브러시 모터는 어떻게 작동합니까? 정류자, 브러시 및 토크 곡선 설명

짧은 대답: 코일의 전류는 회전함에 따라 역전됩니다.

A 브러시 모터 두 개의 자기 부품과 하나의 회전 스위치가 있습니다. 자기장은 고정되어 있으며 하우징의 영구 자석이나 별도의 계자 권선에 의해 생성됩니다. 작동 코일은 뼈대에 위치하며 샤프트에 고정되어 자유롭게 회전하는 철심 주위에 감겨 있습니다.

직류는 브러시를 통해 해당 코일에 도달합니다. 각 브러시는 절연된 구리 세그먼트로 구성된 원통형 정류자를 누릅니다. 전류는 양극 브러시를 통해 들어가고 그 아래 세그먼트로 교차하며 하나의 전기자 코일을 통해 이동하고 반대쪽 세그먼트와 브러시를 통해 나갑니다. 이제 코일은 자기장 내에서 전류를 전달하기 때문에 코일의 각 측면은 자기장과 전류 모두에 직각으로 힘을 느끼고 두 힘은 샤프트의 반대쪽에 작용합니다. 뼈대가 회전합니다.

문제는 고정된 전류를 가진 코일이 자기장과 정렬되어 흔들리다가 거기서 멈추는 것입니다. 정류자가 이를 방지합니다. 뼈대가 회전함에 따라 각 브러시는 한 세그먼트에서 다음 세그먼트로 미끄러지며 중립 평면을 통과할 때 해당 코일의 전류를 반전시킵니다. 코일의 극성이 바뀌므로 힘이 로터를 같은 방향으로 계속 밀어냅니다. 모든 코일에 대해 반전은 회전당 두 번 발생하며 타이밍은 세그먼트 너비, 브러시 너비 및 브러시 위치와 같은 기하학에 의해서만 설정됩니다.

각 부분의 기능 및 해당 부분의 증상

브러시 모터의 성능이 저하되면 결함은 일반적으로 5개 위치 중 한 곳에 위치하며 각 위치는 다른 지문을 남깁니다.

접촉면은 부품 자체만큼 중요합니다. 정류자의 얇고 균일한 어두운 필름은 아크를 낮게 유지합니다. 밝고 건조한 구리는 일반적으로 브러시 등급이 너무 마모성이 높거나 모터가 장기간 너무 가볍게 작동한다는 것을 의미합니다.

전류가 회전당 두 번 역전되는 이유

1. 공급 전류는 양극 브러시를 통해 이에 닿는 정류자 세그먼트로 들어갑니다.
2. 이 세그먼트는 북쪽과 남쪽 끝이 있는 전자석이 되는 하나의 전기자 코일을 통해 전류를 전달합니다.
3. 북쪽 끝은 고정자 북극에 의해 반발되고 고정자 남극에 끌리므로 뼈대가 회전합니다.
4. 중립 평면에서 브러시는 세그먼트 사이의 절연 간격을 가로지르고 해당 코일에 대한 전류는 잠시 차단됩니다.
5. 다음 세그먼트가 인계받고 코일을 통과하는 전류의 방향이 이제 반전됩니다.
6. 코일의 극이 바뀌었기 때문에 힘이 샤프트를 제동하는 대신 동일한 회전 방향으로 계속 미는 것입니다.

브러시 모터는 주위에 자석이 볼트로 고정되어 있는 회전 스위치입니다. 브러시 먼지, 브러시 수명, 무선 주파수 소음 및 실제 속도 상한선은 모두 이 스위치에서 비롯되며 저렴한 가격도 마찬가지입니다.

4단계에서는 엔지니어링 노력이 진행됩니다. 짧은 중단 동안 코일의 인덕턴스는 전류 흐름을 유지하려고 시도하며 해당 에너지는 브러시 표면의 작은 아크, 약간의 열 또는 억제 커패시터가 흡수하는 전압 스파이크 등 어딘가로 이동해야 합니다. 수천 시간 동안 견딜 수 있을 만큼 아크를 작게 유지하기 위해 브러시 등급, 스프링 압력 및 세그먼트 간격이 선택됩니다.

속도, 토크 및 역기전력: 숫자를 올바르게 읽기

자기장 내부의 회전 코일도 발전기입니다. 생성되는 전압은 공급 장치에 반대되며 역기전력(EMF)이라고 불리며 속도에 따라 증가합니다. 산술은 보기 쉽습니다.

전기자 저항이 1.2Ω인 12V 브러시 모터를 사용합니다. 스위치가 닫히는 순간 회전자는 정지하고 역기전력은 0이며 권선은 약 10A를 끌어당길 수 있습니다. 3,000rpm에 가까운 속도로 작동하는 몇 분의 1초 후에 역기전력은 약 10.5V로 상승하여 저항 전체에 1.5V, 즉 약 1.25A만 남게 됩니다. 시작 전류와 작동 전류는 서로 다른 양이며 작동 수치에 있는 크기의 공급 장치는 시작할 때마다 꺼집니다.

