2) Motor halisi inayozunguka

Hapa, kama njia ya vitendo ya kuzungusha mashine za umeme, njia ya kutengeneza uwanja unaozunguka wa sumaku kwa kutumia mkondo wa kubadilisha wa awamu tatu na coil huletwa.
(Awamu tatu za AC ni mawimbi ya AC yenye muda wa awamu ya 120°)

• Sehemu ya sumaku ya sintetiki katika hali ① iliyo hapo juu inalingana na takwimu ifuatayo ①.
• Sehemu ya sumaku ya sintetiki katika hali ② hapo juu inalingana na ② katika mchoro ulio hapa chini.
• Sehemu ya sumaku ya sintetiki katika hali ya juu ③ inalingana na takwimu ifuatayo ③.

Kama ilivyoelezwa hapo juu, jeraha la coil karibu na msingi limegawanywa katika awamu tatu, na coil ya U-awamu, coil ya awamu ya V na awamu ya W hupangwa kwa vipindi vya 120 °.Coil yenye voltage ya juu hutoa N pole, na coil yenye voltage ya chini hutoa S pole.
Kwa kuwa kila awamu inabadilika kama wimbi la sine, polarity (N pole, S pole) inayotokana na kila koili na uwanja wake wa sumaku (nguvu ya sumaku) hubadilika.
Kwa wakati huu, angalia tu coil inayozalisha pole ya N, na ubadilishe kwa mlolongo kulingana na U-awamu ya awamu → V-awamu ya awamu → W-awamu coil → U-awamu ya coil, na hivyo kupokezana.

Muundo wa motor ndogo

Kielelezo hapa chini kinaonyesha muundo wa jumla na ulinganisho wa motors tatu: motor stepper, brushed moja kwa moja sasa (DC) motor, na brushless moja kwa moja sasa (DC) motor.Vipengele vya msingi vya motors hizi ni hasa coils, sumaku na rotors.Aidha, kutokana na aina tofauti, wamegawanywa katika aina ya coil fasta na sumaku fasta aina.

Yafuatayo ni maelezo ya muundo unaohusishwa na mchoro wa mfano.Kwa kuwa kunaweza kuwa na miundo mingine kwa msingi wa punjepunje zaidi, tafadhali elewa kuwa muundo uliofafanuliwa katika makala haya umo ndani ya mfumo mkuu.

Hapa, coil ya motor stepper ni fasta nje, na sumaku huzunguka ndani.

Hapa, sumaku za motor iliyopigwa ya DC zimewekwa nje, na coils huzungushwa ndani.Brushes na commutator ni wajibu wa kusambaza nguvu kwa coil na kubadilisha mwelekeo wa sasa.

Hapa, coil ya motor isiyo na brashi imewekwa nje, na sumaku huzunguka ndani.

Kutokana na aina tofauti za motors, hata kama vipengele vya msingi ni sawa, muundo ni tofauti.Maelezo maalum yataelezwa kwa undani katika kila sehemu.

motor brushed

Muundo wa motor iliyopigwa

Chini ni jinsi gari la DC lililopigwa mara nyingi hutumika katika mifano inaonekana kama, pamoja na mchoro uliolipuka wa aina ya kawaida ya pole mbili (sumaku 2) ya aina tatu (3 coils).Labda watu wengi wana uzoefu wa kutenganisha motor na kuchukua sumaku.

Inaweza kuonekana kuwa sumaku za kudumu za motor iliyopigwa ya DC zimewekwa, na coils ya motor iliyopigwa ya DC inaweza kuzunguka katikati ya ndani.Upande wa stationary unaitwa "stator" na upande unaozunguka unaitwa "rotor".

Ifuatayo ni mchoro wa muundo wa muundo unaowakilisha dhana ya muundo.

Kuna waendeshaji watatu (karatasi za chuma zilizoinama kwa ubadilishaji wa sasa) kwenye ukingo wa mhimili wa kati unaozunguka.Ili kuepuka kuwasiliana na kila mmoja, waendeshaji hupangwa kwa muda wa 120 ° (vipande 360 ​​° ÷3).Mwendeshaji huzunguka shimoni inapozunguka.

Kiendeshaji kimoja kimeunganishwa na ncha moja ya koili na ncha nyingine ya koili, na waendeshaji watatu na koili tatu huunda nzima (pete) kama mtandao wa mzunguko.

