Ang brushed DC motor: Isang napakahusay na opsyon

Ang mga motor na walang brush na DC at stepper ay maaaring makakuha ng higit na atensyon kaysa sa klasikong brushed DC motor, ngunit ang huli ay maaari pa ring maging isang mas mahusay na pagpipilian sa ilang mga application.

Karamihan sa mga designer na naghahanap upang pumili ng isang maliit na DC motor - isang sub- o fractional-horsepower unit, karaniwang - karaniwang tumitingin sa simula sa dalawang pagpipilian lamang: ang brushless DC (BLDC) motor o ang stepper motor.Alin ang pipiliin ay batay sa application, dahil ang BDLC ay karaniwang mas mahusay para sa tuluy-tuloy na paggalaw habang ang stepper motor ay mas angkop para sa pagpoposisyon, pabalik-balik, at stop/start motion.Ang bawat uri ng motor ay maaaring maghatid ng kinakailangang pagganap gamit ang tamang controller, na maaaring isang IC o module depende sa laki at mga detalye ng motor.Ang mga motor na ito ay maaaring paandarin gamit ang mga "smart" na naka-embed sa mga dedikadong motion-control IC o isang processor na may naka-embed na firmware.

Ngunit tingnan nang mas malapit sa mga inaalok ng mga nagtitinda ng mga BLDC na motor na ito, at makikita mong halos palaging nag-aalok din sila ng mga brushed DC (BDC) na motor, na naging "magpakailanman."Ang pag-aayos ng motor na ito ay may mahaba at matatag na lugar sa kasaysayan ng electrically driven motive power, dahil ito ang unang de-koryenteng disenyo ng anumang uri.Sampu-sampung milyon ng mga brushed na motor na ito ang ginagamit taun-taon para sa mga seryoso at hindi walang kuwentang aplikasyon gaya ng mga kotse.

Ang mga unang krudo na bersyon ng mga brushed na motor ay ginawa noong unang bahagi ng 1800s ngunit ang pagpapagana ng kahit isang maliit na kapaki-pakinabang na motor ay mahirap.Ang mga generator na kailangan upang palakasin ang mga ito ay hindi pa nabubuo, at ang mga magagamit na baterya ay may limitadong kapasidad, malaking sukat, at kailangan pa ring "mapunan" kahit papaano.Sa kalaunan, ang mga problemang ito ay nalampasan.Sa huling bahagi ng 1800s, ang mga brushed DC na motor na umaabot sa sampu at daan-daang lakas-kabayo ay na-install at sa pangkalahatang paggamit;marami pa rin ang ginagamit ngayon.

Ang pangunahing brushed DC motor ay hindi nangangailangan ng "electronics" upang gumana, dahil ito ay isang self-commutating device.Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ay simple, na isa sa mga kabutihan nito.Gumagamit ang brushed DC motor ng mechanical commutation upang ilipat ang polarity ng magnetic field ng rotor (tinatawag ding armature) kumpara sa stator.Sa kabaligtaran, ang magnetic field ng stator ay binuo ng alinman sa electromagnetic coils (sa kasaysayan) o moderno, malakas na permanenteng magnet (para sa maraming kasalukuyang mga pagpapatupad) (Figure 1).


Fig 1: Ang tradisyunal na brushed DC motor ay umaasa sa mekanikal na commutation sa pamamagitan ng brushed upang ilipat ang polarity ng magnetic field ng rotor, kaya nagdudulot ng tuluy-tuloy na rotary motion.(Larawan:HPI Racing A/S)

Ang pakikipag-ugnayan at paulit-ulit na pagbaliktad ng magnetic field sa pagitan ng mga rotor coils sa armature at fixed field ng stator ay nag-udyok sa tuluy-tuloy na rotary motion.Ang commutation action na binabaligtad ang rotor field ay nagagawa sa pamamagitan ng physical contacts (tinatawag na brushes), na humahawak at nagdadala ng kapangyarihan sa armature coils.Ang pag-ikot ng motor ay hindi lamang nagbibigay ng nais na mekanikal na paggalaw kundi pati na rin ang paglipat ng polarity ng rotor coil na kailangan upang mahikayat ang pagkahumaling/pag-repulsion na may kinalaman sa nakapirming stator field – muli, walang electronics ang kailangan, dahil direktang inilapat ang supply ng DC sa stator coil windings (kung mayroon man) at ang mga brush.

Ang pangunahing kontrol sa bilis ay nagagawa sa pamamagitan ng pagsasaayos ng inilapat na boltahe, ngunit ito ay tumutukoy sa isa sa mga pagkukulang ng brushed motor: ang mas mababang boltahe ay binabawasan ang bilis (na kung saan ay ang intensyon) at kapansin-pansing binabawasan ang metalikang kuwintas, na kadalasan ay isang hindi kanais-nais na kahihinatnan.Ang paggamit ng brushed motor na direktang pinapagana mula sa DC rails ay karaniwang tinatanggap lamang sa limitado o hindi kritikal na mga aplikasyon tulad ng pagpapatakbo ng maliliit na laruan at mga animated na display, lalo na kung kailangan ng kontrol sa bilis.

Sa kabaligtaran, ang brushless motor ay may isang hanay ng mga electromagnetic coils (pole) na naayos sa lugar sa paligid ng interior ng pabahay, at ang mga permanenteng magnet na may mataas na lakas ay nakakabit sa umiikot na baras (ang rotor) (Larawan 2).Habang ang mga pole ay pinalakas sa pagkakasunud-sunod ng control electronics (electronic commutation - EC), ang magnetic field na nakapalibot sa rotor ay umiikot at kaya umaakit/tinataboy ang rotor gamit ang mga nakapirming magnet nito, na napipilitang sumunod sa field.


Fig 2: Ang brushless DC motor ay gumagamit ng electronic commutation upang ilipat ang polarity ng mga pole na nakapalibot sa rotor.(Larawan:HPI Racing A/S)

Ang kasalukuyang nagtutulak sa mga BLDC na motor pole ay maaaring isang parisukat na alon, ngunit iyon ay hindi epektibo at nag-uudyok ng panginginig ng boses, kaya karamihan sa mga disenyo ay gumagamit ng isang ramping waveform na may hugis na iniakma para sa nais na kumbinasyon ng electrical efficiency at motion precision.Dagdag pa, ang controller ay maaaring i-fine-tune ang nakakapagpalakas na waveform para sa mabilis ngunit maayos na pagsisimula at paghinto nang walang overshoot at malulutong na pagtugon sa mga mechanical load transients.Available ang iba't ibang profile ng kontrol at mga trajectory na tumutugma sa posisyon at bilis ng motor sa mga pangangailangan ng application.

 

Inedit ni Lisa


Oras ng post: Nob-12-2021