มอเตอร์ทำงานอย่างไร?

เกือบครึ่งหนึ่งของการใช้พลังงานของโลกถูกใช้โดยมอเตอร์ดังนั้นการปรับปรุงประสิทธิภาพของมอเตอร์จึงถือเป็นมาตรการที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการแก้ปัญหาพลังงานของโลก

ประเภทมอเตอร์

 

โดยทั่วไปหมายถึงการแปลงแรงที่เกิดจากการไหลของกระแสในสนามแม่เหล็กให้เป็นการเคลื่อนที่แบบหมุน และยังรวมถึงการเคลื่อนที่เชิงเส้นในช่วงกว้างด้วย

 

ตามประเภทของแหล่งจ่ายไฟที่ขับเคลื่อนโดยมอเตอร์ มันสามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์กระแสตรงและมอเตอร์กระแสสลับตามหลักการหมุนของมอเตอร์สามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นประเภทต่างๆ ดังนี้(ยกเว้นมอเตอร์ชนิดพิเศษ)

 

เกี่ยวกับกระแส สนามแม่เหล็ก และแรง

 

อันดับแรก เพื่อความสะดวกในการอธิบายหลักการของมอเตอร์ในภายหลัง เราจะมาทบทวนกฎ/กฎพื้นฐานเกี่ยวกับกระแส สนามแม่เหล็ก และแรงกันก่อนแม้ว่าจะมีความรู้สึกถึงความคิดถึง แต่ก็เป็นเรื่องง่ายที่จะลืมความรู้นี้หากคุณไม่ได้ใช้ส่วนประกอบที่เป็นแม่เหล็กบ่อยๆ

 

เรารวมรูปภาพและสูตรเพื่อแสดงให้เห็น

 
เมื่อลีดเฟรมเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า แรงที่กระทำต่อกระแสจะถูกนำมาพิจารณาด้วย

 

แรง F ที่กระทำต่อด้าน a และ c คือ

 

 

สร้างแรงบิดรอบแกนกลาง

 

เช่น เมื่อพิจารณาถึงสถานะที่มีเฉพาะมุมการหมุนเท่านั้นθแรงที่ทำมุมฉากกับ b และ d คือบาปθดังนั้นแรงบิด Ta ของส่วน a จึงแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้:

 

เมื่อพิจารณาส่วน c ในลักษณะเดียวกัน แรงบิดจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าและให้แรงบิดที่คำนวณโดย:

 

ภาพ

เนื่องจากพื้นที่ของสี่เหลี่ยมผืนผ้าคือ S=h·l การแทนที่ลงในสูตรด้านบนจึงได้ผลลัพธ์ดังต่อไปนี้:

 

 

สูตรนี้ใช้ไม่ได้เฉพาะกับสี่เหลี่ยมเท่านั้น แต่ยังใช้ได้กับรูปร่างทั่วไปอื่นๆ เช่น วงกลมด้วยมอเตอร์ใช้หลักการนี้

 

มอเตอร์หมุนอย่างไร?

 

1) มอเตอร์หมุนด้วยความช่วยเหลือของแม่เหล็ก, แรงแม่เหล็ก

 

รอบแม่เหล็กถาวรที่มีเพลาหมุน1 หมุนแม่เหล็ก(เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กหมุน)2 ตามหลักการของเสา N และ S ที่ดึงดูดขั้วตรงข้ามและผลักกันในระดับเดียวกัน-3. แม่เหล็กที่มีเพลาหมุนจะหมุน

 

นี่คือหลักการพื้นฐานของการหมุนมอเตอร์

 

สนามแม่เหล็กที่กำลังหมุน (แรงแม่เหล็ก) ถูกสร้างขึ้นรอบเส้นลวดเมื่อมีกระแสไหลผ่านเส้นลวด และแม่เหล็กหมุน ซึ่งจริงๆ แล้วอยู่ในสถานะการทำงานเดียวกัน

 

 