Brashi mbili zimewekwa kwa 0 ° na 180 ° kwa kuwasiliana na commutator.Ugavi wa umeme wa nje wa DC umeunganishwa kwenye brashi, na sasa inapita kulingana na njia ya brashi → kibadilishaji → coil → brashi.

Kanuni ya mzunguko wa motor iliyopigwa

① Zungusha kinyume cha saa kutoka hali ya awali

Coil A iko juu, unganisha usambazaji wa umeme kwa brashi, acha kushoto iwe (+) na kulia iwe (-).Mkondo mkubwa unatiririka kutoka kwa brashi ya kushoto hadi coil A kupitia kibadilishaji.Huu ndio muundo ambao sehemu ya juu (upande wa nje) wa coil A inakuwa S pole.

Kwa kuwa 1/2 ya mkondo wa coil A hutiririka kutoka kwa brashi ya kushoto hadi koili B na koili C katika mwelekeo tofauti hadi koili A, pande za nje za koili B na koili C huwa nguzo za N dhaifu (zinazoonyeshwa kwa herufi ndogo kidogo kwenye koili. takwimu).

Sehemu za sumaku zilizoundwa katika koili hizi na athari za kuchukiza na za kuvutia za sumaku huweka mizunguko kwa nguvu inayozunguka kinyume cha saa.

② Geuka zaidi kinyume cha saa

Ifuatayo, inachukuliwa kuwa brashi sahihi inawasiliana na waendeshaji wawili katika hali ambapo coil A inazungushwa kinyume na 30 °.

Sasa ya coil A inaendelea kutiririka kutoka kwa brashi ya kushoto hadi brashi ya kulia, na nje ya coil hudumisha pole S.

Mkondo sawa na Coil A unapita kupitia Coil B, na nje ya Coil B inakuwa nguzo ya N yenye nguvu zaidi.

Kwa kuwa ncha zote mbili za coil C zimezungushwa kwa muda mfupi na brashi, hakuna mtiririko wa sasa na uwanja wa sumaku unaozalishwa.

Hata katika kesi hii, nguvu ya mzunguko wa saa ina uzoefu.

Kutoka ③ hadi ④, coil ya juu inaendelea kupokea nguvu upande wa kushoto, na coil ya chini inaendelea kupokea nguvu kwenda kulia, na inaendelea kuzunguka kinyume cha saa.

Wakati coil inapozungushwa hadi ③ na ④ kila 30 °, wakati coil imewekwa juu ya mhimili wa kati wa mlalo, upande wa nje wa coil unakuwa S pole;wakati coil imewekwa chini, inakuwa N pole, na harakati hii inarudiwa.

Kwa maneno mengine, coil ya juu inalazimishwa mara kwa mara upande wa kushoto, na coil ya chini inalazimishwa mara kwa mara kwenda kulia (wote kwa mwelekeo wa saa).Hii huweka rota inazunguka kinyume na saa wakati wote.

Ikiwa unaunganisha nguvu kwa kinyume cha kushoto (-) na brashi ya kulia (+), kinyume na mashamba ya magnetic huundwa katika coils, hivyo nguvu inayotumiwa kwa coils pia iko kinyume chake, ikigeuka saa.

Kwa kuongeza, wakati nguvu imezimwa, rotor ya motor iliyopigwa huacha kuzunguka kwa sababu hakuna shamba la magnetic ili kuiweka inazunguka.

motor ya awamu ya tatu ya wimbi kamili la brashi

Muonekano na muundo wa awamu ya tatu full-wimbi brushless motor

Takwimu hapa chini inaonyesha mfano wa kuonekana na muundo wa motor isiyo na brashi.

Upande wa kushoto ni mfano wa injini ya kusokota inayotumika kusokota diski ya macho kwenye kifaa cha kucheza diski ya macho.Jumla ya awamu tatu × 3 jumla ya coil 9.Kwa upande wa kulia ni mfano wa motor spindle kwa kifaa FDD, na jumla ya coil 12 (awamu tatu × 4).Coil ni fasta kwenye bodi ya mzunguko na jeraha karibu na msingi wa chuma.

