A Brief Primer Introduction To Brushed DC Motors

Matēts līdzstrāvas adapterisMotors ir izplatīts motora veids, kas darbojas ar līdzstrāvu (DC). Tos izmanto dažādos pielietojumos, sākot no mazām patēriņa elektronikas ierīcēm līdz lielām rūpnieciskām iekārtām. Šajā īsajā ievadrakstā mēs tuvāk aplūkosim, kā darbojas ar suku līdzstrāvas motori, to komponentus un pielietojumu.

Pamata darbība a8 mm diametra haptiskais motorsietver magnētiskā lauka un elektriskās strāvas mijiedarbību, lai radītu kustību. Līdzstrāvas motora ar birstēm galvenās sastāvdaļas ir stators, rotors, komutators un sukas. Stators ir motora fiksētā daļa un tajā atrodas magnēti vai elektromagnētiskās spoles, savukārt rotors ir motora rotējošā daļa un tajā atrodas armatūra. Komutators ir rotējošs slēdzis, kas kontrolē strāvas plūsmu uz armatūru, un sukas saskaras ar komutatoru, lai pārnestu jaudu uz armatūru.

Kad motoram tiek pievadīta strāva, statorā rodas magnētiskais lauks. Šis magnētiskais lauks mijiedarbojas ar rotora magnētisko lauku, izraisot rotora griešanos. Kad rotors griežas, komutators un sukas darbojas kopā, lai nepārtraukti mainītu caur armatūru plūstošās strāvas virzienu, lai nodrošinātu, ka rotors turpina griezties vienā virzienā.

Darbības princips

Līdzstrāvas motora ar birstēm darbība balstās uz elektromagnētiskās indukcijas pamatprincipu un magnētisko lauku mijiedarbību. Kad motoram tiek pievadīta elektriskā strāva, stators — neatkarīgi no tā, vai tas ir aprīkots ar pastāvīgajiem magnētiem vai elektromagnētiskajām spolēm — ģenerē stabilu magnētisko lauku. Vienlaikus strāva plūst caur rotora armatūras tinumiem, pārveidojot rotoru par elektromagnētu. Statora magnētiskais lauks un rotora magnētiskais lauks mijiedarbojas viens ar otru, radot rotācijas griezes momentu (Lorenca spēku), kas liek rotoram griezties.

Kritisks aspekts nepārtrauktas rotācijas uzturēšanā vienā virzienā ir komutatora un sukām. Rotoram griežoties, komutators — šķelta gredzena detaļa, kas piestiprināta pie rotora vārpstas — griežas tandēmā. Sukas, kas parasti ir izgatavotas no oglekļa vai grafīta, uztur pastāvīgu kontaktu ar komutatora segmentiem. Kad rotors sasniedz noteiktas pozīcijas, komutators maina strāvas virzienu, kas plūst caur armatūras tinumiem. Šī savlaicīgā strāvas maiņa nodrošina, ka rotora magnētiskā polaritāte attiecībā pret statoru saglabājas nemainīga, radot nepārtrauktu rotācijas spēku un novēršot rotora apstāšanos vai virziena maiņu.

Veiktspējas raksturlielumi

Efektivitāte

Līdzstrāvas motoru ar sukām efektivitāte atšķiras atkarībā no to konstrukcijas, izmēra un ekspluatācijas apstākļiem. Mazākiem līdzstrāvas motoriem ar sukām, piemēram, tiem, ko izmanto plaša patēriņa elektronikā, efektivitātes diapazons parasti ir 50–70%, savukārt lielāki rūpnieciskās klases motori var sasniegt efektivitāti līdz pat 85% vai augstāku. Galvenie faktori, kas ietekmē efektivitāti, ir suku komutatora berze, vara zudumi armatūras tinumos, dzelzs zudumi statora un rotora serdeņos un mehāniskie zudumi (piemēram, gultņu berze). Suku nodilums un komutatora degradācija laika gaitā var izraisīt arī pakāpenisku efektivitātes samazināšanos.

