موتور DC چیست

در صنعت و زندگی مدرن ، اگرچه ما نمی توانیم موتورها را ببینیم ، اما هر روز با آنها سر و کار داریم و موتورهای دی سی کلاسیک ترین و مشترک ترین هستند. این که آیا این طرفدار برقی خانگی شما ، اسباب بازی های کودکان ، برف پاک کن اتومبیل یا حتی منبع تغذیه پشت یک بازوی روباتیک خودکار است ، ممکن است توسط یک موتور DC هدایت شود.

 

بنابراین ، موتور DC چیست؟ به عبارت ساده ، این وسیله ای است که انرژی الکتریکی DC را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. اگرچه تاریخچه موتورهای دی سی را می توان به قرن نوزدهم ردیابی کرد ، اما توسط تایمز حذف نشده است. در عوض ، همچنان در زمینه های درایوهای کوچک و کنترل با دقت بالا فعال است. با توسعه فناوری کنترل الکترونیکی ، انواع موتورهای DC به طور مداوم غنی می شوند ، مانند موتورهای DC برس ، موتورهای DC بدون برس ، موتورهای DC بدون هسته ، موتورهای دنده و غیره. انواع مختلف برای سناریوها و تجهیزات مختلف مناسب هستند.

 

در این مقاله ، ما شما را از طریق اصول ، ساختارها و طبقه بندی ها برای درک کامل مکانیسم کار و سناریوهای کاربردی موتورهای DC ، به شما کمک خواهیم کرد و به شما کمک می کنند تا به سرعت با این محصول مهم الکترومکانیکی شروع کنید.

 

 

چگونه موتورهای DC کار می کنند: میدان های مغناطیسی و جریان ها چگونه چرخش می کنند؟

برای درک اصل کار یک موتور DC ، می توانیم آن را در یک جمله خلاصه کنیم: جریان جریان از طریق سیم ، سیم در معرض زور در میدان مغناطیسی قرار می گیرد و از این طریق روتور را برای چرخش سوق می دهد.

 

به عبارت دیگر ، یک موتور DC مانند "کارخانه تبدیل انرژی" است: قدرت DC را از منبع تغذیه دریافت می کند ، و سپس گشتاور الکترومغناطیسی را از طریق سیم پیچ آرماتور داخلی تحت عمل میدان مغناطیسی تولید می کند و از این طریق قسمت مکانیکی را برای چرخش سوق می دهد.

 

نمودار اصلی کار

 

چرا می تواند بچرخد؟ این اصل در واقع از "قانون سمت چپ" ناشی می شود

هنگامی که جریان از یک سیم در یک میدان مغناطیسی عبور می کند ، سیم به یک نیرو عمود بر جهت جریان و میدان مغناطیسی قرار می گیرد. این معروف "نیروی آمپر" است. برای تعیین جهت نیرو می توانید از "قانون سمت چپ" استفاده کنید.

 

در یک موتور DC ، این نیرو بر روی چندین سیم پیچ بر روی آرماتور عمل می کند و در نهایت به یک نیروی چرخشی مداوم همگرا می شود.

 

کمیتور: کلید چرخش مداوم

اما یک مشکل وجود دارد: اگر سیم پیچ همیشه یک جهت را در میدان مغناطیسی نگه می دارد ، موتور پس از نیمی از نوبت متوقف می شود. به منظور حل این مشکل ، یک دستگاه بسیار مهم به موتور DC اضافه می شود - کمتری.

 

جابجایی به طور مداوم جهت جریان را هنگام چرخش آرماتور تغییر می دهد ، به طوری که سیم پیچ همیشه در همان جهت در میدان مغناطیسی مجبور می شود و از این طریق به چرخش مداوم می رسد.

