2) Бодит эргэдэг мотор

Энд цахилгаан машиныг эргүүлэх практик аргын хувьд гурван фазын хувьсах гүйдэл ба ороомог ашиглан эргэдэг соронзон орон үүсгэх аргыг нэвтрүүлсэн.
(Гурван фазын хувьсах гүйдэл нь 120 ° фазын интервалтай хувьсах гүйдлийн дохио юм)

• Дээрх ① төлөвт байгаа синтетик соронзон орон нь дараах зурагтай ① тохирч байна.
• Дээрх ② төлөв дэх синтетик соронзон орон нь доорх зураг дээрх ②-тай тохирч байна.
• Дээрх ③ төлөв дэх синтетик соронзон орон нь дараах зурагтай ③ тохирч байна.

Дээр дурдсанчлан, голын эргэн тойронд ороомог нь гурван үе шатанд хуваагддаг бөгөөд U-фазын ороомог, V-фазын ороомог, W-фазын ороомог нь 120 ° -ын зайд байрладаг.Өндөр хүчдэлтэй ороомог нь N туйлыг үүсгэдэг ба бага хүчдэлтэй ороомог нь S туйлыг үүсгэдэг.
Фаз бүр нь синус долгионы хэлбэрээр өөрчлөгддөг тул ороомог бүрээс үүссэн туйл (N туйл, S туйл) ба түүний соронзон орон (соронзон хүч) өөрчлөгддөг.
Энэ үед зүгээр л N туйл үүсгэдэг ороомогыг хараад U фазын ороомог→V фазын ороомог→W фазын ороомог→U фазын ороомгийн дагуу дарааллаар өөрчлөгдөнө.

Жижиг моторын бүтэц

Доорх зурагт гурван моторын ерөнхий бүтэц, харьцуулалтыг харуулав: stepper мотор, сойзтой тогтмол гүйдлийн (DC) мотор, сойзгүй тогтмол гүйдэл (DC) мотор.Эдгээр моторын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг нь голчлон ороомог, соронз, ротор юм.Үүнээс гадна янз бүрийн төрлөөс шалтгаалан тэдгээрийг ороомог тогтмол төрөл, соронзтой тогтмол төрөл гэж хуваадаг.

Дараах нь жишээ диаграммтай холбоотой бүтцийн тайлбар юм.Илүү нарийн бүтэцтэй өөр бүтэц байж болох тул энэ зүйлд тайлбарласан бүтэц нь өргөн хүрээний хүрээнд байгааг ойлгоорой.

Энд stepper моторын ороомог гадна талдаа бэхлэгдсэн, соронз нь дотроо эргэлддэг.

Энд сойзтой тогтмол гүйдлийн хөдөлгүүрийн соронз нь гадна талд бэхлэгдсэн, ороомог нь дотроо эргэлддэг.Сойз ба коммутатор нь ороомог руу тэжээл өгөх, гүйдлийн чиглэлийг өөрчлөх үүрэгтэй.

Энд сойзгүй моторын ороомог гадна талдаа бэхлэгдсэн, соронз нь дотроо эргэлддэг.

Хөдөлгүүрийн төрөл өөр учраас үндсэн эд ангиуд нь ижил байсан ч бүтэц нь өөр өөр байдаг.Тодорхойлолтыг хэсэг бүрт дэлгэрэнгүй тайлбарлах болно.

унасан мотор

Сойзтой моторын бүтэц

Загваруудад ихэвчлэн ашиглагддаг унадаг тогтмол гүйдлийн мотор ямар харагдахыг доороос гадна нийтлэг хоёр туйл (2 соронз) гурван оролттой (3 ороомог) хөдөлгүүрийн тэсэрсэн схемийг доор харуулав.Магадгүй олон хүн моторыг задалж, соронзыг нь гаргаж авсан туршлагатай байх.

Эндээс харахад сойзтой тогтмол гүйдлийн моторын байнгын соронз нь тогтмол байдаг бөгөөд сойзтой тогтмол гүйдлийн моторын ороомог нь дотоод төвийг тойрон эргэлддэг.Хөдөлгөөнгүй талыг "статор", эргэдэг талыг "ротор" гэж нэрлэдэг.

Дараах нь бүтцийн үзэл баримтлалыг илэрхийлсэн бүтцийн бүдүүвч диаграмм юм.

Эргэдэг төв тэнхлэгийн захад гурван коммутатор (гүйдэл солих зориулалттай нугалсан металл хуудас) байдаг.Бие биетэйгээ харьцахаас зайлсхийхийн тулд коммутаторуудыг 120° (360°÷3 ширхэг) зайд байрлуулна.Босоо амыг эргүүлэх үед коммутатор эргэлддэг.

Нэг ороомогыг нэг ороомгийн төгсгөл, нөгөө ороомгийн төгсгөлтэй холбож, гурван хэлхээ, гурван ороомог нь хэлхээний сүлжээ болгон бүхэл (цагираг) үүсгэдэг.

Хоёр сойз нь коммутатортой холбогдохын тулд 0 ° ба 180 ° -д бэхлэгдсэн байна.Гадны тогтмол гүйдлийн тэжээл нь сойзтой холбогдсон бөгөөд гүйдэл нь сойз → коммутатор → ороомог → сойзны замын дагуу урсдаг.

Сойзтой моторын эргэлтийн зарчим

① Анхны төлөвөөс цагийн зүүний эсрэг эргүүлнэ

А ороомог дээр байгаа, тэжээлийн хангамжийг сойз руу холбож, зүүн тал нь (+), баруун тал нь (-) байна.Зүүн сойзноос их хэмжээний гүйдэл нь коммутатороор дамжин А ороомог руу урсдаг.Энэ нь А ороомгийн дээд хэсэг (гадна тал) нь S туйл болох бүтэц юм.

А ороомгийн гүйдлийн 1/2 нь зүүн сойзоос В ороомог руу, С ороомог руу А ороомгийн эсрэг чиглэлд урсдаг тул В ороомог ба С ороомгийн гадна тал нь сул N туйл болж хувирдаг (хэмжээнд бага зэрэг жижиг үсгээр тэмдэглэгдсэн). зураг).

Эдгээр ороомогт үүссэн соронзон орон ба соронзны түлхэх, татах нөлөө нь ороомогыг цагийн зүүний эсрэг эргэдэг хүчний нөлөөнд оруулдаг.

② Цаашид цагийн зүүний эсрэг эргүүлнэ

Дараа нь баруун сойз нь А ороомог цагийн зүүний эсрэг 30 ° эргүүлэх төлөвт байгаа хоёр коммутатортой харьцдаг гэж үздэг.

А ороомгийн гүйдэл нь зүүн сойзноос баруун сойз руу урссаар байх ба ороомгийн гадна тал нь S туйлыг хадгалдаг.

А ороомогтой ижил гүйдэл В ороомогоор урсах ба В ороомгийн гадна тал нь илүү хүчтэй N туйл болдог.

С ороомгийн хоёр төгсгөл нь сойзоор богино холболттой тул гүйдэл гүйж, соронзон орон үүсэхгүй.

Энэ тохиолдолд ч гэсэн цагийн зүүний эсрэг эргэлтийн хүчийг мэдэрдэг.

③-аас ④ хүртэл дээд ороомог нь зүүн тийш, доод ороомог нь баруун тийш хүчийг хүлээн авч, цагийн зүүний эсрэг эргэлддэг.

Ороомог 30° тутамд ③ ба ④ эргүүлэх үед ороомгийг төв хэвтээ тэнхлэгээс дээш байрлуулах үед ороомгийн гадна тал нь S туйл болно;ороомог доор байрлах үед энэ нь N туйл болж, энэ хөдөлгөөн давтагдана.

Өөрөөр хэлбэл, дээд ороомог нь зүүн тийш, доод ороомог нь баруун тийш (хоёулаа цагийн зүүний эсрэг чиглэлд) дахин дахин шахагдана.Энэ нь роторыг цагийн зүүний эсрэг байнга эргүүлдэг.

Хэрэв та эсрэг талын зүүн (-) ба баруун (+) багсуудад хүчийг холбовол ороомогт эсрэг соронзон орон үүсдэг тул ороомогт үйлчлэх хүч нь мөн эсрэг чиглэлд, цагийн зүүний дагуу эргэдэг.

Түүнчлэн цахилгааныг унтраасан үед сойзтой моторын роторыг эргүүлэх соронзон орон байхгүй тул эргэхээ болино.

Гурван фазын бүрэн долгионы сойзгүй мотор

Гурван фазын бүрэн долгионы сойзгүй моторын гадаад байдал, бүтэц

Доорх зурагт сойзгүй моторын дүр төрх, бүтцийн жишээг үзүүлэв.

Зүүн талд оптик диск тоглуулах төхөөрөмжид оптик дискийг эргүүлэхэд ашигладаг ээрэх моторын жишээг үзүүлэв.Нийт гурван фазын × 3 нийт 9 ороомог.Баруун талд нийт 12 ороомогтой (гурван фазын × 4) FDD төхөөрөмжид зориулсан булны моторын жишээ байна.Ороомог нь хэлхээний самбар дээр бэхлэгдсэн бөгөөд төмрийн голыг тойруулан ороосон байна.

Ороомгийн баруун талд байрлах диск хэлбэртэй хэсэг нь байнгын соронзон ротор юм.Захын хэсэг нь байнгын соронз бөгөөд роторын гол нь ороомгийн төв хэсэгт орж ороомгийн хэсгийг бүрхэж, байнгын соронз нь ороомгийн захыг хүрээлдэг.

Гурван фазын бүрэн долгионы сойзгүй моторын дотоод бүтцийн диаграмм ба ороомгийн холболтын эквивалент хэлхээ

Дараа нь дотоод бүтцийн бүдүүвч диаграмм ба ороомгийн холболтын эквивалент хэлхээний бүдүүвч диаграмм юм.

Энэхүү дотоод диаграм нь маш энгийн 2 туйлтай (2 соронз) 3 оролттой (3 ороомог) моторын жишээ юм.Энэ нь ижил тооны шон, үүртэй, сойзтой моторын бүтэцтэй төстэй боловч ороомгийн тал нь тогтмол, соронз нь эргэлдэж чаддаг.Мэдээжийн хэрэг, сойз байхгүй.

Энэ тохиолдолд ороомог нь Y холболттой, хагас дамжуулагч элементийг ашиглан ороомогыг гүйдэлээр хангадаг бөгөөд эргэлдэх соронзны байрлалын дагуу гүйдлийн орох, гарах урсгалыг удирддаг.Энэ жишээнд Холл элементийг соронзонгийн байрлалыг илрүүлэхэд ашигладаг.Холл элементийг ороомогуудын хооронд байрлуулж, үүссэн хүчдэлийг соронзон орны хүч дээр үндэслэн илрүүлж, байрлалын мэдээлэл болгон ашигладаг.Өмнө нь өгөгдсөн FDD булны моторын зураг дээр ороомог ба ороомгийн хоорондох байрлалыг илрүүлэх Холл элемент (ороомогоос дээш) байгааг харж болно.

Танхимын элементүүд нь сайн мэддэг соронзон мэдрэгч юм.Соронзон орны хэмжээг хүчдэлийн хэмжээ болгон хувиргаж, соронзон орны чиглэлийг эерэг эсвэл сөрөг байдлаар илэрхийлж болно.Холл эффектийг харуулсан бүдүүвч диаграммыг доор харуулав.