Sehemu ya umbo la diski upande wa kulia wa coil ni rotor ya sumaku ya kudumu.Pembezoni ni sumaku ya kudumu, shimoni ya rotor imeingizwa ndani ya sehemu ya kati ya coil na inashughulikia sehemu ya coil, na sumaku ya kudumu inazunguka pembeni ya coil.

Mchoro wa muundo wa ndani na uunganisho wa coil mzunguko sawa wa motor ya awamu ya tatu ya wimbi kamili la brashi

Ifuatayo ni mchoro wa mchoro wa muundo wa ndani na mchoro wa mchoro wa mzunguko sawa wa uunganisho wa coil.

Mchoro huu wa ndani ni mfano wa rahisi sana 2-pole (2 sumaku) 3-slot (3 coils) motor.Ni sawa na muundo wa motor iliyopigwa na idadi sawa ya miti na inafaa, lakini upande wa coil umewekwa na sumaku zinaweza kuzunguka.Bila shaka, hakuna brashi.

Katika kesi hii, coil ni Y-kushikamana, kwa kutumia kipengele semiconductor kusambaza coil kwa sasa, na inflow na outflow ya sasa ni kudhibitiwa kulingana na nafasi ya sumaku inayozunguka.Katika mfano huu, kipengele cha Ukumbi kinatumika kugundua nafasi ya sumaku.Kipengele cha Ukumbi kinapangwa kati ya koili, na voltage inayozalishwa hugunduliwa kulingana na nguvu ya uwanja wa sumaku na hutumiwa kama habari ya msimamo.Katika picha ya motor ya spindle ya FDD iliyotolewa hapo awali, inaweza pia kuonekana kuwa kuna kipengele cha Ukumbi (juu ya coil) kwa kutambua nafasi kati ya coil na coil.

Vipengele vya ukumbi ni sensorer zinazojulikana za sumaku.Ukubwa wa uwanja wa sumaku unaweza kubadilishwa kuwa ukubwa wa voltage, na mwelekeo wa uwanja wa sumaku unaweza kuonyeshwa kuwa chanya au hasi.Chini ni mchoro wa mpangilio unaoonyesha athari ya Ukumbi.

Vipengele vya ukumbi huchukua fursa ya jambo ambalo "wakati wa sasa wa I_{H hutiririka kupitia semiconductor na flux ya sumaku B hupita kwenye pembe za kulia hadi sasa, voltage V.H}inazalishwa katika mwelekeo perpendicular kwa sasa na shamba magnetic", Mwanafizikia wa Marekani Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) aligundua jambo hili na kuiita "athari ya Hall".Voltage inayosababisha V_Hinawakilishwa na fomula ifuatayo.

V_H= (K_H/ d) · I_H・B ※K_H: Mgawo wa ukumbi, d: unene wa uso wa kupenya wa magnetic flux

Kama formula inavyoonyesha, juu ya sasa, juu ya voltage.Kipengele hiki mara nyingi hutumiwa kuchunguza nafasi ya rotor (sumaku).

Kanuni ya mzunguko wa motor ya awamu ya tatu isiyo na wimbi kamili

Kanuni ya mzunguko wa motor isiyo na brashi itaelezwa katika hatua zifuatazo ① hadi ⑥.Kwa ufahamu rahisi, sumaku za kudumu hurahisishwa kutoka kwa miduara hadi mistatili hapa.

①

Miongoni mwa coil za awamu tatu, inadhaniwa kuwa coil 1 imewekwa kwa mwelekeo wa saa 12 ya saa, coil 2 imewekwa kwa mwelekeo wa saa 4, na coil 3 imewekwa kwenye mwelekeo wa 8:00 ya saa.Acha nguzo ya N ya sumaku ya kudumu ya pole-2 iwe upande wa kushoto na pole ya S upande wa kulia, na inaweza kuzungushwa.

Io ya sasa inatiririka ndani ya koili 1 ili kutoa uga wa sumaku wa S-pole nje ya koili.Mkondo wa Io/2 unafanywa kutiririka kutoka Coil 2 na Coil 3 ili kutoa uwanja wa sumaku wa N-pole nje ya koili.

