj zapleten kot enofazna, običajno uporablja štirižično ali šest živo strukturo in je pri nadzoru bolj prilagodljiv. Podobno je s stepper motoričnim strukturo, vendar je metoda pogona drugačna.

Prednosti: kompaktna struktura, stabilno delovanje, ki se običajno uporablja v mikro napravah in medicinskih instrumentih

 

Slabosti: v primerjavi s trifaznimi motorji še vedno obstaja določeno nihanje navora

 

Trifazni DC motor brez krtačenja

Je najbolj glavna in najbolj uspešna motorična struktura brez krtače na trgu, z gladkim delovanjem in neprekinjenim navorom in se pogosto uporablja v različnih aplikacijah med srednjim do visokim.

Prednosti: neprekinjen navor, visoka učinkovitost, tiho delovanje, je najbolj glavni tip motorja brez krtače, ki se pogosto uporablja v električnih vozilih, električnih orodjih, brezpilotnih dronih itd.

 

Slabosti: krmilni sistem je zapleten in stroški sorazmerno visoki

 

Različne metode klasifikacije razkrivajo ključne razlike v motorični strukturi, zmogljivosti in uporabi. Omeniti velja, da te klasifikacije niso medsebojno izključujoče. Na primer, motor je lahko trifazni brezkrtačni motor z magnetnim dc, ki ustreza vsem trem dimenzijam klasifikacije. Razumevanje teh osnov bo pomagalo pri nadaljnjih odločitvah o izbiri in prijavi.

 

 

V sodobnem inženiringu in življenju so DC motorji povsod. S prednosti preprostega nadzora, hitrega odziva in raznolikih struktur se DC motorji pogosto uporabljajo v različnih izdelkih in sistemih. Od gospodinjskih aparatov do industrijske avtomatizacije, do dronov in medicinske opreme, DC Motors "opolnomoči" vse.

 

Sledi več značilnih scenarijev uporabe, razdeljenih na industrijo ali funkcijo:

1. Domači aparati in dnevne elektronske naprave

DC motorji so najpogostejši v majhnih gospodinjskih aparatih. So kompaktni in tihi, primerni za aplikacije, ki zahtevajo nizko napetost, nizko hrup in nizke stroške.

 

Vakuumska čistila, sušilniki za lase, mešalniki (velika hitrost, dobra stabilnost)

 

Električne zobne ščetke, električni brivci (z brušenimi ali brezvestnimi motorji)

 

Električne zavese, električne ključavnice (nizka napetost, nizka poraba energije)

 

Pogoste vrste: krtačen motor, brezverni motor, majhen brezkrtačni DC motor

 

2. Igrače, modeli in zabavna elektronika

Od daljinskih upravljalnih avtomobilov do dronov igrajo DC Motors ključno vlogo. Visoka hitrost, hiter odziv, lahka teža in kompaktnost so osnovne zahteve takšnih prizorov.

 

Daljinski upravljalni avtomobili in letala (z motorji brez krtača za povečanje hitrosti in vzdržljivosti)

 

Roboti, robotske roke (motorje Encoder DC, ki zahtevajo natančen nadzor)

 

Pogoste vrste: DC motor brez krtače, DC motor s kodirjem, brezvezni motor

 

3. Industrijska avtomatizacija in mehanski pogon

Zahteve glede zmogljivosti za motorje v industrijskih okoljih so večje in imeti morajo značilnosti, kot so visok navor, močna nadzorovalnost in dolgo življenjsko dobo.

 

Samodejna proizvodna linija (DC servo motor, sistem povratnih informacij dajalnika)

 

Prevajanje opreme, električna potisna palica (trajni motor z magnetom, kombinacija zobniškega motorja)

 

CNC strojni stroji (visoko natančno brezkrtačni DC motorji)

 

Pogoste vrste: servo DC motor, motor z visokim navorom, motor z redukcijo

 

4. Prevoz in zelena potovanja

Zelena potovalna orodja, kot so električna kolesa, električna vozila in ravnotežja kolesa, v osnovi uporabljajo DC motorje kot svoje močne jedro, zlasti z visoko učinkovitostjo brez krtače.

 

Električno kolo (motor brezkrtačnega pesta)

 

Električni skuter (24V \/ 36V brezkrtačni motor)

 

Pametni uravnotežen avtomobil (visoko navorno enosmerni motor s krmilnim sistemom)

 

Pogoste vrste: Motor brez krtače, 48V brezkrtačni motor, DC-motor z visoko učinkovitostjo

 

5. Medicinski pripomočki in natančna oprema

DC mototorji, zlasti brezvezni motorji in servo motorji, se pogosto uporabljajo tudi na področju medicinske opreme, ki ima izjemno visoke potrebe glede hitrosti hrupa, volumna in odziva.

 

Infuzijska črpalka, mikro ventilator (brez motorja, občutljiv odziv)

 

Električni kirurški instrumenti (visoka hitrost, motor brez krtačenja z nizkim hrupom)

 

Oftalmološka oprema za pregledovanje (ultra nizki vibracijski servo motor)

 

Pogoste vrste: Motors brez modra, majhni servo DC motorji, brezkrtačni motorji

 

DC Motors so bili globoko vgrajeni v naše življenje in industrijske sisteme zaradi svoje prilagodljive strukture, preprostega nadzora in hitrega odziva. Od otroških igrač do visoko natančne medicinske opreme, od avtomatiziranih proizvodnih linij do električnih potovalnih orodij, se vsi zanašajo na DC motorje, da dosežejo pogon in inteligenco.

 

Različni scenariji uporabe imajo različne zahteve za stopnjo napetosti DC motorjev. Želite vedeti, kako izbrati 12V, 24V, 36V ali 48V glede na vaše potrebe? Lahko se sklicujete na našo "Vodnik za analizo nivoja motorja DC motorja".