นอกจากนี้ เมื่อพันลวดเป็นรูปขดลวด แรงแม่เหล็กจะรวมกัน เกิดสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ (ฟลักซ์แม่เหล็ก) เกิดขึ้น ขั้ว N และขั้ว S จะถูกสร้างขึ้น
นอกจากนี้ การสอดแกนเหล็กเข้าไปในลวดขดจะทำให้แรงแม่เหล็กผ่านได้ง่ายขึ้น และสามารถสร้างแรงแม่เหล็กที่แรงขึ้นได้

 

 

2) มอเตอร์หมุนจริง

 

วิธีนี้เป็นวิธีปฏิบัติในการหมุนเครื่องจักรไฟฟ้า จึงได้นำวิธีการผลิตสนามแม่เหล็กหมุนโดยใช้กระแสสลับและขดลวดสามเฟสมาใช้
(ไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟสเป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่มีช่วงเฟส 120°)

 

  • สนามแม่เหล็กสังเคราะห์ในสถานะ 1 ข้างต้นสอดคล้องกับรูป 1 ต่อไปนี้
  • สนามแม่เหล็กสังเคราะห์ในสถานะ 2 ด้านบนสอดคล้องกับ 2 ในรูปด้านล่าง
  • สนามแม่เหล็กสังเคราะห์ในสถานะข้างต้น 3 สอดคล้องกับรูป 3 ต่อไปนี้

 

 

ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น ขดลวดที่พันรอบแกนกลางแบ่งออกเป็นสามเฟส และขดลวด U-phase, ขดลวด V-phase และขดลวด W-phase จะถูกจัดเรียงในช่วง 120°ขดลวดที่มีไฟฟ้าแรงสูงจะสร้างขั้ว N และขดลวดที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำจะสร้างขั้ว S
เนื่องจากแต่ละเฟสจะเปลี่ยนเป็นคลื่นไซน์ ขั้ว (ขั้ว N, ขั้ว S) ที่สร้างขึ้นโดยแต่ละขดลวดและสนามแม่เหล็ก (แรงแม่เหล็ก) จะเปลี่ยนไป
ในเวลานี้ เพียงแค่ดูที่คอยล์ที่สร้างขั้ว N และเปลี่ยนตามลำดับตามคอยล์ U-phase → คอยล์เฟส V → คอยล์ W-เฟส → คอยล์ U-phase จึงหมุน

 

โครงสร้างของมอเตอร์ขนาดเล็ก

 

ภาพด้านล่างแสดงโครงสร้างทั่วไปและการเปรียบเทียบมอเตอร์สามตัว ได้แก่ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน และมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบบไม่มีแปรงถ่านส่วนประกอบพื้นฐานของมอเตอร์เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นขดลวด แม่เหล็ก และโรเตอร์นอกจากนี้ เนื่องจากประเภทที่แตกต่างกัน จึงแบ่งออกเป็นประเภทยึดอยู่กับที่แบบคอยล์และแบบยึดอยู่กับที่แบบแม่เหล็ก

 

ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายของโครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับแผนภาพตัวอย่างเนื่องจากอาจมีโครงสร้างอื่นๆ บนพื้นฐานที่ละเอียดยิ่งขึ้น โปรดเข้าใจว่าโครงสร้างที่อธิบายในบทความนี้อยู่ภายในกรอบงานขนาดใหญ่

 

ที่นี่ขดลวดของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ได้รับการแก้ไขที่ด้านนอก และแม่เหล็กหมุนอยู่ด้านใน

 

ที่นี่แม่เหล็กของมอเตอร์ DC แบบมีแปรงได้รับการแก้ไขที่ด้านนอก และขดลวดจะหมุนอยู่ด้านในแปรงและตัวสับเปลี่ยนมีหน้าที่จ่ายพลังงานให้กับขดลวดและเปลี่ยนทิศทางของกระแส

 

ที่นี่ขดลวดของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านได้รับการแก้ไขที่ด้านนอก และแม่เหล็กหมุนอยู่ด้านใน

 