Sehemu za sumaku za coil 2 na coil 3 zinapowekwa vekta, sehemu ya sumaku ya N-pole inatolewa kuelekea chini, ambayo ni mara 0.5 ya ukubwa wa uga wa sumaku unaozalishwa wakati Io ya sasa inapopitia koili moja, na ni kubwa mara 1.5 inapoongezwa. kwa uwanja wa sumaku wa coil 1.Hii huunda uga unaotokana na sumaku kwa pembe ya 90° hadi kwa sumaku ya kudumu, ili torati ya kiwango cha juu zaidi iweze kuzalishwa, sumaku ya kudumu huzunguka kisaa.

Wakati sasa ya coil 2 imepungua na sasa ya coil 3 imeongezeka kulingana na nafasi ya mzunguko, uwanja wa magnetic unaosababisha pia huzunguka saa na sumaku ya kudumu pia inaendelea kuzunguka.

②

Katika hali iliyozunguka na 30 °, Io ya sasa inapita kwenye coil 1, sasa katika coil 2 inafanywa sifuri, na Io ya sasa inapita nje ya coil 3.

Nje ya coil 1 inakuwa S pole, na nje ya coil 3 inakuwa N pole.Wakati vekta zimeunganishwa, uwanja wa sumaku unaotokana ni √3 (≈1.72) mara ya shamba la sumaku linalozalishwa wakati Io ya sasa inapita kupitia coil.Hii pia hutoa uga unaotokana na sumaku kwa pembe ya 90° hadi uga wa sumaku wa kudumu na huzunguka kisaa.

Wakati uingiaji wa sasa wa Io wa coil 1 umepungua kulingana na nafasi ya mzunguko, sasa ya kuingia ya coil 2 imeongezeka kutoka sifuri, na sasa ya outflow ya coil 3 imeongezeka hadi Io, shamba la magnetic linalosababisha pia linazunguka saa. na sumaku ya kudumu pia inaendelea kuzunguka.

※ Kwa kuchukulia kwamba kila mkondo wa awamu ni umbo la wimbi la sinusoidal, thamani ya sasa hapa ni Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Kupitia usanisi wa vekta ya uga sumaku, jumla ya ukubwa wa uga sumaku hupatikana kama ( √ 3⁄2)²× 2 = mara 1.5.Wakati kila mkondo wa awamu ni wimbi la sine, bila kujali nafasi ya sumaku ya kudumu, ukubwa wa uwanja wa sumaku wa vekta ni mara 1.5 ya uga wa sumaku unaozalishwa na koili, na uga wa sumaku uko kwenye jamaa ya pembe ya 90°. kwa uwanja wa sumaku wa sumaku ya kudumu.

③

Katika hali ya kuendelea kuzunguka kwa 30 °, Io / 2 ya sasa inapita kwenye coil 1, Io / 2 ya sasa inapita kwenye coil 2, na Io ya sasa inapita nje ya coil 3.

Nje ya coil 1 inakuwa S pole, nje ya coil 2 pia inakuwa S pole, na nje ya coil 3 inakuwa N pole.Vekta zinapounganishwa, uga unaotokana na sumaku ni mara 1.5 ya uga sumaku unaotolewa wakati Io ya sasa inapita kupitia koili (sawa na ①).Hapa, pia, uwanja wa sumaku unaotokana huzalishwa kwa pembe ya 90 ° kwa heshima na uwanja wa magnetic wa sumaku ya kudumu na huzunguka saa.

④～⑥

Zungusha kwa njia sawa na ① hadi ③.

Kwa njia hii, ikiwa sasa inapita kwenye coil inaendelea kubadilishwa kwa mlolongo kulingana na nafasi ya sumaku ya kudumu, sumaku ya kudumu itazunguka kwa mwelekeo uliowekwa.Vile vile, ukigeuza mtiririko wa sasa na kugeuza sehemu inayotokezwa ya sumaku, itazunguka kinyume cha saa.

Kielelezo kilicho hapa chini kinaonyesha mfululizo wa mkondo wa kila koili katika kila hatua ① hadi ⑥ hapo juu.Kupitia utangulizi hapo juu, inapaswa kuwa rahisi kuelewa uhusiano kati ya mabadiliko ya sasa na mzunguko.

motor stepper

Gari ya stepper ni injini ambayo inaweza kudhibiti kwa usahihi pembe ya mzunguko na kasi katika maingiliano na ishara ya mapigo.Motor stepper pia inaitwa "pulse motor".Kwa sababu motors za stepper zinaweza kufikia nafasi sahihi tu kupitia udhibiti wa kitanzi wazi bila kutumia sensorer za nafasi, hutumiwa sana katika vifaa vinavyohitaji nafasi.

