Smáar jafnstraumsvélir taka jafnstraum og umbreyta honum í nákvæma hliðrun með því að nota rafsegulaföld. Aðalreglan er sú að þegar straumur rennur í gegnum vinnuvinduna innan í vélinni, hittir hann segulsvið sem býr til snúningshreyfingu sem við öll þekkjum og elska. Þessar litlu aflmennur eru ágengar í aðstæðum þar sem pláss er takmarkað og snúningskrafturinn þarf að vera nákvæmur, sem útskýrir af hverju þær koma fyrir alls staðar frá snjallsímum til smávélja í sjúkrabifnaði. Nýlega skoðun á iðnaðarhreyfingarkerfum í upphafi 2024 bendir til þess að þessar vélir geti náð um 90% virknun þegar ekki er krafist mikill álags, aðallega vegna minnihlutans á froðningi sem kemst í veg fyrir hreyfingu undir léttari álagi.
Fjórir lykilhlutir skilgreina virkni smára jafnstraumsvéla:
Aðgreint frá stærri vélmótum nota smáar jafnstraumsmotrir léttvægi efni eins og neódmagnét og kolbrushar fyrir varanleika. Eins og kom fram í leiðbeiningar fyrir vélmótafræði , eru þessi hlutar hámarksgerðir fyrir minni hitaeftirlit, sem gerir mögulega samfelld rekstur á takmörkuðum plássum.
Þegar kemur að litlum jafnstraumsrökkvum, er oft meira áhersla á að pakka afl í minnihátt komnar rými fremur en framleiða mikil snúningstyrkur. Taka má sem dæmi venjulegan 12-volt rökkva sem er metnaður í kringum 3 til um 50 vatt, þessir litlu strákar snúa oft um 15 til 200 umferðir á mínútu. Berðu þetta við iðnaðarrása sem geta haft mikið meira afl, oft yfir 1 kílvat, en þurfa stór kælisýstur til að koma í veg fyrir ofhita. Það sem gerir litlu rökkvana svo gagnlega er þéttleikinn. Þeir þurfa ekki viðbótarhluti eins og ytri ventilatora sem stærri rökkvar krefjast, og þess vegna elska verkfræðingar að setja þá inn í ýms konar búnað þar sem rýmisnotkun er mikilvæg. Samkvæmt rannsóknum sem birtar voru í síðasta ári í elektromælisfræðiriti, eru þessir minni rökkvar um 40 prósent hljóðlægri heldur en stærri systkini sín. Þessi hljóðlæga rekstri er mjög mikilvæg í forritum eins og sjúkrahúsbúnaði eða neytendavörum þar sem enginn vill hafa leiðinlegan hringsóknarljóm frá tækjunum sínum.
Smáir DC rafhlöp virka með því að breyta rafmagni í raunverulega hreyfingu út frá eitthvað sem kallast Lorentz-afhrif. Í grunninn, þegar rafmagn fer í gegnum þessa koparvíra innan í rafhlaupanum (við köllum þá armatúrviðvöxt), myndast rafsegulsvið. Þetta svið sameinast síðan við varanlega segulana sem eru festir á ytri hluta rafhlaupahýsins. Næsta skref er nokkuð spennandi – rafsegulsviðin ýta á hvort annað og bera til standar á snúningi á rafhlaupásnum, en snúningurinn er hornréttur á þeim stað sem rafmagnið flæddi og átt rafsegulalína. Til að halda áframhaldandi jöfnu snúningi er rafmagnið flutt frá kolbrushunum á hlut sem kallast faðmlóði. Þessi hluti víxlar rafmagninu yfir á mismunandi hluta armatúrviðvaxtarins, svo rafhlaupinn haldi áfram að snúa heldur en stöðvist eftir einn hring.
Samtakanna-borsta kerfið hefur tvö lykilhlutverk:
Án þessara samstilltu skipta myndu litlir jafnstraumsmotorar stöðvast eftir aðeins hluta snúning. Nýr rannsóknir í rafrafeldaeðli sýna að optrímuð hönnun samtakanna minnkar boga um 40%, sem lengir líftíma borstanna í 12V notkun.
