Klassificering av allmänna-motorer

Borstlösa motorer med permanent magnet

Borstlösa motorer har sitt ursprung i slutet av 1960-talet och utvecklades snabbt tillsammans med permanentmagnetmaterialteknik, mikroelektronik och kraftelektronikteknik samt motorteknik. En borstlös motor är en typisk elektromekanisk integrerad produkt, huvudsakligen sammansatt av motorkroppen, positionssensorn och elektroniska omkopplingskretsar. En borstlös motor med en rotor gjord av permanentmagnetmaterial kallas även en permanentmagnet borstlös motor, och de allra flesta borstlösa motorer använder permanentmagnetrotorer.

Borstlösa permanentmagnetmotorer kan delas in i två typer: borstlösa DC-motorer (BLDCM) drivna av fyrkantvåg (injiceras med fyrkantsvågström i motorkroppens statorlindningar) och permanentmagnetsynkronmotorer (PMSM) som drivs av sinusvåg. Jämfört med traditionella borstade DC-motorer ersätter BLDCM:er den mekaniska kommuteringen av traditionella DC-motorer med elektronisk kommutering och vänder statorn och rotorn (rotorn använder permanentmagneter), vilket eliminerar behovet av en mekanisk kommutator och borstar. PMSM, å andra sidan, ersätter excitationslindningarna i rotorn på en lindad -rotorsynkronmotor med permanentmagneter, samtidigt som statorn hålls oförändrad, vilket eliminerar behovet av excitationsspolar, släpringar och borstar. Eftersom statorströmmen hos en BLDCM drivs av en fyrkantvåg är det mycket lättare för växelriktaren att få en fyrkantvåg under samma förhållanden jämfört med den sinusformade drivningen av en PMSM. Dessutom är dess kontroll enklare än den för en PMSM (även om dess prestanda vid låga hastigheter är sämre än den för en PMSM -främst på grund av påverkan av pulserande vridmoment). Därför har BLDCM fått större uppmärksamhet.

Borstlösa motorer med permanent magnet har fått ökad uppmärksamhet på grund av deras överlägsna prestanda och oersättliga tekniska fördelar. Särskilt sedan slutet av 1970-talet har snabba framsteg inom stödjande teknologier som hydromagnetiska material för sällsynta jordartsmetaller, kraftelektronik och datorstyrning, tillsammans med kontinuerliga förbättringar av tillverkningsprocesser för mikro-motorer, lett till kontinuerliga förbättringar av tekniken och prestandan hos borstlösa permanentmagnetmotorer. Ursprungligen användes de i små och medelstora-servodrivenheter inom flyg, robotteknik och hushållsapparater, och de används nu i stor utsträckning i elfordon, elektriska multipelenheter och elektriska fartyg. I framtiden, med den kontinuerliga utvecklingen av borstlös likströmsmotorteknik med permanentmagnet och relaterade stödjande teknologier, såväl som det mänskliga samhällets pågående framsteg, kommer borstlösa permanentmagnetmotorer att hitta ännu bredare tillämpningar.

Linjära motorer

Betydande framsteg har gjorts inom motordesignteori, vilket främjar tillämpningen av linjära motorer och för dem tillbaka i rampljuset.

Under de senaste åren har linjärmotorer praktiskt taget använts i industrimaskiner, järnvägstransporter, hissar, hangarfartygsflygplan, elektromagnetiska kanoner, missiluppskjutare och elektromagnetiska framdrivningsubåtar. Den så-kallade "rymdhiss" som USA och andra länder forskar om innebär att man använder linjärmotorer för att skjuta upp rymdfärjor eller rymdfarkoster i rymden.

I datordiskenheter finns det en typ av motor som driver läs-/skrivhuvudet som kallas en talspolemotor, som också kan betraktas som en typ av linjärmotor.

Linjärmotorer är inte begränsade till elmotorer; det finns också linjära generatorer. Figur 2-7 visar en vågdriven linjär generator.

Stegmotorer
Stegmotorer omvandlar elektriska pulssignaler till vinkelförskjutning för att styra rotorrotationen, och fungerar som ställdon i automatiska styranordningar. Varje ingångspulssignal gör att stegmotorn rör sig ett steg framåt, därför kallas den också en pulsmotor. Med utvecklingen av mikroelektronik och datorteknik ökar efterfrågan på stegmotorer dagligen, och de används inom alla sektorer av den nationella ekonomin.

Drivkraftförsörjningen för en stegmotor består av en frekvensomvandlarens pulssignalkälla, en pulsfördelare och en pulsförstärkare, som ger pulsström till motorlindningarna. Driftsprestandan hos en stegmotor beror på den goda koordinationen mellan motorn och drivenhetens strömförsörjning.

Stegmotorer klassificeras i två grundläggande typer baserat på deras motortyp: elektromekaniska och magnetoelektriska. Elektromekaniska stegmotorer består av en järnkärna, spolar och växelmekanismer. När solenoidspolen aktiveras genererar den magnetisk kraft, som aktiverar järnkärnan, vilket får den att röra sig. Växelmekanismen roterar den utgående axeln med en vinkel, och en anti-rotationsväxel håller den utgående axeln i det nya arbetsläget. När spolen aktiveras igen, roterar axeln med en annan vinkel, och så vidare, och utför stegrörelser. Elektromagnetiska stegmotorer finns huvudsakligen i tre former: permanentmagnet, reaktiv och permanentmagnetinduktion.

Supraledande motorer Supraledande motorer skiljer sig inte mycket från vanliga motorer när det gäller principer för elektromekanisk energiomvandling, förutom att deras lindningar använder supraledande material, vilket avsevärt kan minska storleken och spara energi. Eftersom supraledning kräver kylutrustning är strukturen särskilt komplex, och därför används de i allmänhet bara i stora generatorer eller motorer (som de som används för att driva stora fartyg). Figur 2-9 visar en supraledande DC-motor för fartyg.

Piezoelektriska ultraljudsmotorer Piezoelektriska ultraljudsmotorer är en ny typ av drivenhet som utvecklades i mitten av-1980-talet. De har inget magnetfält eller lindningar, och deras princip skiljer sig helt från traditionella elektromagnetiska motorer. Den använder den omvända piezoelektriska effekten av piezoelektriska material för att omvandla elektrisk energi till ultraljudsvibrationer av en elastisk kropp, och omvandlar sedan friktionsöverföring till roterande eller linjär rörelse av den rörliga kroppen. Denna typ av motor har fördelar som låg driftshastighet, hög effekt, kompakt struktur, liten storlek och lågt ljud. Dessutom är det opåverkat av magnetiska fält i omgivningen och kan användas inom områden som biologisk biovetenskap, optiska instrument och högprecisionsmaskiner.