Izturība un kalpošanas laiks

Līdzstrāvas motora ar sukām kalpošanas laiku lielā mērā nosaka suku un komutatora nodilums. Normālos ekspluatācijas apstākļos sukas var kalpot no dažiem tūkstošiem līdz desmitiem tūkstošu stundu atkarībā no tādiem faktoriem kā darba ātrums, slodze, temperatūra un suku un komutatora materiālu kvalitāte. Liela ātruma vai lielas slodzes lietojumprogrammās suku nodilums paātrinās, samazinot motora kalpošanas laiku. Turklāt berze starp sukām un komutatoru rada putekļus un siltumu, kas, ja ar to netiek pareizi rīkoties, var vēl vairāk ietekmēt motora veiktspēju un izturību.

Pieteikumi

Lai gan sākotnējā ievadā bija uzskaitīti daži galvenie pielietojumi, birstētie līdzstrāvas motori tiek izmantoti daudz plašākā scenāriju klāstā to unikālo īpašību dēļ.

Sadzīves elektronika

Līdzstrāvas motori ar birstēm ir visuresoši plaša patēriņa elektronikā, kur to mazais izmērs, zemās izmaksas un vienkāršais dizains padara tos ideāli piemērotus:

Pārnēsājamas ierīces: Vibrācijas motori viedtālruņos un planšetdatoros haptiskai atgriezeniskai saitei (piemēram, paziņojumi, spēļu kontrolieri).

Sadzīves tehnika: Elektrisko skuvekļu, matu žāvētāju, blenderu un putekļsūcēju motori.

Audioiekārtas: Vinilplašu atskaņotāju motori un kasešu atskaņotāju motori (vintage un dažās mūsdienu audioierīcēs).

Robotika un kosmoss

Birstveida līdzstrāvas motori tiek plaši izmantoti robotikā un kosmosā, pateicoties to kompaktajam izmēram un lielajam iedarbināšanas griezes momentam:

Mazie roboti: rotaļu roboti, izglītojošie roboti un hobiju roboti, kuriem nepieciešamas pamata kustības.

Medicīnas ierīces

Medicīnas iekārtās suku līdzstrāvas motori tiek izmantoti lietojumos, kuriem nepieciešama precīza un uzticama kustība:

Ratiņkrēsli: Lai nodrošinātu mobilitāti personām ar invaliditāti, pielāgojot ātruma kontroli lietotāja vajadzībām.

Medicīniskie sūkņi: infūzijas sūkņi un peristaltiskie sūkņi, kas piegādā zāles vai šķidrumus kontrolētā ātrumā.

Diagnostikas iekārtas: mazi motori ultraskaņas aparātos un asinsspiediena monitoros mehāniskai kustībai.

Secinājums

Papildus vienkāršajai konstrukcijai un lielajam iedarbināšanas griezes momentam, līdzstrāvas motori ar sukām ir rentabli un viegli lietojami, padarot tos par iecienītu izvēli daudzos pielietojumos. Tomēr tiem ir daži ierobežojumi, piemēram, ierobežota ātruma kontrole un augstākas apkopes prasības suku un komutatoru nodiluma dēļ.

Neskatoties uz šiem ierobežojumiem,līdzstrāvas motors ar sukujoprojām tiek plaši izmantoti dažādās nozarēs, tostarp autobūves, robotikas un kosmosa nozarē. Tos izmanto tādās lietojumprogrammās kā automobiļu elektriski regulējami logi, vējstikla tīrītāji un elektriskā sēdekļu regulēšana, kā arī robotizētas rokas un izpildmehānismi rūpnieciskajā automatizācijā.

Rezumējot, līdzstrāvas motori ar suku sistēmu ir daudzpusīga un uzticama izvēle daudziem lietojumiem, pateicoties to vienkāršajai konstrukcijai, augstajam iedarbināšanas griezes momentam un vienkāršajai ātruma kontrolei. Lai gan tiem ir daži ierobežojumi, to izmaksu efektivitāte un pieejamība padara tos par populāru izvēli dažādiem rūpnieciskiem un patērētāju lietojumiem. Tehnoloģijām turpinoties attīstīties, līdzstrāvas motori ar suku sistēmu...monētu motorivisticamāk, arī turpmākajos gados saglabās nozīmīgu lomu autobūves nozarē.