Какво е DC мотор

В съвременната индустрия и живот, въпреки че не можем да виждаме мотори, ние се занимаваме с тях всеки ден, а DC двигателите са най -класическите и често срещани. Независимо дали става въпрос за домашния ви вентилатор, детски играчки, чистачки за автомобили или дори източник на захранване зад автоматизирана роботизирана ръка, той може да се задвижва от постоянен ток.

 

И така, какво е DC мотор? Най -просто казано, това е устройство, което превръща DC електрическата енергия в механична енергия. Въпреки че историята на DC Motors може да бъде проследена до 19 век, тя не е елиминирана от времената. Вместо това той продължава да бъде активен в полетата на малки задвижвания и контрол с висока точност. С развитието на технологията за електронно управление, видовете постоянни двигатели постоянно се обогатяват, като четки DC двигатели, DC Motors без четки, Coreless DC Motors, Gear Motors и др. Различни видове са подходящи за различни сценарии и оборудване.

 

В тази статия ще ви преведем чрез принципите, структурите и класификациите, за да разберете напълно работния механизъм и сценариите на приложение на DC двигатели, като ви помагаме бързо да започнете с този важен електромеханичен продукт.

 

 

Как работят DC двигателите: Как произвеждат магнитните полета и токове?

За да разберем принципа на работа на постоянен ток, можем да го обобщим в едно изречение: токът тече през проводника, проводникът е подложен на сила в магнитното поле, като по този начин задвижва ротора да се върти.

 

С други думи, постояннотоковият двигател е като „фабрика за преобразуване на енергия": получава DC мощност от източник на захранване и след това генерира електромагнитен въртящ момент през вътрешната намотка на арматурата под действието на магнитното поле, като по този начин задвижва механичната част да се върти.

 

Диаграма на принципа на работа

 

Защо може да се върти? Принципът всъщност идва от „правилото на лявата ръка"

Когато токът преминава през жица в магнитно поле, жицата ще бъде подложена на сила, перпендикулярна на посоката на тока и магнитното поле. Това е известната „ампер сила". Можете да използвате „правилото на лявата ръка", за да определите посоката на силата.

 

В DC ​​двигател тази сила действа върху множество намотки на арматурата, в крайна сметка се сближава в непрекъсната въртяща се сила.

 

Комутатор: Ключът към непрекъснатото въртене

Но има проблем: ако намотката винаги държи една посока в магнитното поле, моторът ще спре след половин завой. За да се реши този проблем, към DC двигателя се добавя много критично устройство - комутаторът.

 

Комутаторът непрекъснато ще превключва посоката на тока по време на въртенето на арматурата, така че намотката винаги да се принуждава в същата посока в магнитното поле, като по този начин ще постигне непрекъснато въртене.

 

Тази проста и ефективна структура е една от важните причини, поради които DC двигателите се използват широко. Ако искате да знаете повече: Защо токът и магнитното поле генерират въртящия момент? Как всъщност комутаторът постига комутация? Как процесът на силата на арматурата постига непрекъснат изход? Тогава можете да прочетете тази статия "Принципът на работа на DC Motors: Прекрасната комбинация от магнитно поле и ток"

 

 

От какво е направен DC мотор? Позволете ми да ви покажа ключовите компоненти

Въпреки че има много видове DC двигатели (като четка, безчетка, постоянен магнит и т.н.), основните им структури са приблизително сходни. Нека вземем четен DC двигател като пример, за да разберем основните му компоненти и функционира един по един.

 

1. Арматура: Основният характер на преобразуването на електрическата енергия в механична енергия

Арматурата е въртящата се част на двигателя, обикновено съставена от желязна сърцевина с медна телена рана около него. Той се поставя върху намотката и когато директният ток преминава през арматурата, той генерира въртящ момент под действието на магнитното поле, като по този начин се движи двигателя да се върти.

 

Арматурата е както „крайният край на мощността", така и директният носител на електромагнитната сила. Дизайнът му влияе върху ефективността и работата на двигателя.

 

2. Комутатор: „превключвател", който позволява непрекъснато въртене

Комутаторът е устройство, което свързва арматурата и четките, обикновено сегментиран меден пръстен. Неговата функция е автоматично да превключва посоката на тока, когато арматурата се върти, като по този начин се върти арматурата непрекъснато. Той е незаменим компонент в черешените двигатели.

 

3. Четка: Проводим мост

Четката е ключов компонент, който въвежда директен ток от външен източник на захранване в намотката на арматурата. Общите материали са графитни или метални-графитни композити. Той се контактува и се плъзга с комутатора, което позволява стабилно да се достави токът на въртящата се арматура.

 

Трябва да се отбележи, че четките носят части и ще се износват след дългосрочна употреба. Те трябва да бъдат подменени редовно, което също е важна част от поддръжката на двигателя на четката.