เนื่องจากมอเตอร์ประเภทต่างๆ แม้ว่าส่วนประกอบพื้นฐานจะเหมือนกัน แต่โครงสร้างก็แตกต่างกันข้อมูลเฉพาะจะอธิบายโดยละเอียดในแต่ละส่วน

 

มอเตอร์แปรง

 

โครงสร้างของมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน

 

ด้านล่างนี้คือลักษณะของมอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่านที่มักใช้ในโมเดลต่างๆ รวมถึงแผนผังแบบกระจายของมอเตอร์ประเภทสามช่องสองขั้ว (แม่เหล็ก 2 อัน) (3 คอยล์) ทั่วไปบางทีหลายๆ คนอาจเคยมีประสบการณ์ในการถอดชิ้นส่วนมอเตอร์และถอดแม่เหล็กออก

 

จะเห็นได้ว่าแม่เหล็กถาวรของมอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่านได้รับการแก้ไขแล้ว และขดลวดของมอเตอร์ DC แบบแปรงถ่านสามารถหมุนรอบศูนย์กลางด้านในได้ด้านที่อยู่นิ่งเรียกว่า “สเตเตอร์” และด้านหมุนเรียกว่า “โรเตอร์”

 

 

ต่อไปนี้เป็นแผนผังของโครงสร้างที่แสดงถึงแนวคิดของโครงสร้าง

 

 

มีตัวสับเปลี่ยนสามตัว (แผ่นโลหะโค้งงอสำหรับการสลับกระแส) ที่ขอบของแกนกลางที่กำลังหมุนเพื่อหลีกเลี่ยงการสัมผัสกัน ตัวสับเปลี่ยนจะถูกจัดเรียงไว้ที่ช่วง 120° (360°÷3 ชิ้น)คอมมิวเตเตอร์หมุนเมื่อเพลาหมุน

 

สับเปลี่ยนหนึ่งตัวเชื่อมต่อกับปลายคอยล์ด้านหนึ่งและปลายคอยล์อีกข้างหนึ่ง และสับเปลี่ยนสามตัวและคอยล์สามม้วนประกอบกันเป็นเครือข่ายวงจร

 

แปรงสองตัวได้รับการแก้ไขที่ 0° และ 180° เพื่อสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟ DC ภายนอกเชื่อมต่อกับแปรง และกระแสจะไหลตามเส้นทางของแปรง → สับเปลี่ยน → ขดลวด → แปรง

 

หลักการหมุนของมอเตอร์แบบมีแปรงถ่าน

 

1. หมุนทวนเข็มนาฬิกาจากสถานะเริ่มต้น

 

คอยล์ A อยู่ด้านบน เชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับแปรง ให้ด้านซ้ายเป็น (+) และด้านขวาเป็น (-)กระแสขนาดใหญ่ไหลจากแปรงด้านซ้ายไปยังขดลวด A ผ่านตัวสับเปลี่ยนนี่คือโครงสร้างที่ส่วนบน (ด้านนอก) ของคอยล์ A กลายเป็นขั้ว S

 

เนื่องจาก 1/2 ของกระแสของขดลวด A ไหลจากแปรงด้านซ้ายไปยังขดลวด B และขดลวด C ในทิศทางตรงกันข้ามกับขดลวด A ด้านนอกของขดลวด B และขดลวด C จะกลายเป็นขั้ว N อ่อน (ระบุด้วยตัวอักษรเล็กกว่าเล็กน้อยใน รูป) .

