Home-theater-designers
Tasasähkömoottorit ovat eräitä tärkeimmistä keksinnöistä, joihin nykymaailma on voimakkaasti tukeutunut. Näitä moottoreita käytetään kodinkoneissa, sähkötyökaluissa, droneissa, PC-jäähdytysjärjestelmissä, robotiikassa ja sähköajoneuvoissa.
Kaksi yleisintä nykyään käytössä olevaa tasavirtamoottoria ovat harjatut ja harjattomat tasavirtamoottorit. Molemmilla moottoreilla on sama perusidea sähkömagnetismin käyttämisestä mekaanisten pyörien aikaansaamiseksi. Mutta erilaisilla suunnittelukonsepteilla harjatuilla ja harjattomilla moottoreilla on varmasti eroja suorituskyvyssä, kustannuksissa ja huollossa.
PÄIVÄN VIDEON TEKEMINEN
Joten mikä moottorin rakenne on parempi – harjattu vai harjaton?
Kuinka tasavirtasähkömoottori toimii?
Sähkömoottorit muuttavat sähkön mekaaniseksi energiaksi. He tekevät tämän sallimalla sähkön kulkea kuparikäämien läpi, luoden sähkömagneettisen kentän, joka kiihottaa kestomagneetteja moottorin sisällä, jolloin roottori liikkuu ja tuottaa mekaanista energiaa.
Vaikka sekä harjatuilla että harjattomilla moottoreilla on sama tavoite muuttaa sähkö mekaaniseksi energiaksi, niiden rakenteet ovat erilaisia. Ymmärtääksemme niiden eron, puhutaan moottorin suunnittelusta alkaen harjatusta moottorista.
Harjattu moottorisuunnittelu
Harjattuja moottoreita on valmistettu jo yli vuosisadan ajan. Niillä tiedetään olevan yksinkertainen rakenne, jossa käytetään hiiliharjaparia tehon toimittamiseksi moottoriin. Harjatuissa moottoreissa on aina neljä pääosaa, nämä ovat:
- Staattori: Moottorin kiinteä osa. Se sisältää kestomagneetit, jotka saavat roottorin liikkumaan.
- Roottori: Moottorin pyörivä osa. Se sisältää kuparikäämin, joka virtalähteenä tekee kuparikelasta sähkömagneettisen.
- Kommutaattori: Metallirengas, joka varmistaa roottorin pyörimisen vaihtamalla napaisuutta roottorin jokaisella puolikierroksella.
- Harjat: Hiilestä valmistettu kiinteä osa, joka on kytketty suoraan virtalähteen liittimiin. Ne välittävät tehon kommutaattorirenkaaseen, joka sitten aktivoi roottorin.
Harjattu moottori käyttää harjoja moottorin sähkövoiman antamiseen samalla, kun sekä roottori että kommutaattori voivat pyöriä. Roottori koostuu kuparikäämeistä, joista tulee periaatteessa sähkömagneetti, kun sitä käytetään.
Mitä tapahtuu, jos kaksi magneettia osuu lähelle toisiaan?
No, riippuen magneettinapojen kohdistuksesta, ne joko houkuttelevat tai hylkivät toisiaan. Harjatun moottorin tavoitteena on käyttää vetovoimaa ja hylkimistä moottorin pyörittämiseen. Tässä kommutaattorista tulee hyödyllinen.
Kommutaattori on roottorin keskellä oleva metallirengas, joka vaihtaa roottorin magneettinapaa 180 asteen välein. Tämä varmistaa tehokkaasti, että roottorin magneettinapa on aina linjassa staattorin saman magneettisen navan kanssa, mikä aiheuttaa hylkimistä.
Lopputulos? Jatkuva mekaanisilla kierroksilla on tarpeeksi voimaa tehosekoittimeen (tai mihin tahansa, joka käyttää harjattua moottoria).
mikä on puhelimen volta
Harjaton moottorin suunnittelu
Harjattomat moottorit alkoivat saada suosiota 1980-luvulla, kun transistorit yleistyivät elektroniikassa. Ottaa helposti saatavilla puolijohdekomponentit sillä oli suuri rooli harjattomien moottoreiden tekemisessä sähkötyökaluihin, kodinkoneisiin ja elektroniikkaan. Niiden monimutkainen mutta tehokas rakenne antaa harjattomille moottoreille enemmän vääntömomenttia kuin niiden harjatut vastineet.
Harjattomassa moottorissa on useita olennaisia osia. Niihin kuuluisivat:
- Staattori: Moottorin kiinteä osa. Se sisältää useita kuparikeloja, joista tulee aktiivinen magneetti.
- Roottori: Moottorin pyörivä osa. Tämä sisältää kestomagneetit, jotka pyörivät staattorin ja roottorin välisen sähkömagneettisen kentän vuoksi.
- Hall-efektin anturi: Anturi, joka havaitsee mitkä kelat ovat jännitteisiä ja mitkä eivät.
- Ohjauspiiri: Elektroninen piiri, joka on suunniteltu päättämään, mitkä kelat staattorin sisällä kytketään.
