Què és un motor DC

A la indústria moderna i a la vida, tot i que no podem veure motors, els tractem cada dia, i els motors de corrent continu són els més clàssics i habituals. Tant si es tracta del vostre ventilador elèctric de casa, joguines infantils, eixugaparabrises o fins i tot la font d'energia que hi ha darrere d'un braç robòtic automatitzat, pot ser conduït per un motor de corrent continu.

 

Llavors, què és un motor de corrent continu? En poques paraules, és un dispositiu que converteix l'energia elèctrica de corrent continu en energia mecànica. Tot i que la història dels motors de DC es pot remuntar al segle XIX, els temps no han estat eliminats. En canvi, continua sent actiu en els camps de les unitats petites i el control d'alta precisió. Amb el desenvolupament de la tecnologia de control electrònic, els tipus de motors de corrent continu s'enriqueixen constantment, com ara motors DC raspallats, motors de corrent continu sense escombretes, motors de corrent continu, motors d'engranatges, etc. Els diferents tipus són adequats per a diferents escenaris i equips.

 

En aquest article, us portarem a través dels principis, estructures i classificacions per comprendre plenament el mecanisme de treball i els escenaris d'aplicació de DC Motors, ajudant -vos ràpidament a començar ràpidament amb aquest important producte electromecànic.

 

 

Com funcionen els motors de corrent continu: com produeixen rotació els camps i els corrents magnètics?

Per entendre el principi de treball d'un motor de corrent continu, podem resumir -lo en una frase: el corrent flueix pel filferro, el fil està sotmès a força al camp magnètic, conduint així el rotor a girar.

 

És a dir, un motor de corrent continu és com una "fàbrica de conversió d'energia": rep energia de corrent continu des d'una font d'alimentació i, a continuació, genera un parell electromagnètic a través de l'armatura interna que s'enrotlla sota l'acció del camp magnètic, conduint així la part mecànica a girar.

 

Diagrama de principis de treball

 

Per què pot girar? El principi prové de la "regla de l'esquerra"

Quan el corrent passa per un fil en un camp magnètic, el fil estarà sotmès a una força perpendicular a la direcció del corrent i del camp magnètic. Aquesta és la famosa "Força Ampere". Podeu utilitzar la "Regla de l'esquerra" per determinar la direcció de la força.

 

En un motor de corrent continu, aquesta força actua sobre múltiples bobines de l'armadura, convertint -se en una força de rotació contínua.

 

Commutador: la clau per a la rotació contínua

Però hi ha un problema: si la bobina sempre manté una direcció al camp magnètic, el motor s'aturarà després de mig torn. Per solucionar aquest problema, s'afegeix un dispositiu molt crític al motor DC: el commutador.

 

El commutador canviarà contínuament la direcció del corrent durant la rotació de l'armadura, de manera que la bobina sempre es veu obligada en la mateixa direcció en el camp magnètic, aconseguint així la rotació contínua.

 

Aquesta estructura senzilla i eficient és una de les raons importants per les quals els motors de DC són àmpliament utilitzats. Si voleu saber -ne més: per què el camp de corrent i magnètic genera un parell? Com aconsegueix el commutador en realitat la commutació? Com aconsegueix el procés de la Força Armatura? Aleshores, podeu llegir aquest article "El principi de treball de DC Motors: la meravellosa combinació de camp magnètic i corrent"

 

 

De què està fet un motor de corrent continu? Permeteu -me que us mostri els components clau

Tot i que hi ha molts tipus de motors de corrent continu (com ara raspallat, sense pinça, imant permanent, etc.), les seves estructures bàsiques són aproximadament similars. Prenem com a exemple un motor DC raspallat per entendre els seus components i funcions bàsics un per un.

 

1. Armatura: el caràcter principal de convertir l'energia elèctrica en energia mecànica

L'armadura és la part giratori del motor, generalment composta per un nucli de ferro amb filferro de coure que s'enrotlla al seu voltant. Es col·loca a la bobina i, quan el corrent directe passa per l'armadura, genera un parell sota l'acció del camp magnètic, conduint així el motor per girar.

 

L'armadura és tant el "extrem de sortida de potència" i el portador directe de la força electromagnètica. El seu disseny afecta l'eficiència i el rendiment del motor.

 

2. Commutador: un "commutador" que permet la rotació contínua

El commutador és un dispositiu que connecta l'armadura i els pinzells, normalment un anell de coure segmentat. La seva funció és canviar automàticament la direcció del corrent quan l'armadura gira, mantenint l'armadura girar contínuament. És un component indispensable en motors raspallats.

 

3. Pinzell: pont conductor

El pinzell és un component clau que introdueix el corrent directe des d'una font d'energia externa a l'enrotllament de l'armadura. Els materials comuns són els compostos de grafit o metàl·lica. Es posa en contacte i es llisca amb el commutador, permetent que el corrent es lliuri de manera estable a l'armadura giratòria.

 

Cal destacar que els pinzells porten peces i es desgastaran després de l'ús a llarg termini. Cal substituir -los regularment, que també és una part important del manteniment del motor de raspall.