 

สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นในขดลวดเหล่านี้และผลกระทบที่น่ารังเกียจและน่าดึงดูดของแม่เหล็กจะทำให้ขดลวดมีแรงหมุนทวนเข็มนาฬิกา

 

② หมุนทวนเข็มนาฬิกาต่อไป

 

ต่อไป สันนิษฐานว่าแปรงด้านขวาสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยนสองตัวในสถานะที่ขดลวด A หมุนทวนเข็มนาฬิกา 30°

 

กระแสของคอยล์ A ยังคงไหลจากแปรงด้านซ้ายไปยังแปรงด้านขวา และด้านนอกของคอยล์จะรักษาขั้ว S

 

กระแสเดียวกันกับที่คอยล์ A ไหลผ่านคอยล์ B และด้านนอกของคอยล์ B จะกลายเป็นขั้ว N ที่แรงกว่า

 

เนื่องจากปลายทั้งสองด้านของคอยล์ C ลัดวงจรด้วยแปรง จึงไม่เกิดกระแสไหลและไม่มีการสร้างสนามแม่เหล็ก

 

แม้ในกรณีนี้ จะมีแรงหมุนทวนเข็มนาฬิกาเกิดขึ้น

 

จาก ④ ถึง ④ คอยล์ด้านบนยังคงรับแรงไปทางซ้าย และคอยล์ด้านล่างยังคงรับแรงไปทางขวา และยังคงหมุนทวนเข็มนาฬิกาต่อไป

 

เมื่อขดลวดถูกหมุนไปที่ ④ และ ④ ทุกๆ 30° เมื่อขดลวดอยู่เหนือแกนนอนตรงกลาง ด้านนอกของขดลวดจะกลายเป็นขั้ว Sเมื่อคอยล์อยู่ด้านล่าง จะกลายเป็นขั้ว N และการเคลื่อนไหวนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ

 

กล่าวอีกนัยหนึ่ง คอยล์ด้านบนถูกบังคับซ้ำๆ ไปทางซ้าย และคอยล์ด้านล่างถูกบังคับซ้ำๆ ไปทางขวา (ทั้งในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา)ซึ่งจะทำให้โรเตอร์หมุนทวนเข็มนาฬิกาตลอดเวลา

 

หากคุณเชื่อมต่อพลังงานเข้ากับแปรงด้านตรงข้ามซ้าย (-) และขวา (+) สนามแม่เหล็กที่อยู่ตรงข้ามจะถูกสร้างขึ้นในขดลวด ดังนั้นแรงที่ใช้กับขดลวดก็จะไปในทิศทางตรงกันข้ามโดยหมุนตามเข็มนาฬิกาด้วย

 

นอกจากนี้ เมื่อปิดเครื่อง โรเตอร์ของมอเตอร์แบบมีแปรงถ่านจะหยุดหมุนเนื่องจากไม่มีสนามแม่เหล็กให้หมุนต่อไป

 

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านแบบเต็มคลื่นสามเฟส

 

ลักษณะและโครงสร้างของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านแบบเต็มคลื่นสามเฟส

 

รูปด้านล่างแสดงตัวอย่างลักษณะและโครงสร้างของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน

 

ด้านซ้ายเป็นตัวอย่างของมอเตอร์สปินเดิลที่ใช้ในการหมุนออปติคอลดิสก์ในอุปกรณ์เล่นออปติคัลดิสก์รวม 3 เฟส × 3 รวม 9 คอยล์ทางด้านขวาเป็นตัวอย่างของมอเตอร์สปินเดิลสำหรับอุปกรณ์ FDD ซึ่งมีขดลวดทั้งหมด 12 ม้วน (3 เฟส × 4)คอยล์ได้รับการแก้ไขบนแผงวงจรและพันรอบแกนเหล็ก

 

ส่วนรูปดิสก์ทางด้านขวาของคอยล์คือโรเตอร์แม่เหล็กถาวรบริเวณรอบนอกเป็นแม่เหล็กถาวร เพลาของโรเตอร์ถูกแทรกเข้าไปในส่วนกลางของขดลวดและครอบคลุมส่วนขดลวด และแม่เหล็กถาวรล้อมรอบรอบนอกของขดลวด

 

แผนภาพโครงสร้างภายในและวงจรเทียบเท่าการเชื่อมต่อคอยล์ของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านแบบเต็มคลื่นสามเฟส

 

ถัดไปเป็นแผนผังของโครงสร้างภายในและแผนผังของวงจรสมมูลของการเชื่อมต่อคอยล์

 