• 프리런 속도는 샤프트에 아무것도 없는 상태에서 측정됩니다. 카탈로그 페이지에 인용된 속도는 일반적으로 정격 부하에서의 값이며 이 값은 더 낮습니다.
• 공차는 실제입니다. 무부하 속도의 ±10% 범위는 정상이며 이는 완성된 기기의 공기 흐름, 전류 소모 및 소음을 ​​변화시킵니다.
• 실속 토크는 최대 몇 초 동안의 피크 수치입니다. 연속 사용을 설명하는 것이 아니라 퓨즈 크기를 결정하는 데 유용합니다.

브러시 모터가 기기 설계에서 여전히 승리하는 곳

전자 제품이 필요 없는 정류는 특정한 이점을 제공하며 비용에 민감한 제품에서는 여전히 중요합니다.

• 특히 5W~150W 사이의 샤프트 전력 와트당 단가가 가장 낮습니다.
• 안정적인 시동 토크; 모터는 컨트롤러 없이 0 속도에서 세게 당깁니다.
• 하나의 PWM 스테이지, 직렬 저항기 또는 가변 공급 장치를 통한 속도 제어.
• 두 개의 리드를 교체하여 방향을 변경합니다.
• 배터리 전압 저하에 따른 우아한 동작.

이러한 조합을 통해 데스크탑 냉각 팬, 증발식 공기 냉각기, 소형 팬 히터, 저가형 주방 환기 장치, 워터 펌프 및 다양한 자동차 액세서리에 브러시 모터가 사용됩니다.

공기 이동용 드라이브를 비교하는 가전제품 제조업체는 일반적으로 설계를 잠그기 전에 두 가지 유형을 모두 평가합니다. 예를 들어 강제 대류 냉각기 및 데스크탑 팬에는 이제 가변 속도로 작동하는 DC 대안이 있습니다.

브러시 마모, 열 및 전기 소음: 정직한 절충안

브러시 수명은 귀하가 할 수 있는 유지 관리 약속을 설정하기 때문에 가장 먼저 정량화해야 합니다. 가전제품 등급 모터의 소형 카본 브러시는 일반적으로 작동 시간 500~2,000시간 정도 지속되며 그 범위는 그만한 이유가 있습니다. 브러시 손실의 대부분이 시작 아크에서 발생하기 때문에 하루 종일 시작하고 멈추는 모터는 지속적으로 작동하는 모터보다 더 빨리 마모됩니다.

발열은 두 번째 문제입니다. 손실은 구리, 철 및 브러시 표면에서 나타나며 로터는 외부 공기에 대한 최악의 경로를 갖습니다. 하우징 온도가 아닌 권선 절연 등급이 연속 사용에 대한 실제 한계를 설정합니다. 세 번째는 전기적 소음입니다. 브러시 표면의 모든 아크는 작은 광대역 송신기이므로 브러시 모터에는 억제 커패시터나 초크가 이미 장착되어 있는 경우가 많습니다.

브러시 모터 지정: 실용적인 구매자 체크리스트

두 공급업체는 모두 "12V, 3,000rpm"을 견적하고 동일한 기기에서 다르게 작동하는 모터를 제공할 수 있습니다. 한 수치는 무부하에서 견적되고 다른 수치는 특정 토크에서 견적되기 때문입니다. 서면으로 로드 포인트를 요청하세요.

• 정격 전압과 애플리케이션이 실제로 볼 수 있는 범위입니다.
• 무부하 속도 및 무부하 전류.
• 의도된 작동 지점에서의 속도, 토크 및 전류.
• 스톨 토크(유지 시간에 대한 시간 제한 포함)
• 실제 듀티 사이클에서 몇 시간 안에 수명 목표를 달성하세요.
• 연속 또는 간헐적 작업 및 시간당 예상 시작 횟수입니다.
• 절연 등급 및 최대 권선 온도.
• 억제 구성품이 장착되어 있고 배기가스 배출 표준을 충족합니다.
• 샤프트 직경, 길이, 공차, 플랜지 및 나사 패턴.
• 지정된 거리에서 하중 지점의 음향 소음(dB(A))입니다.
• 대상 시장에서 인증이 필요합니다.

또한 소형 전기 모터 공급업체 샤프트 길이가 2밀리미터이거나 브러시 등급이 다른 경우 모터에 맞는 모터와 맞지 않는 모터가 결정되는 경우가 많기 때문입니다. 어떻게 정류자 및 브러시 어셈블리 실제 부하에서 동작하는 것은 도면이 승인되기 전에 검토할 가치가 있습니다.

브러시드 또는 브러시리스: 후회 없는 선택

결정은 일반적으로 원시 성능보다는 듀티 사이클 및 제어 요구 사항에 따라 결정됩니다.

주방 환기는 변화를 명확하게 보여줍니다. 레인지 후드는 길고 불규칙한 기간 동안 작동하고 저속에서 소음을 판단하므로 가변 속도 DC 드라이브가 해당 시장에서 점점 더 많은 점유율을 차지하고 있습니다.