 

این ساختار ساده و کارآمد یکی از دلایل مهم استفاده گسترده از موتورهای DC است. اگر می خواهید اطلاعات بیشتری کسب کنید: چرا میدان جریان و مغناطیسی گشتاور ایجاد می کند؟ چگونه رفت و آمد در واقع به تعدیل می رسد؟ چگونه فرآیند نیروی آرماتور به خروجی مداوم می رسد؟ سپس می توانید این مقاله را بخوانید "اصل کار DC Motors: ترکیب فوق العاده میدان مغناطیسی و جریان"

 

 

موتور DC از چه چیزی ساخته شده است؟ بگذارید اجزای کلیدی را به شما نشان دهم

اگرچه انواع مختلفی از موتورهای DC (مانند برس ، بدون برس ، آهنربای دائمی و غیره) وجود دارد ، اما ساختارهای اساسی آنها تقریباً مشابه است. بیایید یک موتور DC برس را به عنوان نمونه برای درک اجزای اصلی و عملکردهای آن یک به یک در نظر بگیریم.

 

1. آرماتور: شخصیت اصلی تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی

آرماتور قسمت چرخشی موتور است که معمولاً از یک هسته آهنی با زخم سیم مسی در اطراف آن تشکیل شده است. روی سیم پیچ قرار می گیرد ، و هنگامی که جریان مستقیم از آرماتور عبور می کند ، گشتاور را تحت عمل میدان مغناطیسی تولید می کند و از این طریق موتور را برای چرخش سوق می دهد.

 

آرماتور هم "انتهای توان" و هم حامل مستقیم نیروی الکترومغناطیسی است. طراحی آن بر کارآیی و عملکرد موتور تأثیر می گذارد.

 

2.. کمیته: "سوئیچ" که چرخش مداوم را امکان پذیر می کند

جابجایی دستگاهی است که آرماتور و برس ها را به هم وصل می کند ، معمولاً یک حلقه مس تقسیم شده. عملکرد آن این است که هنگام چرخش آرماتور ، جهت جریان را به طور خودکار تغییر دهید و از این طریق آرماتور را به طور مداوم بچرخانید. این یک مؤلفه ضروری در موتورهای برس است.

 

3. برس: پل رسانا

برس یک مؤلفه اصلی است که جریان مستقیم را از یک منبع تغذیه خارجی به سیم پیچ آرماتور معرفی می کند. مواد متداول کامپوزیت های گرافیتی یا فلزی و فلزی هستند. این کشور با کمیته تماس می گیرد و اسلایدها می شود و اجازه می دهد جریان به طور پایدار به آرماتور چرخان تحویل داده شود.

 

لازم به ذکر است که برس ها قطعاتی دارند و پس از استفاده طولانی مدت از بین می روند. آنها باید به طور مرتب جایگزین شوند ، که این بخش مهمی از نگهداری موتور قلم مو نیز هست.

 

4. استاتور: قسمت استاتیک که میدان مغناطیسی را تولید می کند

استاتور قسمت ثابت موتور است که وظیفه تهیه یک میدان مغناطیسی ثابت برای آرماتور را بر عهده دارد. استاتور می تواند یک آهنربای دائمی (یعنی یک موتور دائمی DC DC) یا یک سیم پیچ مجهز (یعنی یک موتور DC تحریک) باشد. با توجه به روشهای مختلف تولید میدان مغناطیسی می توان آن را به انواع مختلفی تقسیم کرد.

 

5. مسکن و یاتاقان: ساختار و پشتیبانی

پوشش موتور عمدتاً نقش محافظتی و رفع آن را ایفا می کند ، در حالی که یاتاقان داخلی چرخش صاف و کم اصطکاک آرماتور را تضمین می کند ، که ساختار اصلی برای اطمینان از زندگی و پایداری موتور است.

 

خلاصه: ساختار اصلی یک موتور DC شامل موارد زیر است: آرماتور ، رفت و آمد ، برس ، استاتور ، یاتاقان و غیره. این مؤلفه ها با هم کار می کنند تا تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را تکمیل کنند ، که تضمین عملکرد کارآمد موتور است.