 

4. Статор: Статичната част, която генерира магнитното поле

Статорът е неподвижната част на двигателя, която е отговорна за осигуряването на постоянно магнитно поле за арматурата. Статорът може да бъде постоянен магнит (т.е. постоянен магнит DC двигател) или захранвана бобина (т.е. двигател на DC за възбуждане). Тя може да бъде разделена на различни видове според различните начини за генериране на магнитното поле.

 

5. Корпус и лагери: Структура и подкрепа

Корпусът на двигателя играе главно защитна и фиксираща роля, докато вътрешният лагер гарантира гладкото и ниско фрикционно въртене на арматурата, което е основната структура, за да се гарантира живота и стабилността на двигателя.

 

Обобщение: Основната структура на постоянен ток включва: арматура, комутатор, четки, статор, лагери и др. Тези компоненти работят заедно, за да завършат превръщането на електрическата енергия в механична енергия, което е гаранцията за ефективната работа на двигателя.

 

 

Когато много хора за първи път се запознаят с постоянен ток, може да си помислят, че това е просто малък двигател, който може да бъде обърнат чрез включване. Но всъщност DC двигателите могат да бъдат класифицирани от множество измерения, като метод на комутация, източник на магнитно поле, структура на намотка и др. Следните са трите най -често срещани методи за класификация:

 

Според метода на комутацията:

Четен постоянен мотор

Това е най -класическият тип DC мотор, с проста структура и ниска цена. Той превключва посоката на тока през механичния контакт между четката и комутатора, за да поддържа непрекъснатото въртене на двигателя.

 

Предимства: Проста структура, лесна за контрол, ниска цена, подходяща за играчки, малки уреди и т.н.

 

Недостатъци: Четките са лесни за носене, кратък живот, силен шум от работа, честа поддръжка.

 

DC мотор без четка

Без почитният двигател елиминира четките и комутатора и използва електронна система за управление за комутация, което го прави по -ефективен и има по -дълъг живот.

 

Предимства: Висока ефективност и тишина, дълъг живот, основно без поддръжка, подходящ за оборудване от среден до висок клас, като дронове и електроинструменти.

 

Недостатъци: Изисква специален контролер, висока цена, сложна система за управление

 

Според източника на магнитно поле:

Постоянен магнит DC двигател (PMDC мотор)

Постоянните магнити се използват за замяна на намотката на полето за генериране на магнитното поле. Те имат компактна структура и бърза реакция. Те обикновено се използват в електрически превозни средства, автоматични врати, роботи и др. Те могат да бъдат или с четки или безчетки.

 

Предимства: проста структура, малък размер, висока ефективност, бърз динамичен отговор

 

Недостатъци: Силата на магнитното поле не може да се регулира, а горната граница на мощността е ограничена от магнитния материал.

 

Развълнуван DC мотор

Магнитното поле се генерира от електромагнитната намотка (намотка на възбуждане), която може да бъде разделена на серийно възбуждане, паралелно възбуждане, съединение и др. Подходящо е за промишлено оборудване, което изисква голям начален въртящ момент или широк диапазон на регулиране на скоростта.

 

Предимства: Регулируемо магнитно поле, силен въртящ момент, подходящ за условия на висока мощност

 

Недостатъци: сложна структура, трудна за контрол, сравнително голям размер

 

Според кривата структура или броя на фазите на захранване (използвани най -вече за безчеткови двигатели):

"Фазовият номер" на двигателя се отнася до броя на каналите, през които токът преминава през намотката. Общите видове включват еднофазна, двуфазна и трифазна. Тази класификация е особено важна при DC Motors без четки (BLDCs), тъй като различните фазови номера оказват значително влияние върху стабилността на двигателя, методите на контрол и областите на приложение.

 

Еднофазен безчетков постоянен мотор

Еднофазните двигатели имат най-простата структура и обикновено изискват само два проводника за управление. Задвижващата верига има ниска цена, така че те често се използват в микро устройства с ниски изисквания за производителност.

Предимства: най -проста структура, ниска цена, подходяща за приложения с нисък въртящ момент като малки вентилатори и преносими устройства

 

Недостатъци: големи колебания на въртящия момент, не толкова гладки, колкото многофазните двигатели при стартиране

 

Двуфазен безчетков постоянен мотор

Той е по-сложен от еднофазната, обикновено използва четирипроводна или шест жилава структура и е по-гъвкава в контрола. Тя е подобна на структурата на стъпковия двигател, но методът на задвижването е различен.

Предимства: компактна структура, стабилна работа, често използвана в микро устройства и медицински инструменти

 

Недостатъци: В сравнение с трифазни двигатели, все още има определен колебание на въртящия момент

 

Трифазен безчетков постоянен мотор

Това е най-основната и най-добре изпълняващата се безчетка двигателна структура на пазара, с плавна работа и непрекъснат въртящ момент и се използва широко в различни приложения от среден до висок клас.

