Кішкентай тұрақты ток двигателі тікелей токты пайдаланып, электромагниттік күштерді пайдалана отырып, дәл механикалық қозғалысқа айналдырады. Негізінде мынау болады: двигательдің ішіндегі арматура бойымен ток өткенде, ол магнит өріспен қиылысады да, бізге таныс айналу қимылы пайда болады. Бұл кішкентай қуат көздері кеңістік маңызды болған жағдайлар мен момент дәл реттелуі қажет болған жағдайларда өте жақсы жұмыс істейді, сондықтан олар смартфондардан бастап дәрігерлік жабдықтағы кішкентай сорғыларға дейін барлық жерде қолданылады. 2024 жылдың басындағы өнеркәсіптік қозғалыс жүйелеріне талдау жасау осындай двигателдердің жүктеме аз болған кезде үйкелістің өте аз болуына байланысты шамамен 90% ПӘК-ке жетуі мүмкін екенін көрсетеді.
Кішкентай тұрақты ток двигателінің жұмысын анықтайтын төрт негізгі компонент:
Үлкен қозғалтқыштардан өзгеше, кіші тұрақты ток қозғалтқыштары төзімділік үшін неодимий магниттері мен көміртегі щёткалар сияқты жеңіл материалдарды пайдаланады. Осындай компоненттердің жылу шығарылуын азайту үшін оптимизацияланғаны қозғалтқыш инженериясының нұсқаулықтарында көрсетілгендей, бұл компоненттер тартылып жатқан кеңістіктерде үздіксіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Кішкентай тұрақты ток двигателдеріне келетін болсақ, олар көп мөлшерде айналу моментін шығаруға емес, қуатты тығыз кеңістіктерге сыйғызуға назар аударады. Мысалы, 3-тен 50 ваттқа дейінгі қуатқа есептелген стандартты 12 вольтты двигательді алайық, бұл кішкене қондырғылар әдетте минутына 15-тен 200 айналым жасайды. Осыны 1 киловатттан астам қуатты өңдеуге қабілетті, бірақ қызып кетпес үшін үлкен салқындату жүйелеріне мұқтаж болатын өнеркәсіптік өлшемдегі двигателдермен салыстырыңыз. Кішкентай двигателдердің пайдалылығы олардың компактілігінде. Үлкен двигателдердің қажет ететін сыртқы желдеткіштері сияқты қосымша бөлшектерге олардың қажеті болмайды, сондықтан инженерлер кеңістік маңызды болатын әртүрлі жабдықтардың ішіне оларды орнатуды ұнатады. Электромеханикалық журналда кеше жылы жарияланған кейбір зерттеулерге сәйкес, бұл кіші двигателдер үлкен аналогтарымен салыстырғанда шамамен 40 пайызға үнсіз жұмыс істейді. Бұл үнсіз жұмыс істеу ауырсындыратын шуыл шығармайтын машиналар қажет болатын қолдануларда, мысалы, аурухана құрылғылары мен тұтынушылық гаджеттерде өте маңызды.
Кішкентай тұрақты ток қозғалтқыштары Лоренц күші деп аталатын нәрсеге негізделіп, электр энергиясын нақты қозғалысқа айналдырады. Негізінен, қозғалтқыштың ішіндегі мыс сымдармен (яғни арматура орамасы деп аталатын бөлік) электр тогы өткенде магнит өрісі пайда болады. Бұл өріс қозғалтқыш корпусының сыртына бекітілген тұрақты магниттермен әрекеттеседі. Кейінгі қызықты процестің мәні — магнит өрістері бір-біріне қарсы әсер етіп, электр тогының бағыты мен магниттік күш сызықтарына перпендикуляр бағытта қозғалтқыштың валын айналдыратын айналдырушы күш туғызады. Барлығы тегіс айналып тұру үшін электр тогы көмірлі щеткалар арқылы коллектор деп аталатын бөлікке беріледі. Бұл бөлшек арматура орамасының әртүрлі бөліктеріне токты ауыстырып отырады, сондықтан қозғалтқыш бір айналған соң тоқтап қалмай, үздіксіз айнала береді.