 

 

هنگامی که بسیاری از افراد برای اولین بار با یک موتور DC آشنا می شوند ، ممکن است فکر کنند که این فقط یک موتور کوچک است که می تواند با استفاده از آن تبدیل شود. اما در حقیقت ، موتورهای DC را می توان از ابعاد مختلفی مانند روش رفت و آمد ، منبع میدان مغناطیسی ، ساختار سیم پیچ و غیره طبقه بندی کرد. در زیر سه روش طبقه بندی متداول است:

 

با توجه به روش جابجایی:

موتور DC برس

این کلاسیک ترین نوع موتور DC با ساختار ساده و کم هزینه است. برای حفظ چرخش مداوم موتور ، جهت جریان را از طریق تماس مکانیکی بین برس و کمیتور تغییر می دهد.

 

مزایا: ساختار ساده ، کنترل آسان ، هزینه کم ، مناسب برای اسباب بازی ها ، لوازم کوچک و غیره

 

معایب: برس ها آسان برای پوشیدن ، عمر کوتاه ، سر و صدای بلند عمل ، نگهداری مکرر هستند.

 

موتور DC بدون برس

موتور بدون برس برس ها و رفت و آمد ها را از بین می برد و از یک سیستم کنترل الکترونیکی برای رفت و آمد استفاده می کند ، که باعث می شود کارآمدتر و عمر طولانی تری داشته باشد.

 

مزایا: راندمان بالا و سکوت ، عمر طولانی ، اساساً بدون تعمیر و نگهداری ، مناسب برای تجهیزات میانی تا بالا مانند هواپیماهای بدون سرنشین و ابزارهای قدرت.

 

معایب: به یک کنترلر اختصاصی ، سیستم کنترل پیچیده ، نیاز به یک کنترلر اختصاصی ، هزینه بالا

 

با توجه به منبع میدان مغناطیسی:

موتور دائمی Magnet DC (موتور PMDC)

آهنرباهای دائمی برای جایگزینی سیم پیچ میدان برای تولید میدان مغناطیسی استفاده می شود. آنها یک ساختار جمع و جور و پاسخ سریع دارند. آنها معمولاً در وسایل نقلیه برقی ، درهای اتوماتیک ، روبات ها و غیره استفاده می شوند.

 

مزایا: ساختار ساده ، اندازه کوچک ، راندمان بالا ، پاسخ سریع پویا

 

معایب: قدرت میدان مغناطیسی قابل تنظیم نیست و حد بالایی قدرت توسط مواد مغناطیسی محدود است.

 

موتور DC هیجان زده

میدان مغناطیسی توسط سیم پیچ الکترومغناطیسی (سیم پیچ تحریک) تولید می شود ، که می تواند به تحریک سری ، تحریک موازی ، تحریک ترکیب و غیره تقسیم شود. این مناسب برای تجهیزات صنعتی است که به گشتاور بزرگ شروع یا دامنه تنظیم سرعت گسترده نیاز دارد.

 

مزایا: میدان مغناطیسی قابل تنظیم ، گشتاور قوی ، مناسب برای شرایط قدرت بالا

 

معایب: ساختار پیچیده ، کنترل دشوار ، اندازه نسبتاً بزرگ

 

با توجه به ساختار سیم پیچ یا تعداد مراحل منبع تغذیه (که بیشتر برای موتورهای بدون برس استفاده می شود):

"شماره فاز" یک موتور به تعداد کانال هایی که از طریق آن جریان از سیم پیچ عبور می کند ، اشاره دارد. انواع متداول شامل تک فاز ، دو فاز و سه فاز است. این طبقه بندی به ویژه در موتورهای DC بدون برس (BLDC) از اهمیت ویژه ای برخوردار است ، زیرا تعداد فاز های مختلف تأثیر قابل توجهی در پایداری در حال اجرا موتور ، روش های کنترل و مناطق کاربردی دارند.