Предимства: Непрекъснат въртящ момент, висока ефективност, тиха работа, това е най -основният тип безчетков двигател, широко използван в електрически превозни средства, електроинструменти, дронове и т.н.

 

Недостатъци: Системата за управление е сложна и цената е сравнително висока

 

Различните методи за класификация разкриват ключовите разлики в двигателната структура, производителността и приложението. Заслужава да се отбележи, че тези класификации не са взаимно изключващи се. Например, двигателят може да бъде трифазен постоянен магнит DC мотор, който отговаря на трите класификационни размери. Разбирането на тези основи ще помогне при последващи решения за подбор и приложения.

 

 

В съвременното инженерство и живот, DC Motors са навсякъде. С предимствата на простия контрол, бързата реакция и разнообразните структури, DC двигателите се използват широко в различни продукти и системи. От домакински уреди до индустриална автоматизация, до дронове и медицинско оборудване, DC Motors "овластява" всичко.

 

По -долу са няколко типични сценария на приложение, разделени на индустрията или функцията:

1. Домашни уреди и ежедневни електронни устройства

DC двигателите са най -често срещани в малките домакински уреди. Те са компактни и тихи, подходящи за приложения, които изискват ниско напрежение, нисък шум и ниска цена.

 

Вакуумни почистващи препарати, сешоари, смесители (висока скорост, добра стабилност)

 

Електрически четки за зъби, електрически самобръсначки (с помощта на четки или безплодни двигатели)

 

Електрически завеси, електрически заключвания на вратите (ниско напрежение, приложения за консумация на ниска енергия)

 

Общи видове: черен двигател, без корпус, малък DC мотор без четка

 

2. Играчки, модели и развлекателна електроника

От автомобили за дистанционно управление до дронове, DC Motors играят ключова роля. Високата скорост, бързата реакция, лекото тегло и компактността са основните изисквания на такива сцени.

 

Автомобили и самолети за дистанционно управление (използване на безчетки за увеличаване на скоростта и издръжливостта)

 

Роботи, роботизирани оръжия (Encoder DC Motors, които изискват прецизно управление)

 

Общи видове: DC Motor без четка, DC мотор с енкодер, без корпус мотор

 

3. Индустриална автоматизация и механично задвижване

Изискванията за производителност на двигателите в индустриалната среда са по -високи и те трябва да имат характеристики като висок въртящ момент, силна контролируемост и дълъг живот.

 

Автоматизирана производствена линия (DC Servo Motor, система за обратна връзка на енкодерите)

 

Конвентивно оборудване, електрически бутален прът (постоянен магнит DC двигател, комбинация на двигателя на предавките)

 

CNC Machine Tools (Високо прецизно DC Motors)

 

Общи видове: Servo DC Motor, DC двигател с висок въртящ момент, мотор с редукция на предавка

 

4. Транспорт и зелено пътуване

Зелените инструменти за пътуване като електрически велосипеди, електрически превозни средства и велосипеди балансират основно DC Motors като свое силово ядро, особено с високоефективна безчетка DC Motors.

 

Електрически велосипед (мотор без четки)

 

Електрически скутер (24V \/ 36V мотор без четки)

 

Интелигентен балансиращ автомобил (постоянен мотор с висок въртящ момент с система за управление)

 

Общи видове: Hub без четка, 48V без четка мотор, постоянен мотор с висока ефективност

 

5. Медицински изделия и прецизно оборудване

DC Motors, особено Coreless Motors и Servo Motors, също се използват широко в областта на медицинското оборудване, което има изключително високи изисквания за шум, обем и скорост на реакция.

 

Инфузионна помпа, микро вентилатор (без корпус, чувствителен отговор)

 

Електрически хирургически инструменти (висока скорост, двигател с четка с нисък шум)

 

Офталмологично оборудване за изследване (ултра ниска вибрационна серво мотор)

 

Общи видове: Coreless DC Motors, Малки серво DC Motors, Безчеткови двигатели

 

DC Motors бяха дълбоко вградени в нашия живот и индустриални системи поради тяхната гъвкава структура, проста контрола и бърза реакция. От детски играчки до медицинско оборудване с висока точност, от автоматизирани производствени линии до електрически инструменти за пътуване, всички разчитат на DC Motors за постигане на задвижване и разузнаване.

 

Различните сценарии на приложение имат различни изисквания за нивото на напрежението на DC двигатели. Искате ли да знаете как да изберете 12V, 24V, 36V или 48V според вашите нужди? Можете да се обърнете към нашите "Ръководство за анализ на нивото на напрежението на двигателя на двигателя".