Muundo wa motor stepper (awamu mbili za bipolar)

Takwimu zifuatazo kutoka kushoto kwenda kulia ni mfano wa kuonekana kwa motor ya kuzidisha, mchoro wa muundo wa ndani, na mchoro wa muundo wa dhana ya muundo.

Katika mfano wa kuonekana, kuonekana kwa aina ya HB (Hybrid) na PM (Permanent Magnet) aina ya motor stepping hutolewa.Mchoro wa muundo katikati pia unaonyesha muundo wa aina ya HB na aina ya PM.

Motor stepping ni muundo ambao coil ni fasta na sumaku ya kudumu huzunguka.Mchoro wa dhana ya muundo wa ndani wa motor stepper upande wa kulia ni mfano wa motor PM kwa kutumia awamu mbili (seti mbili) za coils.Kwa mfano wa muundo wa msingi wa motor ya hatua, coils hupangwa nje na sumaku za kudumu zinapangwa ndani.Mbali na coils ya awamu mbili, kuna aina ya awamu ya tatu na tano na awamu zaidi.

Baadhi ya motors za stepper zina miundo mingine tofauti, lakini muundo wa msingi wa motor stepper hutolewa katika makala hii ili kuwezesha kuanzishwa kwa kanuni yake ya kazi.Kupitia kifungu hiki, natumai kuelewa kuwa injini ya kuzidisha kimsingi inachukua muundo wa coil iliyowekwa na sumaku inayozunguka ya kudumu.

Kanuni ya msingi ya kufanya kazi ya stepper motor (msisimko wa awamu moja)

Takwimu ifuatayo inatumiwa kuanzisha kanuni ya msingi ya kazi ya motor stepper.Huu ni mfano wa msisimko kwa kila awamu (seti ya coils) ya coil ya awamu mbili ya bipolar hapo juu.Msingi wa mchoro huu ni kwamba hali inabadilika kutoka ① hadi ④.Coil ina Coil 1 na Coil 2, kwa mtiririko huo.Kwa kuongeza, mishale ya sasa inaonyesha mwelekeo wa mtiririko wa sasa.

①

• Ya sasa inapita kutoka upande wa kushoto wa coil 1 na inapita kutoka upande wa kulia wa coil 1 .
• Usiruhusu mkondo wa mkondo kupita kwenye koili 2.
• Kwa wakati huu, upande wa ndani wa coil 1 wa kushoto unakuwa N, na upande wa ndani wa coil 1 wa kulia unakuwa S.
• Kwa hiyo, sumaku ya kudumu katikati inavutiwa na shamba la magnetic ya coil 1, inakuwa hali ya kushoto S na N kulia, na kuacha.

  ②

• Sasa ya coil 1 imesimamishwa, na sasa inapita kutoka upande wa juu wa coil 2 na inapita kutoka upande wa chini wa coil 2.
• Upande wa ndani wa coil 2 ya juu inakuwa N, na upande wa ndani wa coil ya chini 2 inakuwa S.
• Sumaku ya kudumu inavutiwa na uga wake wa sumaku na husimama kwa kuzungusha 90° kisaa.

  ③

• Sasa ya coil 2 imesimamishwa, na sasa inapita kutoka upande wa kulia wa coil 1 na inapita kutoka upande wa kushoto wa coil 1.
• Upande wa ndani wa coil 1 wa kushoto unakuwa S, na upande wa ndani wa coil 1 wa kulia unakuwa N.
• Sumaku ya kudumu inavutiwa na uga wake wa sumaku na inasimama kwa kugeuka saa nyingine 90°.

  ④

• Sasa ya coil 1 imesimamishwa, na sasa inapita kutoka upande wa chini wa coil 2 na inapita kutoka upande wa juu wa coil 2 .
• Upande wa ndani wa coil 2 ya juu inakuwa S, na upande wa ndani wa coil ya chini 2 inakuwa N.
• Sumaku ya kudumu inavutiwa na uga wake wa sumaku na inasimama kwa kugeuka saa nyingine 90°.