Коммутатор-щетка жүйесі екі маңызды қызмет атқарады:
Бұл синхрондалған ауыстыру болмаған жағдайда, кіші тұрақты ток қозғалтқыштары жартылай айналудан кейін тоқтап қалар еді. Соңғы жүргізілген электродинамикалық зерттеулер оптимизацияланған коммутатор конструкциясының 12 В қолданбаларында щеткалардың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін искраларды 40% дейін азайтатынын көрсетті.
Кіші тұрақты ток қозғалтқышының өнімділігін негізгі қатынастар анықтайды:
| Параметр | Өнімділікке әсері | Дизайн ерекшеліктері |
|---|---|---|
| Кернеу (6-24 В) | Жүктеме жылдамдығына тура пропорционал | Жоғары кернеулерде жылу шектемелері |
| Жүк | Айналу моментін анықтайды (T = kΦI) | Сым диаметрі мен щетка материалдары |
| Магниттік ағын | Айналу моменті мен кері ЭҚК-ге әсер етеді | Магниттің сорттық таңдауы |
Шығыссыз кіші тұрақты токты моторлар 10 000 айн/мин асады және минималды дірілмен жұмыс істейді, ал планетарлы редукторлы моторлар жылдамдықты 15 есе айналу моментін көбейтуге айырбастайды. Тиімді конструкциялар жұмыс ауқымы бойынша 80% астам энергиялық түрлендіруді сақтайды.
Кішкентай щеткалы тұрақты токты моторлар электрлік жалғауларды жасау үшін көмір щеткалар мен коллекторлармен жұмыс істейді. Бастапқы көзқарас бойынша олар қарапайым және арзан, сондықтан олар кең таралған машиналар мен біздің барлық жерде кездестіретін тамақ автоматтарында пайда болады. Бірақ бір қиыншылық бар. Щеткалар уақыт өте келе тозып, бұзылуға бейім, сондықтан бұл моторларды регулярлы тексеру және бөлшектерді ауыстыру қажет. Бұл моторлардың толық бұзылуға дейінгі жұмыс істеу мерзімін айтарлықтай қысқартады. Екінші жағынан, щеткасыз тұрақты токты моторлар, немесе қысқаша BLDC, электронды коммутация арқылы механикалық бөлшектерден мүлдем құтылады. Үйкелістің жоқтығы моторлардың әлдеқайда тиімді жұмыс істеуін қамтамасыз етеді, кейде тиімділік шамамен 90% шамасында болуы мүмкін. Медициналық жабдық өндірушілері оларды мыңдаған сағат бойы тоқтамай жұмыс істей алатындықтан жақсы көреді. Кейбір қондырғылар 10 000 сағат шегіне жеткені белгілі және әлі де сенімді жұмыс істеп тұр.
Планетарлық немесе тісті доңғалақтарды кіші тұрақты ток двигателдерімен біріктіру кіші габаритті өлшемдерді сақтай отырып, айналу моментін көбейтеді. 2,5 Нм-ге дейінгі айналу моментін беретін редукторлы электрқозғалтқыштар кеңістік шектеулі жоғары күш қозғалысы маңызды болатын автомобиль терезелерін реттеу құрылғыларында, өнеркәсіптік жетектерде және робототехникада қолдануға идеалды келеді.
Ядросыз конструкциялар ротордан темір негізді ядроны алып тастап, дрондар мен протездердегі тез қосу-тоқтату циклдары үшін инерцияны 50% дейін азайтады. Жазық арматурасы бар панкейк тәрізді двигательдер 15 мм-ден кіші қалыңдыққа ие болып, киілетін құрылғылар мен миниатюрлы сенсорларға орнатуға мүмкіндік береді.
