Hvordan fungerer en børstet likestrømsmotor? Ingeniørveiledning for mikrobørstede motorer

Arbeidsprinsipp for børstet likestrømsmotor: Det korte svaret

Trykk på avtrekkeren til en trådløs skrutrekker og en liten børstet DC-elektrisk motor utvikler dreiemoment nesten umiddelbart. Den raske responsen, kombinert med lav pris og enkel hastighetskontroll, er grunnen til at børstede motorer fortsatt vises i så mange hverdagsprodukter.

Arbeidsprinsippet passer inn i ett avsnitt. Elektrisk strøm kommer inn gjennom to kullbørster som glir på en segmentert kobberkommutator montert på akselen. Kommutatoren mater strømmen inn i spoler viklet på rotoren. Disse spolene genererer et magnetfelt som samhandler med det permanente magnetfeltet til statoren, og skaper rotasjon. Rett før rotoren retter seg inn med statorfeltet, endrer kommutatorsegmentene kontakt med børstene og snur strømretningen i spolene. Den reverseringen, kalt kommutering, skyver rotoren forbi dødpunktet og holder den i sving i samme retning.

Hver mikrobørste DC-motor, fra den kompakte 300-serien til den større 900-serien laget av Yuyao Hongyang Micromotor, fungerer på det samme elektromekaniske prinsippet.

Hovedkomponenter i en mikrobørstet likestrømsmotor

En børstet DC elektrisk motor har fire funksjonelle deler. Tabellen nedenfor oppsummerer hver del og dens rolle; de to underavsnittene som følger forklarer detaljene som betyr noe når du sammenligner motorer fra forskjellige leverandører.

Stator og rotor: Hvor dreiemomentet kommer fra

I en børstet permanentmagnetmotor bruker statoren buede magneter for å skape et fast felt over luftgapet. Rotoren sitter inne i det feltet. Når strømmen flyter gjennom rotorviklingene, oppfører hver spole seg som en elektromagnet. Tiltrekningen og frastøtningen mellom rotorfeltet og statorfeltet produserer dreiemoment på akselen.

Kommutator og børster: Den mekaniske bryteren

Kommutatoren er det som skiller en børstet motor fra alle andre DC-motortyper. Når rotoren dreier, kommer forskjellige kommutatorsegmenter i kontakt med de stasjonære børstene. Bytting skjer i vinkelposisjonen der spolen er koplanar med statorfeltet, som er punktet der dreiemomentet ellers ville falle til null. Børste-kommutator-paret fungerer derfor som en dreiebryter synkronisert med rotorposisjon, uten noen ekstern sensor eller driverkrets.

Trinn for trinn: Hvordan en børstet likestrømsmotor roterer

For å se sekvensen tydelig, se for deg en enkel to-polet motor. Sekvensen gjentas to ganger per omdreining, fordi hvert spolepar byttes hver halve omdreining.

1. DC-spenning påføres de to terminalene, som er koblet til børstene.
2. Den positive børsten kommer i kontakt med et kommutatorsegment og strøm flyter inn i rotorviklingen; den negative børsten fullfører kretsen.
3. Strøm i viklingen skaper en magnetisk akse i rotoren. Fordi statormagnetene er faste, roterer de magnetiske kreftene rotoren mot innretting med statorfeltet.
4. Ved justeringspunktet passerer kommutatorsegmentene under børstene og strømretningen i viklingen reverserer. Rotorens magnetiske polaritet snur, så i stedet for å stoppe, skyves rotoren forbi dødpunktet og fortsetter å snurre.
5. Sekvensen gjentas, og produserer kontinuerlig rotasjon så lenge likestrøm tilføres.

To konsekvenser følger av dette designet. For det første er ingen elektronisk kontroller nødvendig for å kommutere motoren; børstene gjør det mekanisk. For det andre genererer de roterende viklingene en tilbake elektromotorisk kraft som motsetter forsyningsspenningen. Tilbake EMF vokser med hastighet, og det er grunnen til at en fritt-spinnende motor trekker lite strøm mens en motor som har stoppet trekker maksimal strøm.

Dreiemoment, hastighet og stalltilstand

De fleste ingeniører som kontakter en mikromotorprodusent ønsker det samme: en motor som passer til den tilgjengelige plassen og leverer riktig dreiemoment ved riktig hastighet uten overoppheting.

To forhold definerer børstet DC-motoroppførsel. Dreiemomentet er proporsjonalt med ankerstrømmen og den magnetiske fluksen til statoren. Hastigheten er proporsjonal med spenningen påført ankeret minus spenningsfallet over viklingsmotstanden. I klartekst, last akselen og motoren bremser ned og trekker mer strøm; øke spenningen og motoren øker hastigheten, mens dreiemomentet forblir omtrent lineært med strømmen.

Disse relasjonene viser også hvor risikoen er. En motor som kjører under belastningen er trygg. En motor som kjører over sin karakter, eller stopper, kan overopphete viklingsisolasjonen, skade kommutatoren og avmagnetisere statormagnetene. Nominell dreiemoment og tilsvarende nominell strøm betyr mer enn tomgangshastigheten når du velger en motor.