 

4. Estator: la part estàtica que genera el camp magnètic

L'estator és la part estacionària del motor, que s'encarrega de proporcionar un camp magnètic constant per a l'armadura. L'estator pot ser un imant permanent (és a dir, un motor DC permanent) o una bobina alimentada (és a dir, un motor d'excitació DC). Es pot dividir en diferents tipus segons les diferents maneres de generar el camp magnètic.

 

5. Habitatge i coixinets: Estructura i suport

La carcassa del motor té un paper protector i de fixació, mentre que el rodament intern garanteix la rotació de fricció suau i baixa de l'armadura, que és l'estructura bàsica per garantir la vida i l'estabilitat del motor.

 

Resum: L'estructura bàsica d'un motor de corrent continu inclou: armadura, commutador, pinzells, estrices, coixinets, etc. Aquests components treballen junts per completar la conversió d'energia elèctrica en energia mecànica, que és la garantia per al funcionament eficient del motor.

 

 

Quan moltes persones coneixen per primera vegada un motor de corrent continu, pot pensar que és només un motor petit que es pot encendre. Però de fet, els motors de corrent continu es poden classificar a partir de múltiples dimensions, com ara el mètode de commutació, la font de camp magnètic, l'estructura de bobinatge, etc. A continuació, es mostren els tres mètodes de classificació més habituals:

 

Segons el mètode de commutació:

Motor DC raspallat

Aquest és el tipus més clàssic de motor de corrent continu, amb una estructura senzilla i un baix cost. Canvia la direcció del corrent a través del contacte mecànic entre el raspall i el commutador per mantenir la rotació contínua del motor.

 

Avantatges: Estructura simple, fàcil de controlar, de baix cost, adequat per a joguines, electrodomèstics, etc.

 

Desavantatges: els pinzells són fàcils de portar, vida curta, soroll de funcionament, manteniment freqüent.

 

Motor DC sense escombrat

El motor sense escombrat elimina els pinzells i el commutador i utilitza un sistema de control electrònic per a la commutació, cosa que el fa més eficient i té una vida més llarga.

 

Avantatges: alta eficiència i tranquil·litat, llarga vida, bàsicament sense manteniment, adequades per a equips de gamma mitjana a alta com ara drons i eines elèctriques.

 

Desavantatges: requereix un controlador dedicat, un alt cost, un sistema de control complex

 

Segons la font del camp magnètic:

Motor de DC d'imant permanent (motor PMDC)

Els imants permanents s'utilitzen per substituir el bobinat de camp per generar el camp magnètic. Tenen una estructura compacta i una resposta ràpida. S'utilitzen habitualment en vehicles elèctrics, portes automàtiques, robots, etc. Es poden raspallar o esborrar motors.

 

Avantatges: estructura simple, mida petita, alta eficiència, resposta dinàmica ràpida

 

Desavantatges: la força del camp magnètic no es pot ajustar i el límit superior de potència està limitat pel material magnètic.

 

Motor DC emocionat

El camp magnètic és generat per la bobina electromagnètica (enrotllament d'excitació), que es pot subdividir en excitació en sèrie, excitació paral·lela, excitació composta, etc. És adequat per a equips industrials que requereixen un parell inicial de partida o un ampli rang de regulació de velocitat.

 

Avantatges: camp magnètic regulable, un parell fort, adequat per a condicions d'alta potència

 

Desavantatges: estructura complexa, difícil de controlar, de mida relativament gran

 

Segons l'estructura de bobinatge o el nombre de fases d'alimentació (principalment utilitzades per a motors sense escombretes):

El "nombre de fase" d'un motor fa referència al nombre de canals a través del qual el corrent passa pel bobinat. Els tipus comuns inclouen una fase monofàsica, dues fases i trifàsiques. Aquesta classificació és particularment important en els motors de corrent continu (BLDCs), ja que diferents números de fase tenen un impacte significatiu en l'estabilitat en funcionament del motor, els mètodes de control i les àrees d'aplicació.

 

Motor de corrent continu sense escombrat monofàsic

Els motors monofàsics tenen l'estructura més senzilla i normalment només requereixen dos cables per controlar-los. El circuit d'accionament té un cost baix, de manera que sovint s'utilitzen en dispositius micro amb requisits de baix rendiment.

Avantatges: Estructura més simple, de baix cost, adequat per a aplicacions de baix parell com ara fans petits i dispositius portàtils

 

Desavantatges: fluctuacions de gran tors

 

Motor DC sense escombrat en dues fases

És més complex que monofàsic, normalment utilitzant una estructura de quatre fils o de sis fils, i és més flexible en el control. És similar a l'estructura del motor pas a pas, però el mètode d'accionament és diferent.

Avantatges: Estructura compacta, operació estable, utilitzada habitualment en micro dispositius i instruments mèdics

 

Desavantatges: en comparació amb els motors trifàsics, encara hi ha una certa fluctuació de parell

 

Motor de corrent continu desfasat trifàsic

És l'estructura del motor sense escombrat més gran i amb un millor rendiment del mercat, amb un funcionament suau i un parell continu, i s'utilitza àmpliament en diverses aplicacions de gamma mitjana a alta.