แผนภาพภายในนี้เป็นตัวอย่างของมอเตอร์ 3 สล็อต (3 คอยส์) แบบ 2 ขั้ว (แม่เหล็ก 2 อัน) ที่เรียบง่ายมากคล้ายกับโครงสร้างมอเตอร์แบบแปรงถ่านที่มีจำนวนขั้วและช่องเท่ากัน แต่ด้านคอยล์ได้รับการแก้ไขแล้วและแม่เหล็กสามารถหมุนได้แน่นอนว่าไม่มีแปรง

ในกรณีนี้ ขดลวดจะเชื่อมต่อเป็นรูปตัว Y โดยใช้องค์ประกอบเซมิคอนดักเตอร์เพื่อจ่ายกระแสให้กับขดลวด และกระแสเข้าและออกจะถูกควบคุมตามตำแหน่งของแม่เหล็กที่กำลังหมุนในตัวอย่างนี้ องค์ประกอบ Hall ใช้เพื่อตรวจจับตำแหน่งของแม่เหล็กองค์ประกอบฮอลล์ถูกจัดเรียงไว้ระหว่างขดลวด และแรงดันไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจะถูกตรวจจับตามความแรงของสนามแม่เหล็ก และใช้เป็นข้อมูลตำแหน่งในภาพของมอเตอร์สปินเดิล FDD ที่ให้ไว้ก่อนหน้านี้ จะเห็นได้ว่ามีองค์ประกอบฮอลล์ (เหนือคอยล์) สำหรับการตรวจจับตำแหน่งระหว่างคอยล์และคอยล์

 

องค์ประกอบฮอลล์เป็นเซ็นเซอร์แม่เหล็กที่รู้จักกันดีขนาดของสนามแม่เหล็กสามารถแปลงเป็นขนาดของแรงดันไฟฟ้า และทิศทางของสนามแม่เหล็กสามารถแสดงเป็นบวกหรือลบได้ด้านล่างนี้เป็นแผนผังที่แสดงผลฮอลล์

 

องค์ประกอบฮอลล์ใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ที่ว่า “เมื่อกระแส IH ไหลผ่านเซมิคอนดักเตอร์ และฟลักซ์แม่เหล็ก B ไหลผ่านมุมขวาไปยังกระแส ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้า VHถูกสร้างขึ้นในทิศทางตั้งฉากกับกระแสและสนามแม่เหล็ก“ นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) ค้นพบปรากฏการณ์นี้และเรียกมันว่า “Hall effect”แรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้น VHแสดงได้ด้วยสูตรต่อไปนี้

วีH= (กH/ ง)・ผมH・ข ※KH: ค่าสัมประสิทธิ์ฮอลล์, d: ความหนาของพื้นผิวการเจาะทะลุของฟลักซ์แม่เหล็ก

ตามสูตรที่แสดง ยิ่งกระแสไฟฟ้าสูง แรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้นคุณสมบัตินี้มักใช้เพื่อตรวจจับตำแหน่งของโรเตอร์ (แม่เหล็ก)

 

หลักการหมุนของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านแบบเต็มคลื่นสามเฟส

 

หลักการหมุนของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านจะอธิบายไว้ในขั้นตอนต่อไปนี้ 1 ถึง ⑥เพื่อให้เข้าใจง่าย แม่เหล็กถาวรจะถูกทำให้ง่ายขึ้นจากวงกลมเป็นสี่เหลี่ยมที่นี่

 

1

 

ในบรรดาขดลวดสามเฟส สันนิษฐานว่าคอยล์ 1 ได้รับการแก้ไขในทิศทาง 12 นาฬิกา คอยล์ 2 ได้รับการแก้ไขในทิศทาง 4 นาฬิกา และคอยล์ 3 ได้รับการแก้ไขใน ทิศทางที่ 8 นาฬิกาให้ขั้ว N ของแม่เหล็กถาวร 2 ขั้วอยู่ด้านซ้ายและขั้ว S ทางด้านขวาและสามารถหมุนได้

 

