Hvordan virker en børstet jævnstrømsmotor? Ingeniørvejledning til mikrobørstede motorer

Arbejdsprincip for børstet jævnstrømsmotor: Det korte svar

Tryk på aftrækkeren på en trådløs skruetrækker, og en lille børstet jævnstrømsmotor udvikler drejningsmoment næsten øjeblikkeligt. Den hurtige reaktion, kombineret med lave omkostninger og enkel hastighedskontrol, er grunden til, at børstede motorer stadig optræder i så mange hverdagsprodukter.

Arbejdsprincippet passer ind i et afsnit. Elektrisk strøm kommer ind gennem to kulbørster, der glider på en segmenteret kobberkommutator monteret på akslen. Kommutatoren fører strømmen ind i spoler viklet på rotoren. Disse spoler genererer et magnetisk felt, der interagerer med statorens permanente magnetfelt og skaber rotation. Lige før rotoren flugter med statorfeltet, skifter kommutatorsegmenterne kontakt med børsterne og vender strømretningen i spolerne. Denne vending, kaldet kommutering, skubber rotoren forbi dødpunktet og holder den med at dreje i samme retning.

Hver mikrobørste DC-motor, fra den kompakte 300-serie til den større 900-serie fremstillet hos Yuyao Hongyang Micromotor, fungerer efter det samme elektromekaniske princip.

Hovedkomponenter i en mikrobørstet jævnstrømsmotor

En børstet DC elmotor har fire funktionelle dele. Tabellen nedenfor opsummerer hver del og dens rolle; de to underafsnit, der følger, forklarer de detaljer, der betyder noget, når du sammenligner motorer fra forskellige leverandører.

Stator og rotor: Hvor drejningsmomentet kommer fra

I en permanent-magnet børstet motor bruger statoren buede magneter til at skabe et fast felt hen over luftgabet. Rotoren sidder inde i det felt. Når strømmen løber gennem rotorviklingerne, opfører hver spole sig som en elektromagnet. Tiltrækningen og frastødningen mellem rotorfeltet og statorfeltet producerer drejningsmoment på akslen.

Kommutator og børster: Den mekaniske kontakt

Kommutatoren er det, der adskiller en børstet motor fra enhver anden DC-motortype. Når rotoren drejer, kommer forskellige kommutatorsegmenter i kontakt med de stationære børster. Skiftet sker i vinkelpositionen, hvor spolen er koplanar med statorfeltet, hvilket er det punkt, hvor drejningsmomentet ellers ville falde til nul. Børste-kommutator-parret fungerer derfor som en drejekontakt synkroniseret med rotorposition, uden nogen ekstern sensor eller driverkredsløb.

Trin for trin: Sådan roterer en børstet jævnstrømsmotor

For at se sekvensen klart, forestil dig en simpel to-polet motor. Sekvensen gentages to gange pr. omdrejning, fordi hvert spolepar skiftes hver halve omgang.

1. DC-spænding tilføres de to terminaler, som er forbundet med børsterne.
2. Den positive børste kommer i kontakt med et kommutatorsegment, og strømmen løber ind i rotorviklingen; den negative børste fuldender kredsløbet.
3. Strøm i viklingen skaber en magnetisk akse i rotoren. Fordi statormagneterne er fikserede, roterer de magnetiske kræfter rotoren mod justering med statorfeltet.
4. Ved justeringspunktet passerer kommutatorsegmenterne under børsterne, og strømretningen i viklingen vender om. Rotorens magnetiske polaritet vender, så i stedet for at stoppe, skubbes rotoren forbi dødpunktet og fortsætter med at rotere.
5. Sekvensen gentages og producerer kontinuerlig rotation, så længe der leveres jævnstrøm.

To konsekvenser følger af dette design. For det første kræves der ingen elektronisk controller til at kommutere motoren; børsterne gør det mekanisk. For det andet genererer de roterende viklinger en tilbage elektromotorisk kraft, der modarbejder forsyningsspændingen. Tilbage EMF vokser med hastighed, hvorfor en frit-spinende motor trækker lidt strøm, mens en stoppet motor trækker maksimal strøm.

Moment, hastighed og stalltilstand

De fleste ingeniører, der kontakter en mikromotorproducent, ønsker det samme: en motor, der passer til den tilgængelige plads og leverer det rigtige drejningsmoment ved den rigtige hastighed uden overophedning.

To forhold definerer børstet DC-motoradfærd. Drejningsmomentet er proportionalt med ankerstrømmen og med statorens magnetiske flux. Hastigheden er proportional med den spænding, der påføres ankeret minus spændingsfaldet over viklingsmodstanden. I almindeligt sprog skal du belaste akslen, og motoren sænker farten og trækker mere strøm; hæv spændingen og motoren hastigheder op, mens momentet forbliver nogenlunde lineært med strømmen.

Disse forhold viser også, hvor risiciene er. En motor, der kører under sin belastningsværdi, er sikker. En motor, der kører over dens normering, eller går i stå, kan overophede viklingsisoleringen, beskadige kommutatoren og afmagnetisere statormagneterne. Det nominelle drejningsmoment og den tilsvarende nominelle strøm betyder mere end tomgangshastigheden, når du vælger en motor.

