ความรู้หลักการทำงานของมอเตอร์แบบแปรงถ่านและมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน

หลักการทำงานของมอเตอร์แปรงถ่าน

โครงสร้างหลักของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านคือสเตเตอร์ + โรเตอร์ + แปรง และแรงบิดได้มาจากการหมุนสนามแม่เหล็กเพื่อส่งออกพลังงานจลน์ แปรงจะสัมผัสกับตัวสับเปลี่ยนตลอดเวลาเพื่อนำไฟฟ้าและเปลี่ยนเฟสในการหมุน

มอเตอร์แปรงถ่านใช้การเปลี่ยนทางกล ขั้วแม่เหล็กไม่เคลื่อนที่ ขดลวดหมุน เมื่อมอเตอร์ทำงาน ขดลวดและตัวสับเปลี่ยนจะหมุน ในขณะที่เหล็กแม่เหล็กและแปรงคาร์บอนไม่หมุน การเปลี่ยนทิศทางกระแสคอยล์แบบสลับทำได้โดยตัวสับเปลี่ยนและแปรงที่หมุนพร้อมกับมอเตอร์

ในมอเตอร์แบบแปรงถ่าน กระบวนการนี้คือการจัดกลุ่มปลายกำลังไฟฟ้าเข้าทั้งสองของขดลวด ตามลำดับ โดยจัดเรียงเป็นวงแหวน แยกด้วยวัสดุฉนวนระหว่างกัน ก่อตัวเป็นทรงกระบอก กลายเป็นสารอินทรีย์ทั้งหมดซ้ำๆ กับเพลามอเตอร์ แหล่งจ่ายไฟผ่านเสาขนาดเล็กสองอันที่ทำจากคาร์บอน (แปรงคาร์บอน) ภายใต้การกระทำของแรงดันสปริงจากตำแหน่งคงที่เฉพาะสองตำแหน่ง แรงดันในการป้อนพลังงาน ขดลวดทรงกระบอกทรงกลมสองจุดถึงขดลวดชุดของ ไฟฟ้า.

ในฐานะที่เป็นมอเตอร์หมุน ขดลวดที่แตกต่างกันหรือขั้วที่แตกต่างกันของขดลวดเดียวกันจะได้รับพลังงานในเวลาที่ต่างกัน เพื่อให้มีความแตกต่างของมุมที่เหมาะสมระหว่างขั้ว ns ของสนามแม่เหล็กที่สร้างขดลวดกับขั้ว ns ของสเตเตอร์แม่เหล็กถาวรที่ใกล้ที่สุด สนามแม่เหล็กดึงดูดกันและผลักกัน ทำให้เกิดแรงและผลักมอเตอร์ให้หมุน อิเล็กโทรดคาร์บอนเลื่อนบนหัวลวดเหมือนแปรงบนพื้นผิวของวัตถุ จึงเป็นที่มาของชื่อ "แปรง"

การเลื่อนเข้าหากันจะทำให้เกิดการเสียดสีและการสูญเสียแปรงถ่านซึ่งจำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นประจำ การสลับเปิดปิดระหว่างแปรงถ่านกับหัวลวดของคอยล์อาจทำให้เกิดประกายไฟ ไฟฟ้า แม่เหล็กไฟฟ้าหัก และรบกวนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้

หลักการทำงานของมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน

ในมอเตอร์ไร้แปรงถ่าน การเปลี่ยนสับเปลี่ยนจะดำเนินการโดยวงจรควบคุมในตัวควบคุม (โดยทั่วไปคือเซ็นเซอร์ฮอลล์ + ตัวควบคุม และเทคโนโลยีขั้นสูงเพิ่มเติมคือตัวเข้ารหัสแม่เหล็ก)

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านใช้ตัวสับเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์ ขดลวดไม่เคลื่อนที่ ขั้วแม่เหล็กหมุน มอเตอร์ไร้แปรงถ่านใช้ชุดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อตรวจจับตำแหน่งของขั้วแม่เหล็กของแม่เหล็กถาวรผ่านองค์ประกอบห้องโถง SS2712 ตามความหมายนี้ วงจรอิเล็กทรอนิกส์จะใช้เพื่อสลับทิศทางของกระแสในขดลวดในเวลาที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าจะสร้างแรงแม่เหล็กไปในทิศทางที่ถูกต้องเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ ขจัดข้อเสียของมอเตอร์แบบแปรงถ่าน

วงจรเหล่านี้เรียกว่าตัวควบคุมมอเตอร์ ตัวควบคุมของมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านยังสามารถใช้งานฟังก์ชันบางอย่างที่มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านไม่สามารถทำได้ เช่น การปรับมุมการสลับกำลัง มอเตอร์เบรก ทำให้มอเตอร์ถอยหลัง การล็อคมอเตอร์ และการใช้ สัญญาณเบรกเพื่อหยุดการจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ ตอนนี้แบตเตอรี่รถยนต์ล็อคสัญญาณเตือนภัยอิเล็กทรอนิกส์ในการใช้งานฟังก์ชั่นเหล่านี้อย่างเต็มที่

มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านเป็นผลิตภัณฑ์เมคคาทรอนิกส์ทั่วไป ซึ่งประกอบด้วยตัวมอเตอร์และตัวขับ เนื่องจากมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านทำงานในโหมดควบคุมอัตโนมัติ มันจะไม่เพิ่มขดลวดสตาร์ทให้กับโรเตอร์เหมือนกับมอเตอร์ซิงโครนัสที่มีการควบคุมความเร็วความถี่แปรผัน และโหลดหนักเริ่มต้น และจะไม่ทำให้เกิดการสั่นและก้าวออกเมื่อโหลดเปลี่ยนแปลง

ความแตกต่างของโหมดควบคุมความเร็วระหว่างมอเตอร์แบบแปรงถ่านและมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่าน

ในความเป็นจริง การควบคุมมอเตอร์ทั้งสองชนิดคือการควบคุมแรงดันไฟฟ้า แต่เนื่องจาก dc แบบไม่มีแปรงใช้ตัวสับเปลี่ยนอิเล็กทรอนิกส์ ดังนั้นจึงสามารถทำได้โดยการควบคุมแบบดิจิทัล และ dc แบบไร้แปรงถ่านนั้นผ่านตัวสับเปลี่ยนแปรงคาร์บอน โดยใช้วงจรอะนาล็อกแบบดั้งเดิมที่ควบคุมด้วยซิลิคอนสามารถควบคุมได้ ค่อนข้างง่าย

1. กระบวนการควบคุมความเร็วของมอเตอร์แปรงคือการปรับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์ หลังจากปรับแล้ว แรงดันและกระแสจะถูกแปลงโดยสับเปลี่ยนและแปรงเพื่อเปลี่ยนความแรงของสนามแม่เหล็กที่สร้างโดยอิเล็กโทรดเพื่อให้บรรลุ วัตถุประสงค์ในการเปลี่ยนความเร็ว กระบวนการนี้เรียกว่าการควบคุมแรงดัน

2. กระบวนการควบคุมความเร็วของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านคือแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง สัญญาณควบคุมของการปรับไฟฟ้าจะเปลี่ยนไป และอัตราการสลับของหลอด MOS กำลังสูงจะเปลี่ยนโดยไมโครโปรเซสเซอร์เป็น ตระหนักถึงการเปลี่ยนแปลงของความเร็ว กระบวนการนี้เรียกว่าการแปลงความถี่

ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพ

1. มอเตอร์แปรงมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ใช้เวลาในการพัฒนานาน และเทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่

ย้อนกลับไปในศตวรรษที่ 19 เมื่อมอเตอร์ถือกำเนิดขึ้น มอเตอร์ที่ใช้งานจริงนั้นมีรูปแบบไร้แปรงถ่าน กล่าวคือ มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสแบบกรงกระรอก ac ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายหลังจากการสร้างกระแสสลับ อย่างไรก็ตาม มอเตอร์แบบอะซิงโครนัสมีข้อบกพร่องมากมายที่ผ่านไม่ได้ ดังนั้น ว่าการพัฒนาเทคโนโลยีมอเตอร์เป็นไปอย่างช้าๆ โดยเฉพาะมอเตอร์กระแสตรงแบบไร้แปรงถ่านยังไม่สามารถนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์ได้ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ จึงมีการเริ่มดำเนินการเชิงพาณิชย์อย่างช้าๆ จนกระทั่งไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยพื้นฐานแล้วมันยังอยู่ในหมวดหมู่ของมอเตอร์กระแสสลับ

มอเตอร์ไร้แปรงถ่านถือกำเนิดขึ้นเมื่อไม่นานมานี้ ผู้คนคิดค้นมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน เนื่องจากกลไกมอเตอร์แปรงถ่านกระแสตรงนั้นเรียบง่าย ง่ายต่อการผลิตและดำเนินการ บำรุงรักษาง่าย ควบคุมง่าย มอเตอร์กระแสตรงยังมีการตอบสนองที่รวดเร็ว แรงบิดเริ่มต้นขนาดใหญ่ และ สามารถให้สมรรถนะแรงบิดพิกัดตั้งแต่ความเร็วเป็นศูนย์ไปจนถึงความเร็วพิกัด ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายเมื่อมันออกมา

2. มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านมีความเร็วในการตอบสนองที่รวดเร็วและมีแรงบิดเริ่มต้นสูง

มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน Dc มีการตอบสนองการเริ่มต้นที่รวดเร็ว แรงบิดเริ่มต้นขนาดใหญ่ การเปลี่ยนแปลงความเร็วที่เสถียร แทบไม่รู้สึกถึงการสั่นสะเทือนจากศูนย์ถึงความเร็วสูงสุด และสามารถขับเคลื่อนภาระที่มากขึ้นเมื่อสตาร์ท มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีความต้านทานการสตาร์ทขนาดใหญ่ (ปฏิกิริยาอินดัคทีฟ) ดังนั้น ตัวประกอบกำลังมีขนาดเล็ก แรงบิดเริ่มต้นค่อนข้างเล็ก เสียงสตาร์ทดังพร้อมกับการสั่นสะเทือนที่รุนแรง และภาระในการขับขี่มีขนาดเล็กเมื่อสตาร์ท

