Motor DC yang disikat: Masih merupakan pilihan yang sangat berdaya maju

Motor DC dan stepper tanpa berus mungkin mendapat lebih perhatian daripada motor DC berus klasik, tetapi yang terakhir mungkin masih menjadi pilihan yang lebih baik dalam sesetengah aplikasi.

Kebanyakan pereka bentuk yang ingin memilih motor DC kecil - unit kuasa kuda kecil atau pecahan, biasanya - biasanya melihat pada mulanya hanya pada dua pilihan: motor DC tanpa berus (BLDC) atau motor stepper.Mana satu untuk dipilih adalah berdasarkan aplikasi, kerana BDLC secara amnya lebih baik untuk gerakan berterusan manakala motor stepper adalah lebih sesuai untuk kedudukan, bolak-balik dan gerakan berhenti/mula.Setiap jenis motor boleh menyampaikan prestasi yang diperlukan dengan pengawal yang betul, yang boleh menjadi IC atau modul bergantung pada saiz dan spesifikasi motor.Motor ini boleh digerakkan dengan "pintar" yang dibenamkan dalam IC kawalan gerakan khusus atau pemproses dengan perisian tegar terbenam.

Tetapi lihat sedikit lebih dekat pada tawaran vendor motor BLDC ini, dan anda akan melihat mereka hampir selalu juga menawarkan motor DC (BDC) berus, yang telah wujud "selama-lamanya."Susunan motor ini mempunyai tempat yang lama dan mantap dalam sejarah kuasa motif yang dipacu elektrik, kerana ia merupakan reka bentuk motor elektrik pertama dalam apa jua bentuk.Puluhan juta motor berus ini digunakan setiap tahun untuk aplikasi yang serius dan bukan remeh seperti kereta.

Versi mentah pertama motor berus telah dicipta pada awal 1800-an tetapi menjana kuasa walaupun motor berguna kecil adalah mencabar.Penjana yang diperlukan untuk menghidupkannya belum lagi dibangunkan, dan bateri yang ada mempunyai kapasiti terhad, saiz besar, dan masih perlu "diisi semula" entah bagaimana.Akhirnya, masalah ini dapat diatasi.Menjelang akhir 1800-an, motor DC yang disikat antara berpuluh-puluh dan beratus-ratus kuasa kuda telah dipasang dan digunakan secara umum;masih banyak digunakan sehingga kini.

Motor DC berus asas tidak memerlukan "elektronik" untuk berfungsi, kerana ia adalah peranti menukar sendiri.Prinsip operasi adalah mudah, yang merupakan salah satu kebaikannya.Motor DC berus menggunakan pertukaran mekanikal untuk menukar kekutuban medan magnet rotor (juga dipanggil angker) berbanding stator.Sebaliknya, medan magnet stator dibangunkan oleh sama ada gegelung elektromagnet (sejarah) atau magnet kekal moden yang berkuasa (untuk kebanyakan pelaksanaan masa kini) (Rajah 1).


Rajah 1: Motor DC berus tradisional bergantung pada pertukaran mekanikal melalui berus untuk menukar kekutuban medan magnet pemutar, dengan itu mendorong gerakan berputar berterusan.(Gambar:HPI Racing A/S)

Interaksi dan pembalikan berulang medan magnet antara gegelung pemutar pada angker dan medan tetap stator mendorong gerakan berputar berterusan.Tindakan komutasi yang membalikkan medan rotor dicapai melalui sentuhan fizikal (dipanggil berus), yang menyentuh dan membawa kuasa kepada gegelung angker.Putaran motor bukan sahaja menyediakan gerakan mekanikal yang diingini tetapi juga pensuisan kekutuban gegelung pemutar yang diperlukan untuk mendorong tarikan/tolakan berkenaan dengan medan stator tetap – sekali lagi, tiada elektronik diperlukan, kerana bekalan DC digunakan terus ke belitan gegelung stator (jika ada) dan berus.

Kawalan kelajuan asas dicapai dengan melaraskan voltan yang digunakan, tetapi ini menunjukkan salah satu kelemahan motor berus: voltan yang lebih rendah mengurangkan kelajuan (yang merupakan niat) dan secara mendadak mengurangkan tork, yang biasanya merupakan akibat yang tidak diingini.Menggunakan motor berus yang dikuasakan terus daripada rel DC secara amnya hanya boleh diterima dalam aplikasi terhad atau tidak kritikal seperti mengendalikan mainan kecil dan paparan animasi, terutamanya jika kawalan kelajuan diperlukan.

Sebaliknya, motor tanpa berus mempunyai susunan gegelung elektromagnet (kutub) yang dipasang di sekeliling bahagian dalam perumahan, dan magnet kekal berkekuatan tinggi dipasang pada aci berputar (pemutar) (Rajah 2).Oleh kerana kutub ditenagakan mengikut turutan oleh elektronik kawalan (perubahan elektronik - EC), medan magnet yang mengelilingi pemutar berputar dan seterusnya menarik/menolak pemutar dengan magnet tetapnya, yang terpaksa mengikut medan tersebut.


Rajah 2: Motor DC tanpa berus menggunakan pertukaran elektronik untuk menukar kekutuban kutub yang mengelilingi pemutar.(Gambar:HPI Racing A/S)

Arus yang memacu tiang motor BLDC boleh menjadi gelombang persegi, tetapi itu tidak cekap dan mendorong getaran, jadi kebanyakan reka bentuk menggunakan bentuk gelombang ramping dengan bentuk yang disesuaikan untuk gabungan kecekapan elektrik dan ketepatan gerakan yang diingini.Selanjutnya, pengawal boleh memperhalusi bentuk gelombang yang memberi tenaga untuk permulaan dan pemberhentian yang pantas lagi lancar tanpa overshoot dan tindak balas yang jelas kepada transien beban mekanikal.Profil kawalan dan trajektori yang berbeza tersedia yang sepadan dengan kedudukan dan halaju motor dengan keperluan aplikasi.

 

Disunting oleh Lisa


Masa siaran: Nov-12-2021