Lykilsambönd stjórna afköstum lítillar jafnstraumsmotors:
| Parameter | Áhrif á framkvæmd | Hönnunaratriði |
|---|---|---|
| Spenna (6-24V) | Beint hlutfall við hraða án álags | Hitastigamörk við hærri spennur |
| Núverandi | Ákveður snúðvirkni (T = kΦI) | Línaþykkja og borstaeffect |
| Segulflæði | Áhrif á bæði snúðvirkni og bakspennu | Val á gæðum seguls |
Bezjarlausa smáar jafnstraumshvörf ná hraða yfir 10.000 UPM með lágmarks vippur, en plánetuhurðar gerð hraða fyrir 15x aukningu á snúðvirkni. Árangursrík hönnun varðveitir >80% orkuumbreytingu í alla rekstriksvið sinn
Smáar teygðir DC-rafvél virka með kolbrushum og afmarkara til að búa til rafmagnstengingar. Þeir eru frekar einfaldir og ódýrir í fyrstu, sem er ástæðan fyrir því að þeir koma fyrir í hlutum eins og vélaskrúfum og þeim matvörudreifurum sem við sjáum alls staðar. En það er einhver veikleiki. Brusin eru hröð á að slíta sig með tímanum, svo þessar vélar þurfa reglulega athugun og víxla á hlutum. Þetta minnkar mjög hversu lengi þær standast áður en þær brotna alveg saman. Á hinn bóginn nota teygjarlausar DC-rafvélar, eða BLDC eins og kallað er á þær, rafræna afmarkun í stað alls þessa vélmennis. Þar sem engin gníðun er við, geta þessar vélar keyrt miklu ávöxtunarríkari, stundum allt að um 90% ávöxtun. Framleiðendur læknisbúnaðar elska þær vegna þess að þær geta rekið óstöddu í þúsundir klukkustunda án þess að missla. Sumar einingar hafa náð 10.000 klukkustundum og eru ennþá í góðu gengi.
Með því að sameina plánetu- eða spurraða hjól með litlum jafnstraumsvélum er hægt að margfalda snúðvirkjunina en samt halda litlum stærðum. Gíravélar sem veita allt að 2,5 Nm snúðvirkju eru idealar fyrir rúllumyndun í bílum, iðnaðarstýringar og vélmenni þar sem mikilvægt er að hafa mikla völd í takmörkuðu bili.
Kjarnalessar hönnunir fjarlægja járnkjarnann úr hróðrunni, sem lækkar treygð um 50% og gerir hægt fljótt rafbílastart og -stöðva í drónum og prótesum. Pláturhjólalíkar vélar með flatarmennt ná þykkt undir 15 mm, sem gerir kleift að setja þær inn í klæðabundin tæki og smáragnir.
Þegar unnið er með litla jafnstrauma rafi, verður að passa að spennustig þeirra sé í samræmi við neyti sem tengt er við þá. Flermost viðskiptamódel virka best á milli 6 volt og 24 volt. Ef of mikil spenna er sett í gegnum þessa rafa, hitast þeir fljótt of mikið upp. Öfugt við, ef keyrt er undir lágmarks spennuna, verða rafarnir veikari vegna þess að þeir geta ekki framleitt nægilega mikið snúðvægi. Rafstraumurinn sem rafinn dregur fer eftir hversu harðvinninn hann er. Stærri álag leiða til meira straums í kerfinu, sem aukur bæði orkunotkun og hitaproduktina. Skoðum töluvert dæmi: takið venjulegan 12 volt rafa sem dregur um 1,6 ampéra, sem gefur rúmlega 19,2 vatt af aflgjöf. Að skilja þessar eiginleika hjálpar verkfræðingum að velja rétta rafann fyrir verkefnið. Lítill rafi gæti takist á við einfalda tæki eða leikföng, en stærri rafi væri nauðsynlegur í framleiðslubúnaði þar sem varanleg rekstur er mest áhugavert.
Virkjun lítilra jafnstrauma véla er almennt á bilinu 70 til 90 prósent, þó að þetta geti breyst eftir ýmsum þáttum eins og slembi innan í vélunni, viðnám í vindingunum og tap sem tengjast segulsviðum. Þegar þessar vélur eru í gangi óaftan með hita yfir 60 gráður Celsíus (um 140 Farenheit) er veruleg hætta á vatnsfrávöxtum í gegnumhverfi eða að varanlegir segulstöngvar missi af styrk sínum. Góð hitastjórnun gerir mikinn mun í slíkri situ. Atriði eins og sérhannað búnaður sem hjálpar til við að dreifa hita eða einfaldlega betri loftafléttun í kringum vélina geta aukið notkunarleveldagar töluvert áður en skipta verður fyrir henni. Vélur án broska (brushless) mynda minna hita vegna þess að þær hafa ekki broskurnar sem valda slembi. Í forritum þar sem áreiðanleiki málmar mest, eins og í læknavélavæði, geta broskalausar útgáfur oft unnið yfir 5.000 klukkutímum í óaftökunni rekstri án vandamála.