กระแส Io จะไหลเข้าสู่ขดลวด 1 เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กขั้ว S ภายนอกขดลวดกระแส Io/2 ถูกสร้างให้ไหลจากคอยล์ 2 และคอยล์ 3 เพื่อสร้างสนามแม่เหล็กขั้ว N ภายนอกคอยล์

 

เมื่อสนามแม่เหล็กของคอยล์ 2 และคอยล์ 3 ถูกเวคเตอร์ สนามแม่เหล็กขั้ว N จะถูกสร้างขึ้นด้านล่าง ซึ่งเป็นขนาด 0.5 เท่าของขนาดของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเมื่อกระแส Io ผ่านขดลวดหนึ่ง และมีขนาดใหญ่กว่า 1.5 เท่าเมื่อเพิ่มเข้าไป สู่สนามแม่เหล็กของขดลวด 1สิ่งนี้จะสร้างสนามแม่เหล็กผลลัพธ์ที่มุม 90° กับแม่เหล็กถาวร ดังนั้นจึงสามารถสร้างแรงบิดสูงสุดได้ โดยแม่เหล็กถาวรจะหมุนตามเข็มนาฬิกา

 

เมื่อกระแสของคอยล์ 2 ลดลงและกระแสของคอยล์ 3 เพิ่มขึ้นตามตำแหน่งการหมุน สนามแม่เหล็กผลลัพธ์จะหมุนตามเข็มนาฬิกาและแม่เหล็กถาวรยังหมุนต่อไป

 

 

ในสถานะที่หมุน 30° กระแส Io จะไหลเข้าสู่คอยล์ 1 กระแสในคอยล์ 2 จะทำให้เป็นศูนย์ และกระแส Io จะไหลออกจากคอยล์ 3

 

ด้านนอกของคอยล์ 1 กลายเป็นขั้ว S และด้านนอกของคอยล์ 3 กลายเป็นขั้ว Nเมื่อเวกเตอร์ถูกรวมเข้าด้วยกัน สนามแม่เหล็กที่ได้จะเป็น √3 (ประมาณ 1.72) คูณด้วยสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเมื่อกระแส Io ผ่านขดลวดนอกจากนี้ยังสร้างสนามแม่เหล็กลัพธ์ที่มุม 90° กับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรและหมุนตามเข็มนาฬิกา

 

เมื่อกระแสไหลเข้า Io ของคอยล์ 1 ลดลงตามตำแหน่งการหมุน กระแสไหลเข้าของคอยล์ 2 จะเพิ่มขึ้นจากศูนย์ และกระแสไหลออกของคอยล์ 3 เพิ่มขึ้นเป็น Io สนามแม่เหล็กผลลัพธ์จะหมุนตามเข็มนาฬิกาด้วย และแม่เหล็กถาวรก็ยังหมุนต่อไป

 

※สมมติว่ากระแสแต่ละเฟสเป็นรูปแบบคลื่นไซน์ ค่ากระแสตรงนี้คือ Io × sin(π⁄3)=Io × √3⁄2 ผ่านการสังเคราะห์เวกเตอร์ของสนามแม่เหล็ก จะได้ขนาดสนามแม่เหล็กทั้งหมดเป็น ( √ 3/2)2× 2=1.5 เท่าเมื่อกระแสแต่ละเฟสเป็นคลื่นไซน์ โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งของแม่เหล็กถาวร ขนาดของสนามแม่เหล็กประกอบเวกเตอร์จะเป็น 1.5 เท่าของสนามแม่เหล็กที่เกิดจากขดลวด และสนามแม่เหล็กจะอยู่ที่มุม 90° สัมพันธ์กัน สู่สนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวร

 


 

ในสถานะหมุนต่อไปอีก 30° กระแส Io/2 จะไหลเข้าสู่คอยล์ 1 กระแส Io/2 จะไหลเข้าสู่คอยล์ 2 และกระแส Io จะไหลออกจากคอยล์ 3

 

