The Двигун із порожнистою чашкою — це особливий тип двигуна, головною особливістю якого є те, що ротор двигуна має форму порожнистої чашки. Мотор має такі переваги, як малий розмір, легка вага, швидка реакція та висока ефективність, і широко використовується в різних сферах, таких як роботи, дрони, медичне обладнання тощо.
По-перше, основна концепція порожнистого чашкового двигуна
1.1 Визначення порожнистого чашкового двигуна
Двигун Mico — це безщітковий двигун постійного струму (BLDC), ротор якого має форму порожнистої чашки, зазвичай виготовленої з немагнітних матеріалів, таких як пластик, кераміка тощо. Порівняно з традиційними двигунами двигуни з порожнистою чашкою мають вищу щільність потужності та краще розсіювання тепла.
1.2 Класифікація порожнистого чашкового двигуна
За структурою ротора порожнистий чашковий двигун можна розділити на такі типи:
(1) Уніполярний двигун із порожнистою чашкою: лише один магнітний полюс, підходить для сценаріїв низької потужності та низької швидкості.
(2) Багатополюсний порожнистий чашковий двигун: з кількома магнітними полюсами, підходить для сценаріїв високої потужності та високої швидкості.
(3) Двигун із порожнистою чашкою внутрішнього ротора: ротор розташований усередині двигуна, що підходить для застосувань, які потребують компактної конструкції.
(4) Двигун із порожнистою чашкою із зовнішнім ротором: ротор розташований поза двигуном, підходить для застосувань, що вимагають великого крутного моменту.
По-друге, структура порожнистого чашкового двигуна
2.1 Статор
Статор — це нерухома частина електродвигуна з порожнистою чашкою, яка зазвичай виготовляється з кремнієвих сталевих листів, ламінованих для формування безлічі пазів. Котушка вбудована в отвір для створення обертового магнітного поля через змінний струм. Конструкція статора має великий вплив на продуктивність двигуна, наприклад щільність магнітного потоку, розподіл магнітного поля тощо.
2.2 Ротор
Ротор — це обертова частина двигуна з порожнистою чашкою, яка зазвичай виготовляється з немагнітних матеріалів, таких як пластик, кераміка тощо. Порожниста структура ротора може ефективно зменшити вагу та об’єм двигуна та підвищити щільність потужності. Постійний магніт можна встановити всередині ротора для створення магнітного поля, яке взаємодіє з магнітним полем статора для реалізації обертання двигуна.
2.3 Підшипник
Підшипники є ключовими компонентами, які з’єднують статор і ротор і використовуються для підтримки обертання ротора. Двигуни з порожнистими чашками зазвичай використовують високоточні кулькові підшипники або кулькові підшипники для зменшення тертя та зносу та покращення терміну служби та стабільності двигуна.
2.4 Датчик
Датчики використовуються для визначення положення та швидкості ротора, щоб контролювати роботу двигуна. Двигуни з порожнистими чашками зазвичай використовують датчики Холла, фотоелектричні датчики або магнітні датчики. Точність і швидкість відгуку датчика мають великий вплив на продуктивність двигуна.
По-третє, принцип роботи порожнистого чашкового двигуна
3.1 Генерація магнітного поля
Коли змінний струм проходить через котушку статора, він створює в статорі обертове магнітне поле. Це магнітне поле проходить через порожнисту частину ротора і взаємодіє з постійним магнітом всередині ротора.
3.2 Створення крутного моменту
Завдяки взаємодії магнітного поля на ротор діє момент, який змушує його обертатися. Величина цього крутного моменту пов'язана з напруженістю магнітного поля, числом магнітних полюсів ротора і струмом двигуна.
3.3 Контроль крутного моменту
Змінюючи струм котушки статора, можна контролювати силу та напрямок магнітного поля, таким чином реалізуючи точне керування крутним моментом ротора. Цей метод керування називається векторним керуванням, за допомогою якого можна досягти ефективної роботи та точного керування двигуном.
3.4 Функції датчика
Датчик визначає положення та швидкість ротора та передає інформацію назад до контролера. Відповідно до цієї інформації контролер регулює струм котушки статора для досягнення точного керування двигуном.
По-четверте, характеристики порожнистого чашкового двигуна
4.1 Невеликий розмір і легка вага
Завдяки порожнистій структурі ротора двигун з порожнистою чашкою має менший об’єм і меншу вагу, що підходить для застосувань із жорсткими вимогами до простору та ваги.
4.2 Швидка реакція та висока ефективність
Інерція ротора двигуна з порожнистою чашкою мала, що дозволяє досягти швидкого запуску та зупинки та має високу швидкість відгуку. У той же час, оскільки втрати потоку між ротором і статором невеликі, ефективність двигуна висока.
4.3 Хороші показники розсіювання тепла
Між ротором і статором порожнистого чашкового двигуна є великий повітряний зазор, який сприяє розсіюванню тепла. Крім того, немагнітний матеріал ротора також допомагає зменшити втрати тепла та покращити ефективність розсіювання тепла.
4.4 Низький рівень шуму, низька вібрація
Оскільки немає контакту між ротором і статором двигуна з порожнистою чашкою, під час роботи немає тертя та зносу, тому він має низький рівень шуму та вібрації.
П'ять, поле застосування двигуна з порожнистою чашкою
5.1 Робот
Порожнистий чашковий двигун має такі переваги, як малий розмір, легка вага, швидка реакція тощо, і широко використовується в різних роботах, таких як промислові роботи, сервісні роботи, дрони тощо.
5.2 Медичні прилади
Висока точність і низький рівень шуму двигунів з порожнистими чашками роблять їх ідеальними для медичних пристроїв, таких як хірургічні роботи, стоматологічне обладнання, діагностичне обладнання тощо.
5.3 Точні прилади
Висока точність і стабільність двигуна з порожнистою чашкою роблять його придатним для різноманітних точних приладів, таких як оптичні прилади, вимірювальні прилади, аналітичні прилади тощо.
5.4 Побутова техніка
Висока ефективність і низький рівень шуму двигунів з порожнистими чашками роблять їх широко використовуваними в побутових приладах, таких як вентилятори, пилососи, пральні машини і так далі.