Luftbevægende produkter illustrerer afvejningen. Et ventilatorhjul udviser en belastning, der stiger med hastigheden; hvis motoren mangler drejningsmomentmargin ved driftspunktet, bremses pumpehjulet, og strømmen stiger. Den RS360 højmoment børstet DC-motor til ventilatorer er et eksempel på en motor bevidst viklet og magnetiseret til det belastningsmønster, hvilket giver pumpehjulet nok margin uden at skubbe viklingsstrømmen ind i farezonen.

Engros Micro Brush DC-motor til pumpeleverandører, fabrik Som China Micro DC Motor for Pump-leverandører og RS-360 Small Brush DC Motor For Air Pumps fabrik, Yuyao Hongyang Micromotor Co., Ltd. Se produkt →

Børstet versus børsteløst: Hvad sammenligningen betyder

Enhver, der handler efter mikro-DC-motorer, vil se børsteløse alternativer, og valget er ikke altid indlysende. Tabellen nedenfor sammenligner de faktorer, der påvirker produktomkostninger, pålidelighed og brugeroplevelse.

Konklusionen er praktisk, ikke teoretisk. Hvis dit produkt har en intermitterende driftscyklus, kører på lav spænding og konkurrerer på omkostninger, er en børstet motor normalt det bedre tekniske valg. Hvis motoren kører i timevis hver dag, og effektivitet er et salgsargument, bliver børsteløs attraktiv. Derfor beholder producenterne begge teknologier i deres sortiment, og hvorfor svaret afhænger af belastningsprofilen frem for mode.

I husholdningsapparater, hvor brugerne sidder tæt på produktet, genererer børstestøj hurtigt klager. Den RS380SL mute børstet DC-motor til hjemmeanvendelse er en støjsvag orienteret variant bygget til den slags miljøer, hvor et par decibel børstestøj afgør, om et produkt føles premium eller billigt.

Engros Micro Børstet PMDC-motor til leverandører af kaffemaskiner, fabrik Yuyao Hongyang Micromotor Co., Ltd. er Kinas mikro PMDC-motorleverandører og RS-380SL børstet PMDC-motor til kaffemaskiner-fabrik, vi... Se produkt →

Valg af en børstet jævnstrømsmotor til dit produkt

Fordi en mikrobørstet motor altid er en del af et større system, starter udvælgelsen med belastningen, ikke med motorkataloget. Tre anvendelsesmønstre er værd at genkende.

Tilpasning af motoren til belastningen

Elværktøj som f.eks elektriske skruetrækkere har brug for højt drejningsmoment ved lav hastighed og tolererer korte overbelastninger; den børstede motors høje startmoment er den helt rigtige egenskab. Husholdningsprodukter som f.eks robotstøvsugere har brug for kompakt størrelse, moderat levetid og lav støj, så børstekvalitet og kommutatorfinish betyder lige så meget som det grundlæggende magnetiske design. Automatiseret udstyr som f.eks automater kører lange driftscyklusser, og strømforbrug plus varmeafledning afgør, om motoren overlever inde i et forseglet kabinet.

Verifikation af en mikromotor før volumenordrer

Når du har en shortliste, der passer til din mekaniske konvolut, skal du kontrollere disse parametre på prøver, før du afgiver en volumenordre:

• Nominel spænding og strømforbrug ved nominel belastning. En 20 procents forskel i strøm mellem prøver indikerer vikling eller magnet inkonsistens.
• Ubelastet hastighed, nominel hastighed og blokeringsmoment. Sammenlign dem med din belastningskurve, ikke kun med dataarket.
• Akustisk støj, rapporteret i dB(A). For husholdningsapparater er dette en førstelinjespecifikation; en motor, der er mekanisk perfekt, men hørbar, vil fejle produktgennemgangen.
• Driftstid i timer, testet under den samme driftscyklus, som du har til hensigt at bruge. En motor, der er klassificeret til kontinuerlig drift, kan hurtigt svigte under en aggressiv start-stop-sekvens.
• Materialeoverholdelse til dit målmarked. ISO 9001-fremstilling, RoHS og REACH-overholdelse anmodes rutinemæssigt af mikromotorkøbere.
• Tilpasning af skaft og terminal. Flad aksel, tandhjul, ledningslængde og konnektortype gør ofte forskellen mellem en drop-in-motor og en brugerdefineret variant.

Kaffemaskiner er et godt eksempel på, hvorfor produktspecifikt design betyder noget. Maskinen tænder og slukker mange gange om dagen, og brugerne bemærker motorvibrationer og klik. Den RS550SL glat børstet DC-motor til kaffemaskiner målretter præcis den profil med lavt vibrationsløb og ensartet startadfærd.

Engros RS-550SL Støjsvag børste DC-motor til leverandører af makuleringsmaskiner, Facto Yuyao Hongyang Micromotor Co., Ltd. er Kina engros RS-550SL lavstøjsbørste DC-motor til leverandører og fabrik til papirmakulatorer, detaljeret... Se produkt →

Hos Yuyao Hongyang Micromotor har vi fremstillet mikrobørste DC-motorer siden 1988 på tværs af 300, 500, 700, 800 og 900 serierne med en årlig kapacitet på mere end 10 millioner enheder. Uanset hvilken leverandør du vurderer, så bed om testdata om drejningsmoment-hastighedskurver, akustisk støj og udholdenhed. Svarene vil fortælle dig mere om fremstillingsprocessen end nogen salgsfremmende beskrivelse.