Luftbevegende produkter illustrerer avveiningen. Et viftehjul gir en last som stiger med hastigheten; hvis motoren mangler dreiemomentmargin ved driftspunktet, bremser pumpehjulet og strømmen stiger. Den RS360 høymoment børstet DC-motor for vifter er et eksempel på en motor som er bevisst viklet og magnetisert for det belastningsmønsteret, og gir løpehjulet nok margin uten å skyve viklingsstrømmen inn i faresonen.

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

Børstet versus børsteløst: Hva sammenligningen betyr

Alle som handler etter mikro-DC-motorer vil se børsteløse alternativer, og valget er ikke alltid åpenbart. Tabellen nedenfor sammenligner faktorene som påvirker produktkostnad, pålitelighet og brukeropplevelse.

Konklusjonen er praktisk, ikke teoretisk. Hvis produktet ditt har en intermitterende driftssyklus, kjører på lav spenning og konkurrerer på kostnader, er en børstet motor vanligvis det beste ingeniørvalget. Hvis motoren går i timevis hver dag og effektivitet er et salgsargument, blir børsteløs attraktiv. Det er derfor produsentene holder begge teknologiene i sitt sortiment, og hvorfor svaret avhenger av belastningsprofilen snarere enn av mote.

I husholdningsapparater, der brukere sitter tett på produktet, genererer børstestøy klager raskt. Den RS380SL mute børstet DC-motor for hjemmebruk er en stilleorientert variant bygget for den typen miljø, der noen få desibel børstestøy avgjør om et produkt føles premium eller billig.

Engros mikrobørstet PMDC-motor for leverandører av kaffetraktere, fabrikk Yuyao Hongyang Micromotor Co., Ltd. er Kinas leverandører av mikro PMDC-motorer og RS-380SL børstet PMDC-motor for kaffetraktere fabrikk, vi... Se produkt →

Velge en børstet likestrømsmotor for produktet ditt

Fordi en mikrobørstet motor alltid er en del av et større system, starter valget med belastningen, ikke med motorkatalogen. Tre søknadsmønstre er verdt å kjenne igjen.

Tilpasse motoren til lasten

Elektroverktøy som f.eks elektriske skrutrekkere trenger høyt dreiemoment ved lav hastighet og tolererer korte overbelastninger; børstemotorens høye startmoment er akkurat den rette egenskapen. Husholdningsprodukter som f.eks robotstøvsugere trenger kompakt størrelse, moderat levetid og lav støy, så børstekvalitet og kommutatorfinish betyr like mye som den grunnleggende magnetiske designen. Automatisert utstyr som f.eks salgsautomater kjører lange driftssykluser, og strømtrekk pluss varmespredning avgjør om motoren overlever inne i et forseglet kabinett.

Verifisering av en mikromotor før volumbestillinger

Når du har en kortliste som passer til den mekaniske konvolutten din, kontroller disse parameterne på prøvene før du legger inn en volumbestilling:

• Merkespenning og strømtrekk ved nominell belastning. En 20 prosent forskjell i strøm mellom prøvene indikerer vikling eller magnetinkonsistens.
• Ulasthastighet, nominell hastighet og stoppmoment. Sammenlign dem med lastkurven din, ikke bare med dataarket.
• Akustisk støy, rapportert i dB(A). For husholdningsapparater er dette en førstelinjespesifikasjon; en motor som er mekanisk perfekt, men hørbar, vil mislykkes i produktvurderingen.
• Driftstid i timer, testet under samme driftssyklus som du har tenkt å bruke. En motor som er klassifisert for kontinuerlig drift kan svikte raskt under en aggressiv start-stopp-sekvens.
• Materialoverholdelse for målmarkedet. ISO 9001-produksjon, RoHS og REACH-overholdelse etterspørres rutinemessig av mikromotorkjøpere.
• Tilpasning av aksel og terminal. Flat aksel, pinjonggir, ledningslengde og kontakttype utgjør ofte forskjellen mellom en drop-in-motor og en tilpasset variant.

Kaffemaskiner er et godt eksempel på hvorfor produktspesifikk design betyr noe. Maskinen går av og på mange ganger per dag, og brukere merker motorvibrasjoner og klikk. Den RS550SL jevn børstet DC-motor for kaffemaskiner retter seg mot akkurat den profilen med løping med lav vibrasjon og konsekvent startadferd.

Engros RS-550SL lavstøybørste DC-motor for leverandører av makuleringsmaskiner, Facto Yuyao Hongyang Micromotor Co., Ltd. er Kina engros RS-550SL DC-motor for lavstøybørste for leverandører og fabrikker for papirkverner, detaljert... Se produkt →

Hos Yuyao Hongyang Micromotor har vi produsert mikrobørste likestrømsmotorer siden 1988 på tvers av 300, 500, 700, 800 og 900-seriene, med en årlig kapasitet på mer enn 10 millioner enheter. Uansett hvilken leverandør du vurderer, be om testdata om dreiemoment-hastighetskurver, akustisk støy og utholdenhet. Svarene vil fortelle deg mer om produksjonsprosessen enn noen kampanjebeskrivelse.