3. มอเตอร์ dc แบบไร้แปรงถ่านทำงานได้อย่างราบรื่นและมีผลการเบรกที่ดี

มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านถูกควบคุมโดยการควบคุมแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นการสตาร์ทและการเบรกจึงมีเสถียรภาพ และการทำงานของความเร็วคงที่ก็มีความเสถียร มอเตอร์ไร้แปรงถ่านมักจะถูกควบคุมโดยการแปลงความถี่ดิจิทัล ซึ่งจะเปลี่ยน ac เป็น dc ก่อน จากนั้นจึงเปลี่ยน dc เป็น ac และควบคุมความเร็วด้วยการเปลี่ยนความถี่ ดังนั้นมอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านจึงไม่ทำงานได้อย่างราบรื่นเมื่อสตาร์ทและเบรก โดยมีการสั่นสะเทือนมาก และจะเสถียรเมื่อความเร็วคงที่เท่านั้น

4 ความแม่นยำในการควบคุมมอเตอร์แปรง dc สูง

มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน Dc มักจะใช้ร่วมกับกล่องลดขนาดและตัวถอดรหัสเพื่อทำให้กำลังขับของมอเตอร์มีขนาดใหญ่ขึ้นและความแม่นยำในการควบคุมสูงขึ้น ความแม่นยำในการควบคุมสามารถเข้าถึง 0.01 มม. เกือบจะสามารถปล่อยให้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหยุดที่ตำแหน่งที่ต้องการได้ เครื่องจักรที่มีความแม่นยำทั้งหมด เครื่องมือมีความแม่นยำในการควบคุมมอเตอร์กระแสตรง เนื่องจากมอเตอร์ไร้แปรงถ่านไม่เสถียรในระหว่างการสตาร์ทและการเบรก ชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวจะหยุดที่ตำแหน่งที่แตกต่างกันในแต่ละครั้ง และตำแหน่งที่ต้องการสามารถหยุดได้โดยหมุดตำแหน่งหรือตัวจำกัดตำแหน่งเท่านั้น

5 ต้นทุนการใช้มอเตอร์แปรง dc ต่ำ บำรุงรักษาง่าย

เนื่องจากโครงสร้างที่เรียบง่ายของมอเตอร์ dc แบบไม่มีแปรง ต้นทุนการผลิตต่ำ ผู้ผลิตหลายราย เทคโนโลยีที่เป็นผู้ใหญ่ ดังนั้นจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่นโรงงาน เครื่องมือกลในการประมวลผล เครื่องมือที่มีความแม่นยำ ฯลฯ หากมอเตอร์ขัดข้อง เพียงเปลี่ยนแปรงคาร์บอน แปรงคาร์บอนแต่ละตัวต้องการเพียงไม่กี่ดอลลาร์ ราคาถูกมาก เทคโนโลยีมอเตอร์ไร้แปรงถ่านยังไม่สุก ราคาสูงกว่า ขอบเขตการใช้งานมีจำกัด ส่วนใหญ่ควรอยู่ในอุปกรณ์ความเร็วคงที่ เช่น เครื่องปรับอากาศแปลงความถี่ ตู้เย็น ฯลฯ สามารถเปลี่ยนความเสียหายของมอเตอร์แบบไม่มีแปรงได้เท่านั้น

6 ไม่มีแปรง การรบกวนต่ำ

มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านจะถอดแปรงออก การเปลี่ยนแปลงโดยตรงที่สุดคือการไม่มีประกายไฟของมอเตอร์แปรงถ่าน ซึ่งช่วยลดการรบกวนประกายไฟทางไฟฟ้าไปยังอุปกรณ์วิทยุระยะไกลได้อย่างมาก

7. เสียงรบกวนต่ำและการทำงานที่ราบรื่น

หากไม่มีแปรง มอเตอร์แบบไร้แปรงถ่านจะมีแรงเสียดทานน้อยกว่ามากระหว่างการทำงาน การทำงานที่ราบรื่น และเสียงรบกวนที่ต่ำกว่ามาก ซึ่งช่วยสนับสนุนเสถียรภาพของการทำงานของโมเดลได้เป็นอย่างดี

8. อายุการใช้งานยาวนานและค่าบำรุงรักษาต่ำ

แปรงน้อยลง การสึกหรอของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านส่วนใหญ่อยู่ที่แบริ่ง จากมุมมองเชิงกล มอเตอร์ไร้แปรงถ่านเกือบจะเป็นมอเตอร์ที่ไม่ต้องบำรุงรักษา เมื่อจำเป็น เพียงทำการบำรุงรักษาฝุ่นบ้าง

คุณอาจจะชอบ: