Как работает постоянный магнитный DC мотор?

Постоянный магнитный постоянный ток (PMDC) мотор — это тип постоянного тока мотора, который использует постоянные магниты (вместо электромагнитов) для создания фиксированного магнитного поля статора. Этот дизайн упрощает конструкцию, снижает потери энергии и обеспечивает постоянный крутящий момент, что делает его идеальным для таких приложений, как мелкая бытовая техника, автомобильные компоненты и модели на радиоуправлении. Ниже приведен технический разбор его ключевых компонентов и пошаговый принцип работы.

Чтобы понять его работу, сначала определите четыре основные части, которые работают вместе, чтобы преобразовать электрическую энергию в механическое движение:

Стационарная внешняя оболочка, в которой находятся постоянные магниты (обычно сделанные из неодима, феррита или самария-кобальта). Эти магниты создают фиксированное радиальное магнитное поле с четкими северным (N) и южным (S) полюсами внутри мотора.

Вращающийся внутренний компонент, состоящий из металлического сердечника, обмотанного медными проволочными катушками (обмотки якоря). При подключении к источнику постоянного тока через эти катушки протекает ток, превращая ротор в электромагнит.

Разделенное медное кольцо, прикрепленное к валу ротора. Каждый сегмент коллектора соединен с различной катушкой в якоре. Его роль заключается в том, чтобы изменять направление тока в обмотках якоря через определенные интервалы.

Маленькие углеродные блоки, которые прижимаются к коллектору. Они действуют как мост, передавая постоянный ток от внешнего источника питания (например, батареи) к вращающемуся коллектору и катушкам якоря.

Двигатель PMDC работает на основе фундаментального электромагнитного принципа: одинаковые магнитные полюса отталкиваются, а противоположные полюса притягиваются. Вот как компоненты взаимодействуют для генерации непрерывного вращения:

Когда мотор подключен к источнику постоянного тока (например, 12V батарее), ток проходит через угольные щетки, в коллектор и, наконец, в обмотки якоря. Этот ток преобразует ротор в электромагнит с его собственными временными полюсами N и S.

Постоянные магниты статора создают фиксированное магнитное поле. Электромагнитные полюса якоря взаимодействуют с этим фиксированным полем:

Точно так же, как полюса ротора выравниваются непосредственно с полюсами статора (позиция, называемая «магнитным мертвым центром», где крутящий момент падает до нуля), коллектор вращается вместе с ротором. Разделение в коллекторе разрывает контакт с одной щеткой и соединяется с другой — меняя направление тока в обмотках якоря.

Текущий реверс меняет электромагнитные полюса якоря. Например, прежний N полюс якоря становится S, и наоборот. Это создает новые силы притяжения/отталкивания с постоянными магнитами статора, вытягивая ротор мимо мертвого центра и поддерживая его вращение. Пока подается постоянный ток, этот цикл повторяется, генерируя непрерывное вращение.

Дизайн постоянного магнита предоставляет двигателям PMDC уникальные преимущества:

Никакая энергия не тратится на энергизацию статора электромагнитов (в отличие от "шунтированных" или "последовательно обмотанных" постоянных двигателей), поэтому эффективность часто превышает 85%.

Постоянные магниты меньше и легче, чем обмотки электромагнитов, что делает двигатели PMDC идеальными для приложений с ограниченным пространством (например, радиоуправляемые машины, портативные инструменты).

Фиксированное магнитное поле статора обеспечивает стабильный крутящий момент на низких скоростях, что критически важно для таких задач, как точное позиционирование или медленноходные машины.

Узнайте больше и купите здесь:X-TEAM 3674 Бесщеточный мотор