 

موتور DC بدون برس تک فاز

موتورهای تک فاز ساده ترین ساختار را دارند و معمولاً فقط به دو سیم نیاز دارند. مدار درایو هزینه کم دارد ، بنابراین آنها اغلب در دستگاه های میکرو با نیازهای کم عملکرد استفاده می شوند.

مزایا: ساده ترین ساختار ، کم هزینه ، مناسب برای برنامه های گشتاور کم مانند فن های کوچک و دستگاه های قابل حمل

 

معایب: نوسانات گشتاور بزرگ ، نه به اندازه موتورهای چند فاز هنگام شروع

 

موتور DC بدون برس دو فاز

این پیچیده تر از تک فاز است که معمولاً از یک ساختار چهار سیم یا شش سیم استفاده می کند و از نظر کنترل انعطاف پذیر تر است. این شبیه به ساختار موتور پله ای است ، اما روش درایو متفاوت است.

مزایا: ساختار جمع و جور ، عملکرد پایدار ، که معمولاً در دستگاه های میکرو و ابزارهای پزشکی استفاده می شود

 

معایب: در مقایسه با موتورهای سه فاز ، هنوز نوسانات گشتاور خاصی وجود دارد

 

موتور DC بدون برس سه فاز

این ماده اصلی ترین و بهترین عملکرد ساختار موتور بدون برس در بازار ، با عملکرد صاف و گشتاور مداوم است و به طور گسترده در کاربردهای مختلف اواسط تا پایین استفاده می شود.

مزایا: گشتاور مداوم ، راندمان بالا ، کارآیی آرام ، این اصلی ترین نوع موتور بدون برس است که به طور گسترده در وسایل نقلیه برقی ، ابزارهای برق ، هواپیماهای بدون سرنشین و غیره مورد استفاده قرار می گیرد.

 

معایب: سیستم کنترل پیچیده است و هزینه آن نسبتاً زیاد است

 

روشهای مختلف طبقه بندی تفاوتهای کلیدی در ساختار حرکتی ، عملکرد و کاربرد را نشان می دهد. شایان ذکر است که این طبقه بندی ها متقابل نیستند. به عنوان مثال ، یک موتور می تواند یک موتور DC مگنت دائمی بدون برس سه فاز باشد که هر سه بعد طبقه بندی را برآورده می کند. درک این اصول به تصمیمات انتخابی و برنامه های بعدی کمک خواهد کرد.

 

 

در مهندسی و زندگی مدرن ، موتورهای دی سی در همه جا قرار دارند. با استفاده از مزایای کنترل ساده ، پاسخ سریع و ساختارهای متنوع ، موتورهای DC به طور گسترده در محصولات و سیستم های مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. از لوازم خانگی گرفته تا اتوماسیون صنعتی ، گرفته تا هواپیماهای بدون سرنشین و تجهیزات پزشکی ، DC Motors همه چیز را "توانمند" می کند.

 

موارد زیر چندین سناریوی کاربردی معمولی است که بر اساس صنعت یا عملکرد تقسیم می شوند:

1. لوازم خانگی و وسایل الکترونیکی روزانه

موتورهای DC در لوازم خانگی کوچک بیشتر است. آنها جمع و جور و ساکت هستند ، مناسب برای برنامه هایی که به ولتاژ کم ، سر و صدای کم و کم هزینه نیاز دارند.

 

جاروبرقی ، سشوار ، مخلوط کن (سرعت بالا ، پایداری خوب)

 

مسواک های برقی ، تراش های برقی (با استفاده از موتورهای برس یا بی پروا)

 

پرده های برقی ، قفل درب های برقی (ولتاژ کم ، برنامه های مصرف کم مصرف)

 

انواع متداول: موتور برس ، موتور بدون آب ، موتور کوچک DC بدون برس

 

2. اسباب بازی ها ، مدل ها و الکترونیک سرگرمی

از اتومبیل های کنترل از راه دور گرفته تا هواپیماهای بدون سرنشین ، DC Motors نقش اساسی را ایفا می کند. سرعت بالا ، پاسخ سریع ، وزن سبک و فشرده سازی نیازهای اساسی چنین صحنه هایی است.