Kuten nimestä voi päätellä, harjattomat moottorit eivät käytä harjoja moottorin tehonlähteenä. Harjattomissa moottoreissa ei myöskään ole virtaa kuljettavia kommutaattoreita. Sen sijaan se käyttää Hall-anturia ja ohjauspiiriä varmistaakseen, että staattorin ja roottorin vastakkaiset magneettinapat ovat aina kohdakkain. Toinen eroava asia on se, että staattorissa on kuparikäämit, kun taas roottorissa on kestomagneetit.
Harjaton moottori toimii pohjimmiltaan samalla tavalla kuin harjattu moottori: käyttää magneettinapojen eroja roottorin liikuttamiseen, mikä luo pyörimisen ja vääntömomentin.
Mutta miten kuparikäämit voivat saada virtaa ilman harjoja ja kommutaattoreita?
Yksinkertaisesti teet kuparikäämit paikoillaan. Harjoja ei enää tarvita kiinteillä kuparikäämeillä, koska voit syöttää kelat suoraan johtojen kautta.
Mitä tulee kommutaattoreihin, harjaton moottori käyttää Hall-efektianturia ja ohjauspiiriä. Hall-anturi on litteä pyöreä anturi, joka on sijoitettu staattorin kuparikäämien viereen. Koska staattorissa on useita keloja, Hall-anturi voi havaita, onko jokin näistä keloista jännitteinen vai ei.
amazon -tilausta ei ole saatu arvioituun toimituspäivään mennessä
Tehty Sketchupilla
Sen jälkeen anturi antaa lukemansa ohjauspiirille ja päättää mitkä kelat kytketään päälle. Joten jos roottorin kestomagneetit pääsevät lähelle houkuttelevia magneettinapoja, ohjauspiiri lopettaa näiden kelojen jännitteen ja aktivoi seuraavan kelan, joka vetää puoleensa roottorin kestomagneetteja. Ohjauspiiri aktivoi myös kelat ennen kestomagneetteja, mikä aiheuttaa hylkimistä ja lisää pyörimiseen vieläkin enemmän vääntöä.
Harjattujen ja harjattomien moottoreiden plussat ja miinukset
Moottorisuunnittelun erojen ansiosta sekä harjatuilla että harjattomilla moottoreilla on etuja ja haittoja. Tässä on taulukko, joka auttaa sinua ymmärtämään heidän vahvuutensa ja heikkoutensa:
| Elinikä | Lyhyt | Pitkä |
| Kiihtyvyys | Keskikokoinen | Korkea |
| Tehokkuus | Keskikokoinen | Korkea |
| Vääntömomentti | Keskikokoinen | Korkea |
| Akustiikka | Meluisa | Hiljainen |
| Kustannus | Edullinen | Kallis (ohjauspiirin kanssa) |
Pitäisikö sinun ostaa laitteistoa harjatulla vai harjattomalla moottorilla?
Kuten taulukosta näet, harjattomat moottorit ovat kaikin puolin parempia (kustannusta lukuun ottamatta) kuin harjatut vastineensa. Ne tarjoavat suuremman vääntömomentin, nopeamman kiihtyvyyden, alhaisemman melun ja paremman hyötysuhteen ja ovat kestävämpiä.
Joten kun saat mahdollisuuden ostaa uuden sähkötyökalun, keittiökoneen, dronin tai minkä tahansa moottorin tarvitsevan, harjattomalla moottorilla varustetut tuotteet on yleensä parempi vaihtoehto.
Joten pitäisikö harjattujen moottoreiden olla vanhentuneita?
No ei. Etenkin siksi, että harjaton moottori (sekä ohjauspiiri) maksaa huomattavasti enemmän kuin harjattua moottoria käyttävä tuote. Ja vaikka harjaton moottori on parempi kuin harjattu vastine, se ei tarkoita, että harjattu moottori olisi huono. Itse asiassa harjattu moottori on hyvä. Harjatulla moottorilla voit suorittaa samat tehtävät kuin harjattomalla moottorilla.
Yleensä harjattomat moottorit ovat ihanteellisia moottoreita työkalujen ja laitteiden sisällä. Mutta on myös tilanteita, joissa saatat haluta käyttää harjattuja moottoreita. Näihin tilanteisiin kuuluisivat:
- Kun moottoria käytetään hetkellisesti lyhyissä purskeissa (esim. tehosekoitin, sähkökäyttöiset istuimet ja tuulilasinpyyhkimet)
- Kun työkalu/laite tulee käyttökelpoiseksi vain muutaman kerran vuodessa
- Kun tehtävä ei vaadi paljon vääntömomenttia (esim. lelut, tuuletusaukot)
- Äärimmäisissä käyttöolosuhteissa. Harjatut moottorit eivät tarvitse antureita tai ohjauspiirejä, jotka voivat epäonnistua äärimmäisissä sääolosuhteissa
Älykkäiden ostosten tekeminen
Nyt kun ymmärrät eron harjattujen ja harjattomien moottoreiden välillä, toivottavasti sinun on helpompi tehdä älykkäitä ostoksia ostaessasi keittiökoneita, työkaluja ja laitteita. Tämän pitäisi myös selittää, miksi jotkut tuotteet ovat kalliimpia kuin vastaavat, vaikka ne ovat peräisin samalta merkiltä, niillä on samat ominaisuudet ja sama muoto. Muista, että vain siksi, että voit ostaa premium-tuotteen käyttämällä harjatonta moottoria, ei aina tarkoita, että se on fiksu asia ostaa.