Залны элементүүд нь үзэгдлийн давуу талыг ашиглан “гүйдлийн үед I_{H нь хагас дамжуулагчаар урсаж, соронзон урсгал B нь гүйдэлтэй зөв өнцгөөр дамждаг, хүчдэл V.H}гүйдэл ба соронзон орны перпендикуляр чиглэлд үүсдэгАмерикийн физикч Эдвин Герберт Холл (Эдвин Херберт Холл) энэ үзэгдлийг нээж "Холл эффект" гэж нэрлэсэн.Үүссэн хүчдэл V_Hдараах томъёогоор илэрхийлнэ.

В_H= (К_H/ г)・I_H・B ※K_H: Холл коэффициент, d: соронзон урсгалын нэвтрэлтийн гадаргуугийн зузаан

Томъёогоос харахад гүйдэл их байх тусам хүчдэл өндөр болно.Энэ функцийг ихэвчлэн роторын (соронзон) байрлалыг илрүүлэхэд ашигладаг.

Гурван фазын бүрэн долгионы сойзгүй моторын эргэлтийн зарчим

Сойзгүй моторын эргэлтийн зарчмыг ①-ээс ⑥ хүртэл дараах алхмуудад тайлбарлах болно.Ойлгомжтой болгохын тулд байнгын соронзыг тойргоос тэгш өнцөгт хүртэл хялбаршуулсан болно.

①

Гурван фазын ороомогуудын дотроос ороомог 1 нь цагийн 12 цагийн чиглэлд, 2-р ороомог нь цагийн 4 цагийн чиглэлд, 3-р ороомог нь цагны 4 цагийн чиглэлд бэхлэгдсэн байна гэж үздэг. цагийн 8 цагийн чиглэл.2 туйлтай байнгын соронзны N туйл зүүн талд, S туйл баруун талд байх ба түүнийг эргүүлэх боломжтой.

Ороомог 1-д гүйдэл Io урсаж ороомгийн гадна талд S туйлын соронзон орон үүсгэнэ.Io/2 гүйдэл нь ороомог 2 ба ороомог 3-аас урсаж ороомгийн гадна N туйлтай соронзон орон үүсгэдэг.

Ороомог 2 ба ороомог 3-ын соронзон орныг векторчлох үед доошоо чиглэсэн N туйлтай соронзон орон үүсдэг бөгөөд энэ нь нэг ороомогоор гүйдэл дамжих үед үүссэн соронзон орны хэмжээнээс 0.5 дахин их, нэмэх үед 1.5 дахин их байдаг. ороомгийн соронзон орон руу 1.Энэ нь байнгын соронзтой 90 ° өнцгөөр үүссэн соронзон орон үүсгэдэг тул хамгийн их эргэлтийг бий болгож, байнгын соронз цагийн зүүний дагуу эргэлддэг.

2-р ороомгийн гүйдэл буурч, 3-р ороомгийн гүйдэл нь эргэлтийн байрлалаас хамааран нэмэгдэхэд үүссэн соронзон орон нь мөн цагийн зүүний дагуу эргэлдэж, байнгын соронз нь мөн эргэлддэг.

②

30°-аар эргүүлсэн төлөвт Io гүйдэл ороомог 1 руу урсаж, ороомог 2 дахь гүйдэл тэг болж, гүйдэл Io ороомогоос 3 урсдаг.

Ороомог 1-ийн гадна тал нь S туйл болж, 3-р ороомгийн гадна тал нь N туйл болно.Векторуудыг нэгтгэх үед үүссэн соронзон орон нь гүйдэл Io ороомогоор дамжин өнгөрөх үед үүссэн соронзон оронтой √3 (≈1.72) дахин их байна.Энэ нь мөн байнгын соронзны соронзон оронтой 90 ° өнцгөөр үүссэн соронзон орон үүсгэж, цагийн зүүний дагуу эргэлддэг.