ด้านนอกของคอยล์ 1 กลายเป็นขั้ว S ด้านนอกของคอยล์ 2 ก็กลายเป็นขั้ว S และด้านนอกของคอยล์ 3 กลายเป็นขั้ว Nเมื่อเวกเตอร์ถูกรวมเข้าด้วยกัน สนามแม่เหล็กที่ได้จะเป็น 1.5 เท่าของสนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นเมื่อกระแส Io ไหลผ่านขดลวด (เหมือนกับ 1)ในกรณีนี้ สนามแม่เหล็กผลลัพธ์จะถูกสร้างขึ้นที่มุม 90° เทียบกับสนามแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรและหมุนตามเข็มนาฬิกา

 

④~⑥

 

หมุนในลักษณะเดียวกับ 1 ถึง 3

 

ด้วยวิธีนี้หากกระแสที่ไหลเข้าสู่ขดลวดถูกสลับอย่างต่อเนื่องตามลำดับตามตำแหน่งของแม่เหล็กถาวร แม่เหล็กถาวรจะหมุนในทิศทางที่คงที่ในทำนองเดียวกัน หากคุณกลับทิศทางการไหลของกระแสและกลับสนามแม่เหล็กผลลัพธ์ มันจะหมุนทวนเข็มนาฬิกา

 

รูปด้านล่างแสดงกระแสของแต่ละคอยล์อย่างต่อเนื่องในแต่ละขั้นตอนที่ 1 ถึง ⑥ ด้านบนจากการแนะนำข้างต้น ควรเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างการเปลี่ยนแปลงและการหมุนเวียนในปัจจุบันได้

 

สเต็ปเปอร์มอเตอร์

 

สเต็ปเปอร์มอเตอร์เป็นมอเตอร์ที่สามารถควบคุมมุมการหมุนและความเร็วได้อย่างแม่นยำในการซิงโครไนซ์กับสัญญาณพัลส์สเต็ปเปอร์มอเตอร์เรียกอีกอย่างว่า "พัลส์มอเตอร์"เนื่องจากสเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถกำหนดตำแหน่งได้อย่างแม่นยำผ่านการควบคุมแบบวงรอบเปิดเท่านั้นโดยไม่ต้องใช้เซ็นเซอร์ตำแหน่ง จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์ที่ต้องมีการวางตำแหน่ง

 

โครงสร้างของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ (ไบโพลาร์สองเฟส)

 

รูปภาพต่อไปนี้จากซ้ายไปขวาเป็นตัวอย่างลักษณะที่ปรากฏของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ แผนผังของโครงสร้างภายใน และแผนผังของแนวคิดโครงสร้าง

 

ในตัวอย่างลักษณะที่ปรากฏ แสดงลักษณะของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ประเภท HB (ไฮบริด) และ PM (แม่เหล็กถาวร)แผนภาพโครงสร้างตรงกลางยังแสดงโครงสร้างของประเภท HB และประเภท PM

 

สเต็ปปิ้งมอเตอร์เป็นโครงสร้างที่คอยล์ยึดอยู่กับที่และแม่เหล็กถาวรจะหมุนแผนภาพแนวคิดของโครงสร้างภายในของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ทางด้านขวาเป็นตัวอย่างของมอเตอร์ PM ที่ใช้ขดลวดสองเฟส (สองชุด)ในตัวอย่างโครงสร้างพื้นฐานของสเต็ปปิ้งมอเตอร์ ขดลวดจะถูกจัดเรียงไว้ด้านนอก และแม่เหล็กถาวรจะถูกจัดเรียงไว้ด้านในนอกจากขดลวดสองเฟสแล้ว ยังมีแบบสามเฟสและห้าเฟสที่มีเฟสมากกว่าอีกด้วย

 

สเต็ปเปอร์มอเตอร์บางตัวมีโครงสร้างอื่นที่แตกต่างกัน แต่โครงสร้างพื้นฐานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์มีระบุไว้ในบทความนี้เพื่ออำนวยความสะดวกในการแนะนำหลักการทำงานของมันจากบทความนี้ ฉันหวังว่าจะเข้าใจว่าสเต็ปปิ้งมอเตอร์โดยทั่วไปใช้โครงสร้างของขดลวดคงที่และแม่เหล็กถาวรที่หมุนได้

