Что такое двигатель без сердечника?

Что такое двигатель без сердечника?

Двигатель без сердечника — это небольшой двигатель без железного сердечника.

Его также называют двигателем без сердечника. Преимущество двигателя без сердечника заключается в том, что нет потерь из-за потерь в железе, поскольку нет железного сердечника. Нет вибрации из-за зубцового зацепления, и двигатель работает тихо.

Однако крутящий момент ниже, поскольку генерируемая магнитная сила слабее, чем у обычного двигателя.

Применение двигателей без сердечника

Двигатели без сердечника используются в вибрационных двигателях, которые вибрируют в сотовых телефонах, и серводвигателях для радиоуправляемых транспортных средств и роботов, используя их небольшой размер и низкий уровень вибрации, шума и электромагнитных помех.

Благодаря своей превосходной отзывчивости и управляемости они также используются в геодезических приборах, двигателях объективов камер, ультразвуковых эндоскопах, хирургических дрелях и т. д., что делает их незаменимыми двигателями, особенно для медицинских применений. Каждый производитель разрабатывает свой собственный уникальный метод намотки катушек и материалы.

Принцип работы двигателей без сердечника

Обычный двигатель состоит из катушки, намотанной вокруг железного сердечника, с магнитом, размещенным снаружи катушки. Электрический ток течет через катушку, а магнитное поле, создаваемое электромагнитной индукцией, используется для вращения магнита.

В двигателе без сердечника, наоборот, постоянный магнит помещается внутрь, а катушка наматывается вокруг внешней части магнита в форме чашки с использованием смолы или другого материала, тем самым устраняя железный сердечник. Когда электрический ток подается на катушку, катушка вращается, подчиняясь правилу левой руки Флеминга. Поскольку катушка вращается, ее называют ротором.

1. Реакция на ток

Двигатели без сердечника имеют низкую индуктивность в своих обмотках и являются высокоэффективными. Электрическая постоянная времени двигателя является параметром, который указывает характеристики нарастающего тока по отношению к входному напряжению.

Он показывает время, необходимое для того, чтобы ток достиг 63,2% от своего пикового значения. Поскольку электрическая постоянная времени относительно мала для двигателей без сердечника, ток реагирует очень быстро.

2. Реакция на ускорение/замедление

Двигатели без сердечника — это двигатели с низкой инерцией из-за их уменьшенного веса. Инерция относится к моменту инерции, который увеличивается пропорционально массе.

Инерция пропорциональна крутящему моменту ускорения/замедления, который является крутящим моментом, необходимым для ускорения или замедления до заданной скорости вращения. Другими словами, крутящий момент ускорения/замедления также меньше в двигателях без сердечника, что делает их пригодными для быстрого ускорения и замедления.

Использование мощных редкоземельных магнитов, таких как неодимовые магниты для внутренних магнитов, привело к дальнейшей миниатюризации и увеличению крутящего момента. Они помогают уменьшить размер, толщину и вес.

Другая информация о двигателях без сердечника

1. Эффективность двигателя без сердечника

Двигатель без сердечника не генерирует потери в железе. Потери в железе в основном состоят из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи. Потеря энергии, вызванная изменением магнитного поля железного сердечника, называется потерей на гистерезис.

Кроме того, изменения направления магнитного поля генерируют электрический ток внутри железного сердечника. Генерируемая электрическая энергия преобразуется в тепло и выходит наружу, и эти потери называются потерями на вихревые токи.

В случае двигателя без сердечника вышеупомянутые потери в железе не происходят, поэтому двигатель может работать с высокой эффективностью даже на высоких скоростях. Технология каждой компании отражается в способе намотки катушек для минимизации отходов и повышения эффективности.

2. Разница между двигателем без сердечника и бесщеточным двигателем

Двигатель без сердечника — это двигатель, который не использует железный сердечник (сердечник), а состоит из катушек и магнитов. Двигатель с катушками, намотанными вокруг обычного железного сердечника, называется сердечниковым двигателем.

Бесщеточный двигатель — это двигатель, который не использует щетки и вращается путем управления направлением электрического тока электронной схемой. Двигатели постоянного тока (двигатели постоянного тока) классифицируются в зависимости от того, управляются ли они электронными схемами или коммутаторами и щетками, поскольку им необходимо периодически менять направление тока, чтобы продолжать вращаться.

Двигатели без сердечника бывают двух типов: щеточные и бесщеточные. Двигатель без сердечника и бесщеточные называется бесщеточным двигателем без сердечника. У щеточных двигателей ротор представляет собой катушку, а статор — постоянный магнит. У бесщеточных двигателей ротор представляет собой постоянный магнит, а статор — катушку.

3. Преимущества и недостатки двигателей без сердечника

Преимущества

• Малый размер и малый вес
• Возможно вращение на высокой скорости
• Высокая эффективность и низкое потребление тока
• Без зубцов

Железный сердечник составляет большую часть веса двигателя. Отсутствие железного сердечника в двигателе без сердечника позволяет ему быть меньше и легче. Они также имеют небольшой момент инерции (инерция), что приводит к отличной отзывчивости и управляемости, а также к высокой эффективности двигателя и высокоскоростному вращению.

В случае двигателей с сердечником железный сердечник и магнит многократно сближаются и отдаляются друг от друга, каждый раз вызывая зубчатое зацепление или захват магнитной силы. Однако двигатели без сердечника имеют преимущество плавного и бесшумного вращения, поскольку зубчатое зацепление не происходит.

Недостатки

• Низкий крутящий момент
• Нечувствительность к теплу
• Высокая цена

Недостатком двигателей без сердечника является то, что они, как правило, имеют низкий крутящий момент. Величина крутящего момента пропорциональна значению тока. Для достижения высокого крутящего момента необходимо подать большой ток, но поскольку медный провод тонкий и нет железного сердечника, катушка механически слаба и большой ток подать нельзя.

Если большой ток подать на двигатель без сердечника с малым допустимым значением тока, тепло может деформировать катушку и привести к выходу двигателя из строя.