Эргэлтийн байрлалаас хамааран ороомгийн 1-ийн орох гүйдэл Io буурч, ороомгийн 2-ын орох гүйдэл тэгээс нэмэгдэж, ороомгийн 3-ын гадагшлах гүйдэл Io хүртэл нэмэгдэхэд үүссэн соронзон орон мөн цагийн зүүний дагуу эргэлддэг. мөн байнгын соронз нь мөн үргэлжлүүлэн эргэлддэг.

※Фазын гүйдэл бүрийг синусоид долгионы хэлбэр гэж үзвэл энд гүйдлийн утга нь Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 Соронзон орны вектор нийлэгжилтээр соронзон орны нийт хэмжээг ( √) гэж авна. 3⁄2)²× 2=1.5 дахин.Фаз гүйдэл бүр нь байнгын соронзны байрлалаас үл хамааран синус долгион байх үед вектор нийлмэл соронзон орны хэмжээ нь ороомгийн үүсгэсэн соронзон орны хэмжээнээс 1.5 дахин их байх ба соронзон орон нь харьцангуй 90 ° өнцгөөр байрладаг. байнгын соронзны соронзон орон руу.

③

Үргэлжлүүлэн 30°-аар эргэх төлөвт Io/2 гүйдэл ороомог 1 руу, гүйдэл Io/2 ороомог 2 руу, гүйдэл Io ороомогоос 3 урсдаг.

Ороомог 1-ийн гадна тал нь S туйл болж, ороомгийн 2-ын гадна тал нь мөн S туйл болж, ороомгийн 3-ын гадна тал нь N туйл болно.Векторуудыг нэгтгэх үед үүссэн соронзон орон нь ороомогоор Io гүйдэл урсах үед үүссэн соронзон ороноос 1.5 дахин их байна (①-тэй адил).Энд мөн байнгын соронзны соронзон оронтой харьцуулахад 90 ° өнцгөөр үүссэн соронзон орон үүсч, цагийн зүүний дагуу эргэлддэг.

④～⑥

①-ээс ③ хүртэл эргүүлнэ.

Ийм маягаар ороомог руу орж буй гүйдлийг байнгын соронзны байрлалын дагуу дарааллаар нь тасралтгүй сольж байвал байнгын соронз нь тогтмол чиглэлд эргэлдэнэ.Үүний нэгэн адил, хэрэв та одоогийн урсгалыг эргүүлж, үүссэн соронзон орныг эргүүлбэл энэ нь цагийн зүүний эсрэг эргэлддэг.

Доорх зураг дээр ①-ээс ⑥ хүртэлх алхам бүрийн ороомог бүрийн гүйдлийг тасралтгүй харуулж байна.Дээрх танилцуулгаар дамжуулан одоогийн өөрчлөлт ба эргэлтийн хоорондын хамаарлыг ойлгох боломжтой байх ёстой.

алхам мотор

Stepper мотор нь импульсийн дохиотой синхрончлолын дагуу эргэлтийн өнцөг болон хурдыг нарийн хянах чадвартай мотор юм.Stepper моторыг мөн "импульсийн мотор" гэж нэрлэдэг.Алхам моторууд нь байрлал мэдрэгчийг ашиглахгүйгээр зөвхөн нээлттэй хэлхээний удирдлагаар зөв байрлал тогтоох боломжтой байдаг тул тэдгээрийг байршил тогтоох шаардлагатай тоног төхөөрөмжид өргөнөөр ашигладаг.

Stepper моторын бүтэц (хоёр фазын хоёр туйлт)

Дараах зургууд нь зүүнээс баруун тийш алхам хөдөлгүүрийн харагдах байдал, дотоод бүтцийн бүдүүвч диаграмм, бүтцийн үзэл баримтлалын бүдүүвч диаграмм юм.

Гадаад төрх байдлын жишээнд HB (Hybrid) ба PM (Permanent Magnet) төрлийн гишгүүртэй моторын дүр төрхийг өгсөн болно.Дунд хэсэгт байгаа бүтцийн диаграмм нь HB төрлийн ба РМ хэлбэрийн бүтцийг мөн харуулж байна.