Кішкентай тұрақты ток қозғалтқыштарымен жұмыс істегенде, олардың кернеуі біз оларды қосатын қуат көзіне сәйкес келуі тиіс. Көбінесе коммерциялық модельдер 6 вольт пен 24 вольт аралығында жақсы жұмыс істейді. Егер біз бұл қозғалтқыштар арқылы тым көп кернеу беретін болсақ, олар тез қызып кетеді. Керісінше, оларды минималды кернеуден төмен жұмыс істету тек қозғалтқыштың әлсіреуіне әкеледі, себебі ол жеткілікті айналдыру моментін өндіре алмайды. Қозғалтқыштың тартып алатын тогының мөлшері оның қаншалықты қатты жұмыс істеп тұрғанымен бірге өзгереді. Үлкен жүктемелер жүйе арқылы көбірек токтың өтуіне әкеледі, бұл табиғи түрде энергияны пайдалану мен жылу шығаруды арттырады. Түсінікті болу үшін бірнеше сандық мәліметтерге назар аударайық: мысалы, 12 вольттық стандартты қозғалтқыш шамамен 1,6 ампер ток тартады, бұл бізге шамамен 19,2 ватт қуат береді. Бұл сипаттамаларды түсіну инженерлерге жұмыстың нақты талаптарына сай қозғалтқышты таңдауға көмектеседі. Кішкентай қозғалтқыш қарапайым құрылғылар немесе ойыншықтармен жұмыс істеуге сәйкес келуі мүмкін, алайда үздіксіз жұмыс істеу маңызды болатын зауыт жабдықтары үшін үлкен моделге қажет болады.
Кішкентай тұрақты ток қозғалтқыштарының пайдалы әрекет коэффициенті жалпы алғанда 70 пен 90 пайыз арасында болады, бірақ бұл көрсеткіш қозғалтқыш ішіндегі үйкеліс, орамдардағы кедергі және магнит өрістерімен байланысты шығындар сияқты бірнеше факторларға байланысты өзгеруі мүмкін. Мұндай қозғалтқыштар 60 градус Цельсийден (шамамен 140 Фаренгейт) жоғары температурада үздіксіз жұмыс істегенде изоляцияның істен шығуы немесе тұрақты магниттердің магниттік қасиеттерін жоғалтуы туралы нақты қауіп туындайды. Мұнда жақсы жылу режимі ең басты рөл атқарады. Арнайы жылу шашыратуға арналып жасалған корпус немесе қозғалтқыштың айналасында ауа қозғалысын жақсарту сияқты шаралар қозғалтқыштың қызмет ету мерзімін қайта орнату қажет болғанша әлдеқайда ұзартуы мүмкін. Мұндай қозғалтқыштардың щеткасы жоқ нұсқалары үйкеліс туғызатын щеткалары болмағандықтан шынымен де азырақ жылу бөледі. Медициналық жабдықтар сияқты сенімділік ең маңызды болып табылатын қолдануларда щеткасы жоқ модельдер үздіксіз жұмыс істеу кезінде 5000 сағаттан аса қызмет етуі мүмкін.
Кішкентай щеткалы тұрақты ток двигателдері, әдетте, щеткалардың тозуы басталғанша шамамен 1 000-3 000 сағат жұмыс істейді, ал щеткасыз аналогтары оңай 10 000 сағаттан аса жұмыс істеуі мүмкін. Шаңның көп болатын немесе ылғалдылық деңгейінің жоғары болатын орындарға орнатылған кезде, бұл двигательдерге тозаң мен ылғалды өткізбейтін, тозбауға және бұзылуға төзімді материалдардан жасалған герметикті мойынтіректер мен компоненттер үлкен пайда әкеледі. Олардың үздіксіз жұмыс істеуі үшін кейбір негізгі техникалық қызмет көрсету де қажет. Коммутатор бетін ретімен тазалау және барлық қозғалыстағы бөлшектердің дұрыс майланып тұруы автоматтандырылған өндіріс желілеріндегі күтпеген бұзылулардың алдын алуға үлкен үлес қосады. Көліктер мен басқа да көлік құралдары үшін өндірушілер жиі IP54 корпус санатына сәйкес келетін двигательдерді көрсетеді. Бұл олардың ішіне ылғалдың түсуіне жол бермей, су брызгы мен ласқа төзімді болатынын білдіреді және қатаң жағдайларда сенімді жұмыс істеу талаптарын көптеген өндірушілердің талаптарына сай келеді.