Avantatges: parell continuat, alta eficiència, funcionament tranquil, és el tipus més principal de motor sense escombretes, àmpliament utilitzat en vehicles elèctrics, eines elèctriques, drons, etc.

 

Desavantatges: el sistema de control és complex i el cost és relativament elevat

 

Diferents mètodes de classificació revelen les diferències clau en l'estructura del motor, el rendiment i l'aplicació. Val la pena assenyalar que aquestes classificacions no s'exclouen mútuament. Per exemple, un motor pot ser un motor de corrent continu permanent sense escombrat trifàsic, que compleix les tres dimensions de classificació. Comprendre aquests conceptes bàsics ajudarà a les posteriors decisions de selecció i aplicació.

 

 

En l'enginyeria i la vida modernes, els motors de DC són a tot arreu. Amb els avantatges del control senzill, la resposta ràpida i les estructures diverses, els motors de corrent continu s'utilitzen àmpliament en diversos productes i sistemes. Des dels electrodomèstics fins a l'automatització industrial, fins als drons i els equips mèdics, DC Motors "emeten" tot.

 

A continuació, es mostren diversos escenaris d'aplicació típics, dividits per la indústria o la funció:

1. Aparells domèstics i dispositius electrònics diaris

Els motors de corrent continu són més habituals en petits electrodomèstics. Són compactes i tranquils, adequats per a aplicacions que requereixen baixa tensió, baix soroll i baix cost.

 

Netejadors aspiradors, assecadors de cabells, mescladors (alta velocitat, bona estabilitat)

 

Raspalls de dents elèctrics, afaitat elèctric (utilitzant motors raspallats o sense cor)

 

Cortines elèctriques, panys de portes elèctriques (baixes tensió, aplicacions de baix consum d'energia)

 

Tipus comuns: motor raspallat, motor sense cor, petit motor de corrent continu de corrent continu

 

2. Joguines, models i electrònica d'entreteniment

Des de cotxes de control remot fins a drons, els motors de corrent continu tenen un paper clau. Els requisits bàsics d'aquestes escenes són l'alta velocitat, la resposta ràpida, el pes lleuger i la compactació.

 

Cotxes i avions de control remot (utilitzant motors sense escombretes per augmentar la velocitat i la resistència)

 

Robots, braços robòtics (motors DC de codificador que requereixen un control precís)

 

Tipus comuns: motor de corrent continu, motor de corrent continu amb codificador, motor sense cor

 

3. Automatització industrial i unitat mecànica

Els requisits de rendiment dels motors en entorns industrials són més elevats i han de tenir característiques com ara un parell alt, una forta controlabilitat i una llarga vida.

 

Línia de producció automatitzada (Servo Motor DC, sistema de retroalimentació de codificadors)

 

Equipament de transport, barra d'empenta elèctrica (motor de corrent continu d'imant permanent, combinació del motor d'engranatges)

 

CNC Machine-Tools (motors DC sense escombrat d'alta precisió)

 

Tipus comuns: motor Servo DC, motor de corrent continu de torsió, motor amb engranatge de reducció

 

4. Transport i viatges verds

Les eines de viatges verds, com ara bicicletes elèctriques, vehicles elèctrics i bicicletes d'equilibri, bàsicament utilitzen motors de corrent continu com a nucli de potència, especialment motors de corrent continu de gran eficiència.

 

Bicicleta elèctrica (motor de nucli sense escombretes)

 

Scooter elèctric (motor sense escombretes de 24V \/ 36V)

 

Cotxe d'equilibri intel·ligent (motor de corrent continu amb el sistema de control)

 

Tipus comuns: motor sense escombrat, motor sense escombrat de 48 V, motor de corrent continu de gran eficiència

 

5. Dispositius mèdics i equips de precisió

Els motors DC, especialment els motors sense cor i els servo motors, també s'utilitzen àmpliament al camp d'equips mèdics, que té requisits extremadament elevats sobre el soroll, el volum i la velocitat de resposta.

 

Bomba d'infusió, microemilador (motor sense cor, resposta sensible)

 

Instruments quirúrgics elèctrics (motor de gran velocitat, baix soroll)

 

Equips d'examen oftalmològic (motor de vibració ultra-baixa)

 

Tipus comuns: motors de corrent continu, petits motors de servo dc, motors sense escombretes

 

Els motors de DC han estat profundament incrustats en les nostres vides i sistemes industrials a causa de la seva estructura flexible, el control senzill i la resposta ràpida. Des de joguines per a nens fins a equips mèdics d'alta precisió, des de línies de producció automatitzades fins a eines de viatge elèctric, tots confien en DC Motors per aconseguir un impuls i una intel·ligència.

 

Diferents escenaris d'aplicació tenen requisits diferents per al nivell de tensió dels motors de corrent continu. Voleu saber com triar 12V, 24V, 36V o 48V segons les vostres necessitats? Podeu referir -vos al nostre "Guia d'anàlisi del nivell de tensió del motor de corrent continu".