 

اتومبیل های کنترل از راه دور و هواپیما (استفاده از موتورهای بدون برس برای افزایش سرعت و استقامت)

 

روبات ها ، بازوهای رباتیک (موتورهای رمزگذار DC که نیاز به کنترل دقیق دارند)

 

انواع متداول: موتور DC بدون برس ، موتور DC با رمزگذار ، موتور بی نظیر

 

3. اتوماسیون صنعتی و درایو مکانیکی

الزامات عملکرد برای موتورها در محیط های صنعتی بیشتر است و نیاز به ویژگی هایی مانند گشتاور بالا ، کنترل قوی و عمر طولانی دارند.

 

خط تولید خودکار (DC Servo Motor ، سیستم بازخورد رمزگذار)

 

تجهیزات انتقال ، میله فشار برقی (موتور دائمی DC موتور ، ترکیب موتور دنده)

 

ابزار ماشین CNC (موتورهای بدون برس با دقت بالا)

 

انواع متداول: موتور سروو دی سی ، موتور DC گشتاور بالا ، موتور با دنده کاهش

 

4. حمل و نقل و سفر سبز

ابزارهای مسافرتی سبز مانند دوچرخه برقی ، وسایل نقلیه برقی و دوچرخه های تعادل اساساً از موتورهای DC به عنوان هسته قدرت خود ، به ویژه موتورهای بدون برسیت DC با راندمان بالا استفاده می کنند.

 

دوچرخه برقی (موتور توپی بدون برس)

 

اسکوتر برقی (موتور بدون برس 24 ولت \/ 36 ولت)

 

ماشین تعادل هوشمند (موتور DC گشتاور بالا با سیستم کنترل)

 

انواع متداول: موتور بدون برس هاب ، موتور بدون برس 48 ولت ، موتور DC با راندمان بالا

 

5. دستگاه های پزشکی و تجهیزات دقیق

DC Motors ، به ویژه موتورهای بی نظیر و موتورهای سروو نیز به طور گسترده در زمینه تجهیزات پزشکی مورد استفاده قرار می گیرد که نیازهای بسیار بالایی در مورد سر و صدا ، حجم و سرعت پاسخ دارد.

 

پمپ تزریق ، میکرو تهویه (حرکتی بی نظیر ، پاسخ حساس)

 

ابزارهای جراحی برقی (سرعت بالا ، موتور بدون برس نویز کم)

 

تجهیزات معاینه چشم پزشکی (موتور سروو ارتعاش فوق العاده کم)

 

انواع متداول: موتورهای DC بدون کور ، موتورهای کوچک سروو دی سی ، موتورهای بدون برس

 

موتورهای DC به دلیل ساختار انعطاف پذیر ، کنترل ساده و پاسخ سریع در زندگی و سیستم های صنعتی ما عمیقاً تعبیه شده اند. از اسباب بازی های کودکان گرفته تا تجهیزات پزشکی با دقت بالا ، از خطوط تولید خودکار گرفته تا ابزارهای مسافرتی برقی ، همه برای دستیابی به درایو و هوش به موتورهای DC متکی هستند.

 

سناریوهای مختلف برنامه برای سطح ولتاژ موتورهای DC نیازهای متفاوتی دارند. آیا می خواهید بدانید که چگونه با توجه به نیاز خود 12V ، 24V ، 36 ولت یا 48V را انتخاب کنید؟ شما می توانید به ما مراجعه کنید "راهنمای تجزیه و تحلیل سطح ولتاژ موتور DC".