Біз күнделікті өмірде хабарламалар келген кезде телефондарымыздың дыбыс шығаратын құрылғылары, электрлі щеткалардың айналатын басы немесе ыстық күздері бойы бізді салқындататын шағын желдеткіштер сияқты көптеген заттарда кішкентай айнымалы ток двигателдеріне сүйенеміз. Бұл қозғалтқыштар неге қанағаттанарлықтай? Олар қолмен ұстауға болатын құрылғыларға сыйу үшін жеткілікті дәрежеде кішкентай, бірақ батареялармен тиімді жұмыс істеуге қабілетті. Дрон сияқты күрделі құрылғы үшін осы миниатюралық қозғалтқыштар барлық нәрсені ауада тепе-теңдікте ұстап тұрады және камераға бір жағынан екінші жағына тегіс қозғалуға мүмкіндік береді. Сол технология фотографтардың сүйіп пайдаланатын gimbal жүйелерін қамтамасыз етеді. Шынымен де, олардың нақты өлшемін ескерсек, бұл өте тамаша!
Медициналық салада бүгінде инсулин жеткізу жүйелерінен бастап роботтандырылған хирургиялық құралдар мен МРТ бөлмелеріндегі реттелетін столдарға дейінгі әртүрлі маңызды жабдықтарды іске қосатын кішкентай тұрақты токты (DC) қозғалтқыштарға үлкен сүйенеді. Бұл кішкентай қозғалтқыштар тіпті баяу жұмыс істеген кезде де тұрақты қуат шығысын сақтай алады, бұл IV желілер арқылы дәрінің дұрыс дозасын беру үшін өте маңызды. Щеткасыз нұсқалары ерекше пайдалы, себебі олар жанындағы басқа сезімтал медициналық жабдықтарға кедергі келтіруі мүмкін электрлік шу туғызбайды. Қызықтырып отырғаны, бүгінгі күні барлық қолмен ұсталатын диагностикалық құрылғылар негізінен «щеткасыз DC қозғалтқыштар» деп аталатын қозғалтқыштарды қолданады. Неліктен? Себебі олар өте үнсіз жұмыс істейді, науқастар тексеру мен тексеру кезінде олардың жұмысын едәуір байқамайды.
Бүгінгі күндердегі автомобильдерде шынында да артқы жоспарда жұмыс істейтін 30-дан 50-ге дейінгі кішкентай DC электрқозғалтқыштар бар. Олар терезелердің электрлік жабдығын реттеу, отырғыштың орнын есте сақтау және жылыту жүйесіндегі желдеткіштерді басқару сияқты біз үшін табиғи нәрселермен айналысады. Жаңа құрылғылар одан да қызықтырақ болып келеді. Өндірушілер қазір радарды дұрыс бағыттауда және автокөлікті парковкалау кезінде айнасын автоматты түрде бүктеуде қолданылатын алдыңғы қозғалыс көмекші жүйелеріне щеткасыз DC электрқозғалтқыштарды орнатуда. Бұл кішкене еңбеккерлер өте қатаң температураларға да шыдайды, минус 40 градус Цельсийдегі аязда немесе 150 градусқа дейінгі лақ жылында сенімді жұмыс істейді. Мұндай беріктік оларды барлық ауа райы жағдайларында істен шықпай жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Кішкентай DC қозғалтқыштар өндірістегі құрастыру роботтарынан бастап қарапайым Arduino жобаларына дейін бәрін қамтамасыз етеді. Осындай кішкентай қозғалтқыштардың кейбіреуі шынымен өте кішкентай болады, олардың кейбір моделдері диаметрі 6 мм кеңістікке сияды. Жұмыс істеу кезінде редукторлы қозғалтқыштар моментті шамамен 200 есе арттырады, яғни роботтық иықтарда оңай 5 кг жүкті көтере алады. Сонымен қатар, PCB пластиналарын тесуде 10 000 айн/мин жылдамдыққа жететін «pancake» (блины секілді) түрдегі қозғалтқыштар да бар. Қазіргі кезде ашық кодты робототехникалық платформалар стандартты орнату нүктелері бар модульді DC қозғалтқыш опцияларымен келеді. Бұл әрине, әрқашан жаңа шешімдерді нөлден бастап жасау орнына осы стандартталған компоненттерді қолдану арқылы құрастырушылар мен кәсіби мамандар үшін уақытты үнемдеуге мүмкіндік берді. Прототиптеу алдындағыдай емес, енді шамамен 40% аз уақытты алады
Қызықты жаңалықтар© 2025 ж. Changwei Transmission (Jiangsu) Co., Ltd — Құпиялық саясаты
EN