Алхам мотор нь ороомог тогтмол, байнгын соронз эргэдэг бүтэц юм.Баруун талд байгаа stepper моторын дотоод бүтцийн концепцийн диаграмм нь хоёр фазын (хоёр багц) ороомог ашиглан PM моторын жишээ юм.Хөдөлгүүрийн үндсэн бүтцийн жишээн дээр ороомог нь гадна талд, байнгын соронз нь дотор талд байрладаг.Хоёр фазын ороомогоос гадна илүү олон фаз бүхий гурван фазын болон таван фазын төрлүүд байдаг.

Зарим шаталсан мотор нь өөр өөр бүтэцтэй байдаг боловч түүний ажлын зарчмыг нэвтрүүлэхэд хялбар болгох үүднээс энэ өгүүлэлд stepper моторын үндсэн бүтцийг өгсөн болно.Энэ нийтлэлээр дамжуулан гишгүүрийн мотор нь үндсэндээ тогтмол ороомог ба эргэлддэг байнгын соронзны бүтцийг ашигладаг гэдгийг ойлгох болно гэж найдаж байна.

Stepper моторын ажиллах үндсэн зарчим (нэг фазын өдөөлт)

Stepper моторын ажиллах үндсэн зарчмыг танилцуулахад дараах зургийг ашигласан болно.Энэ нь дээрх хоёр фазын хоёр туйлт ороомгийн үе шат бүрийн (ороомогуудын багц) өдөөх жишээ юм.Энэ диаграмын үндэслэл нь төлөв ①-ээс ④ болж өөрчлөгддөг.Ороомог нь 1-р ороомог ба 2-р ороомогоос бүрдэнэ.Үүнээс гадна одоогийн сумнууд нь одоогийн урсгалын чиглэлийг заана.

①

• Гүйдэл нь ороомгийн 1 зүүн талаас орж, ороомгийн 1 баруун талаас урсдаг.
• Ороомог 2-оор гүйдэл урсахыг бүү зөвшөөр.
• Энэ үед зүүн ороомгийн 1-ийн дотоод тал нь N, баруун ороомгийн 1-ийн дотоод тал нь S болно.
• Тиймээс голд байрлах байнгын соронз нь ороомгийн 1-ийн соронзон орны нөлөөгөөр татагдаж, зүүн S, баруун N-ийн төлөв болж, зогсдог.

  ②

• Ороомог 1-ийн гүйдэл зогссон бөгөөд гүйдэл нь ороомгийн 2 дээд талаас урсаж, ороомгийн 2 доод талаас урсдаг.
• Дээд ороомгийн 2-ын дотоод тал нь N болж, доод ороомгийн 2-ын дотоод тал нь S болно.
• Байнгын соронз нь өөрийн соронзон орондоо татагдаж, цагийн зүүний дагуу 90° эргүүлснээр зогсдог.

  ③

• Ороомог 2-ын гүйдэл зогссон ба гүйдэл нь ороомгийн 1-ийн баруун талаас орж, 1-ийн зүүн талаас урсдаг.
• Зүүн ороомгийн 1-ийн дотоод тал нь S болж, баруун ороомгийн 1-ийн дотоод тал нь N болно.
• Байнгын соронз нь соронзон орондоо татагдаж, цагийн зүүний дагуу дахин 90° эргүүлснээр зогсдог.

  ④

• Ороомог 1-ийн гүйдэл зогссон бөгөөд гүйдэл нь ороомгийн 2 доод талаас урсаж, ороомгийн 2 дээд талаас урсдаг.
• Дээд ороомгийн 2-ын дотоод тал нь S болж, доод ороомгийн 2-ын дотоод тал нь N болно.
• Байнгын соронз нь соронзон орондоо татагдаж, цагийн зүүний дагуу дахин 90° эргүүлснээр зогсдог.