 

หลักการทำงานพื้นฐานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ (การกระตุ้นแบบเฟสเดียว)

 

รูปต่อไปนี้ใช้เพื่อแนะนำหลักการทำงานพื้นฐานของสเต็ปเปอร์มอเตอร์นี่เป็นตัวอย่างการกระตุ้นสำหรับแต่ละเฟส (ชุดคอยล์) ของคอยล์ไบโพลาร์สองเฟสด้านบนหลักฐานของแผนภาพนี้คือสถานะเปลี่ยนจาก 1 เป็น ④ขดลวดประกอบด้วยคอยล์ 1 และคอยล์ 2 ตามลำดับนอกจากนี้ ลูกศรปัจจุบันยังระบุทิศทางการไหลในปัจจุบันอีกด้วย

 

1

  • กระแสไฟไหลเข้าจากด้านซ้ายของคอยล์ 1 และไหลออกจากด้านขวาของคอยล์ 1
  • อย่าให้กระแสไหลผ่านคอยล์ 2
  • ในเวลานี้ ด้านในของคอยล์ด้านซ้าย 1 กลายเป็น N และด้านในของคอยล์ด้านขวา 1 กลายเป็น S
  • ดังนั้นแม่เหล็กถาวรที่อยู่ตรงกลางจึงถูกดึงดูดโดยสนามแม่เหล็กของขดลวด 1 และกลายเป็นสถานะของ S ด้านซ้ายและ N ด้านขวา และหยุดลง

  • กระแสของคอยล์ 1 หยุด และกระแสไหลเข้าจากด้านบนของคอยล์ 2 และไหลออกจากด้านล่างของคอยล์ 2
  • ด้านในของคอยล์บน 2 กลายเป็น N และด้านในของคอยล์ล่าง 2 กลายเป็น S
  • แม่เหล็กถาวรถูกดึงดูดโดยสนามแม่เหล็กและหยุดโดยการหมุน 90° ตามเข็มนาฬิกา

  • กระแสของคอยล์ 2 หยุด และกระแสไหลเข้าจากด้านขวาของคอยล์ 1 และไหลออกจากด้านซ้ายของคอยล์ 1
  • ด้านในของคอยล์ด้านซ้าย 1 จะกลายเป็น S และด้านในของคอยล์ด้านขวา 1 จะกลายเป็น N
  • แม่เหล็กถาวรถูกดึงดูดโดยสนามแม่เหล็กและหยุดโดยหมุนตามเข็มนาฬิกาอีก 90°

  • กระแสของคอยล์ 1 หยุด และกระแสไหลเข้าจากด้านล่างของคอยล์ 2 และไหลออกจากด้านบนของคอยล์ 2
  • ด้านในของคอยล์บน 2 กลายเป็น S และด้านในของคอยล์ล่าง 2 กลายเป็น N
  • แม่เหล็กถาวรถูกดึงดูดโดยสนามแม่เหล็กและหยุดโดยหมุนตามเข็มนาฬิกาอีก 90°

 

สเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถหมุนได้โดยการเปลี่ยนกระแสที่ไหลผ่านขดลวดตามลำดับ 1 ถึง ④ ด้านบนโดยวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในตัวอย่างนี้ การทำงานของสวิตช์แต่ละตัวจะหมุนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ 90°นอกจากนี้ เมื่อกระแสไหลอย่างต่อเนื่องผ่านคอยล์บางตัว สถานะหยุดสามารถคงอยู่ได้ และสเต็ปเปอร์มอเตอร์จะมีแรงบิดที่ค้างอยู่อย่างไรก็ตาม หากคุณกลับลำดับของกระแสที่ไหลผ่านขดลวด คุณสามารถทำให้สเต็ปเปอร์มอเตอร์หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามได้

เวลาโพสต์: Jul-09-2022