Smáar borstaðir jafnstrauma vélar virka venjulega í um 1.000 til 3.000 rekstur klukkutíma áður en borsturnar byrja að slitast, en þær óborstaðu afbrigði geta auðveldlega náð yfir 10.000 klukkutímum. Þegar settar upp á staði þar sem mikið af dulsi flýgur eða hár rakaelsunarmál er, njóta þessarar vélbúnaðar mikilla ávinningar af lokaðum lagum og hlutum úr efnum sem standa upp við rost- og niðurbrotsskemmdir. Til að halda áfram með slökkva keyrslu krefst þess einnig einfalds viðhalds. Venjuleg hreinsun á samrunaytarflatum og að tryggja að allir hreyfanlegir hlutar séu rétt smuruðir hefur langt áhrif á að koma í veg fyrir óvænt bilun í sjálfvirkum framleiðslulínur. Fyrir ökutæki og annan flutningabúnað tilgreina framleiðendur oft vélbúnað með IP54 verndarflokkun á innihaldinu. Þetta merkir að þeir geta unnið með skellandi vatni og rif á meðan ekki er leyft að drufa eða raka að komast inn, sem uppfyllir kröfur flestra framleiðenda um áreiðanlega starfsemin undir erfiðum aðstæðum.
Við erum háð litlum jafnstraumvélum í öllum skyni daglegs nota án þess að sjá hvað við erum að nota þær. Hugsið til dæmis um vibrerunina í símum okkar þegar við fáum tilkynningar, snúnarhöfuðin á rafíslufernum, eða smáviftustokana sem kyla okkur niður á heitum sumardögum. Hvað gerir þessar vélur svo frábærar? Þær eru nógu litlar til að passa inn í handhaldin tæki en samt nógjar til að virka áhrifamiklar á hlöðu. Fyrir eitthvað eins flókið og dróna, hjálpa þessar miniatýr vélur til við að halda öllu í jafnvægi í loftinu á meðan myndavélin hreyfist slétt frá annarri hlið til hinnar. Sama tækni gerir kleift notkun þeirra gimbalskerfa sem myndtakar elska svo mikið. Geggjað ef miðað er við hversu lítið þær eru í raun!
Læknavísitalan er mjög háð þessum litlu jafnstraumsrökkvum sem keyra ýmis konar nauðsynleg búnað í dag, frá sykursýkislyfjaveitukerfum til róbótaflugrubúnaðar og jafnvel stillanborða í kjarnhrönnunarrýmum. Þessir litlu rökkvar geta viðhaldið stöðugri aflgjöf jafnvel þegar þeir eru að ganga hægt, sem er afar mikilvægt til að fá rétta lyfjagjöf gegnum drufur. Ritsneiðlausar útgáfur eru sérstaklega gagnlegar vegna þess að þær búa til mjög lítið rausl sem gæti truflað annan viðkvæmann læknaviðbúnað í nágrenninu. Og á interestingum degi nota flestir handhaldnir greiningarbúnaðir sem finnast í dag svokallaða kjarnalessa jafnstraumsrökkva. Af hverju? Vegna þess að þeir ganga svo hljóðlega að sjúklingar taka um leið undirgangs eftir því að þeir eru að vinna við próf og skoðanir.
Í dag eru um 30 til 50 litlir jafnstraumshvörfvar í hverjum bíl sem vinna í gegnum ferðina. Þeir takast á við ýmislegt sem við tökum fyrir gefið eins og að stilla rúllum, muna hvar sætistæðan á að vera og stýra loftrofunum í hitunarkerfinu. Nýjustu hlutirnir eru enn áhugaverðari. Framleiðendur setja nú inn jafnstraumshvörfvar án brostanna í öflugar ökumannestu kerfi til dæmis til að halda radarnum rétt stilltum og bretta saman speglunum sjálfkrafa við stöðvun. Þessir litlu vinnuvélbílar geta orðið seint við mjög harða hitastig, virka áreiðanlega hvort sem kalt er og mínus 40°C eða heitt upp að 150°C. Slík varanleiki gerir þá fullkomnulega hentuga undir allar veðurskilyrði án þess að missa af fletti.
Smáar jafnstrauma rafiður knýja allt frá flottum iðnaðarlegum töfrum fyrir að taka og setja, niður í einföld Arduino tilraunaverkefni. Sumir af þessum litlu strákunum geta orðið mjög litlir, með línum sem passa innan í rými sem er aðeins 6 mm á breidd. Þegar kemur að vinna, margföldva hliðrunarrofa útgáfur snúningstöp um 200 sinnum, sem merkir að þeir geta auðveldlega lyft 5 kg þyngdum á vélmennihöndum. Síðan eru kökurhólf rafiðurnir sem snúa mjög hratt, ná hraða upp í 10.000 UPM við borðbórðun. Flest opinberu vélmennaplötuform eru nú kominn með möguleika á stillanlegum jafnstrauma rafiðlum með staðlaðri festingu. Þetta hefir örugglega hröðuð á undirbúnun bæði hjá áhugamönnum og sérfræðingum. Framleiðsla frumeininga tekur núna um 40% minna tíma en áður með því að nota þessa staðlaðu hluti í stað þess að smíða sérsniðin lausn frá grunni hver
Heitar fréttir Höfundarréttur © 2025 hjá Changwei Transmission (Jiangsu) Co., Ltd — Persónuverndarstefna
EN
