Aký je rozdiel medzi jednosmerným motorom s permanentným magnetom a jednosmerným motorom s vinutým poľom?

V oblasti jednosmerných (DC) motorov vynikajú dva prominentné typy: jednosmerné motory s permanentným magnetom a jednosmerné motory s vinutým poľom. Ako dodávateľ jednosmerných motorov som bol z prvej ruky svedkom rozmanitých aplikácií a jedinečných vlastností týchto dvoch typov motorov, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu v rôznych priemyselných odvetviach. Pochopenie rozdielov medzi nimi je nevyhnutné pre správny výber v rôznych scenároch.

Konštrukcia a základné princípy

Začnime s konštrukciou týchto dvoch typov jednosmerných motorov. Jednosmerný motor s permanentným magnetom, ako už názov napovedá, využíva permanentné magnety na vytvorenie magnetického poľa v statore. Tieto magnety sú zvyčajne vyrobené z materiálov ako neodým, samárium - kobalt alebo ferit, ktoré dokážu udržať silné a stabilné magnetické pole bez potreby externého zdroja energie. Rotor v jednosmernom motore s permanentným magnetom je zvyčajne vinutá kotva. Pri prechode elektrického prúdu cez vinutia kotvy sa okolo rotora vytvorí magnetické pole. Interakcia medzi magnetickým poľom permanentných magnetov v statore a magnetickým poľom rotora spôsobuje rotáciu rotora.

Na druhej strane jednosmerný motor s vinutým poľom má namiesto permanentných magnetov stator s poľným vinutím. Tieto poľné vinutia sú vyrobené z medeného drôtu a sú pripojené k zdroju energie. Prechodom elektrického prúdu cez vinutie poľa sa v statore vytvorí magnetické pole. Podobne ako pri jednosmernom motore s permanentným magnetom, pri privedení prúdu do vinutia rotora (kotvy) interakcia medzi magnetickým poľom statora a magnetickým poľom rotora spôsobí otáčanie rotora.

Výkonnostné charakteristiky

Rýchlosť a krútiaci moment

Jeden z podstatných rozdielov medzi týmito dvoma typmi motorov spočíva v ich rýchlostno – momentovej charakteristike. Jednosmerný motor s permanentným magnetom vo všeobecnosti ponúka relatívne plochú a lineárnu krivku rýchlosti a krútiaceho momentu. To znamená, že otáčky motora sa pri meniacich sa zaťaženiach výrazne nemenia. Krútiaci moment je priamo úmerný prúdu kotvy. Vďaka tomu sú tieto motory vhodné pre aplikácie, kde sa vyžaduje konštantná rýchlosť, ako napríklad v niektorých presných strojoch alebo malých domácich spotrebičoch.

Naproti tomu jednosmerné motory s vinutým poľom majú väčšiu flexibilitu pri riadení rýchlosti a krútiaceho momentu. Môžu byť navrhnuté tak, aby mali rôzne typy kriviek otáčok a krútiaceho momentu v závislosti od spôsobu zapojenia vinutí poľa. Napríklad u paralelne vinutého jednosmerného motora (bežný typ vinutého jednosmerného motora) je budiace vinutie zapojené paralelne s kotvou. Výsledkom tejto konfigurácie je relatívne stabilná rýchlosť so zmenami zaťaženia, ale tiež umožňuje určité nastavenie rýchlosti zmenou prúdu poľa. Sériovo vinuté motory na jednosmerný prúd, kde je budiace vinutie zapojené sériovo s kotvou, majú vysoký rozbehový moment a otáčky, ktoré so zvyšujúcim sa zaťažením výrazne klesajú. Vďaka tomu sú ideálne pre aplikácie, ako sú elektrické vlaky a kladkostroje, kde je potrebný vysoký štartovací výkon.

Efektívnosť

Účinnosť je ďalším dôležitým faktorom, ktorý treba zvážiť. Jednosmerné motory s permanentným magnetom sú často účinnejšie ako jednosmerné motory s vinutým poľom, najmä v malých až stredne veľkých aplikáciách. Pretože nevyžadujú energiu na vytvorenie magnetického poľa statora, dochádza k menšej strate výkonu vo forme tepla generovaného v poľných vinutiach. Vďaka tomu sú energeticky účinnejšie a vhodné pre zariadenia napájané z batérie, ako sú elektrické vozidlá a prenosné nástroje.

Jednosmerné motory s vinutým poľom však môžu byť efektívnejšie vo veľkých priemyselných aplikáciách, kde schopnosť riadiť prúd poľa umožňuje lepšiu optimalizáciu výkonu motora pri rôznych prevádzkových podmienkach. Napríklad v niektorých priemyselných procesoch, kde sa záťaž výrazne mení, môže byť jednosmerný motor s vinutým poľom nastavený tak, aby pracoval v efektívnejšom bode zmenou prúdu poľa.

Náklady a údržba

náklady

Náklady na tieto dva typy jednosmerných motorov sa tiež líšia. Jednosmerné motory s permanentnými magnetmi sú vo všeobecnosti drahšie na výrobu, najmä ak sa používajú vysokovýkonné permanentné magnety, ako je neodým. Náklady na tieto magnety môžu byť pomerne vysoké, čo sa odráža v cene motora. Avšak pre aplikácie v malom meradle, kde cena nie je jediným určujúcim faktorom a vyžaduje sa vysoká účinnosť a kompaktná veľkosť, môžu byť vyššie náklady prijateľné.

Na druhej strane jednosmerné motory na vinutie sú často nákladovo efektívnejšie pri výrobe vo veľkom meradle. Materiály používané na vinutia poľa sú relatívne lacné a výrobný proces je dobre zavedený. Vďaka tomu sú obľúbenou voľbou pre veľké priemyselné motory.

Údržba

Rozdielne sú aj nároky na údržbu. Jednosmerné motory s permanentným magnetom majú menej pohyblivých častí a nie je potrebné udržiavať budiace vinutia. To má vo všeobecnosti za následok nižšie náklady na údržbu a dlhšiu životnosť. Permanentné magnety však môžu časom stratiť svoj magnetizmus v dôsledku faktorov, ako sú vysoké teploty alebo silné vonkajšie magnetické polia, čo môže vyžadovať výmenu magnetov.

Poľné jednosmerné motory vyžadujú pravidelnú údržbu vinutia poľa. Vinutia sa môžu poškodiť prehriatím alebo skratom a je potrebné ich pravidelne kontrolovať a opravovať. Okrem toho je potrebné pravidelne vymieňať kefy v jednosmernom motore s kefovaným vinutím (rovnako ako v motoroch s jednosmerným prúdom s kefovaným permanentným magnetom), pretože sa počas prevádzky opotrebúvajú.

Aplikácie

Každý typ motora má svoje vlastné miesto, pokiaľ ide o aplikácie. Jednosmerné motory s permanentným magnetom sú široko používané v spotrebnej elektronike, ako sú pevné disky, DVD prehrávače a elektrické zubné kefky. Vďaka kompaktným rozmerom, vysokej účinnosti a stabilnej rýchlosti sú ideálne pre tieto aplikácie. Bežne sa používajú aj v malých elektrických vozidlách, ako sú skútre a elektrické bicykle, a v niektorých robotických aplikáciách. Môžete si pozrieť naše36V bezkartáčový jednosmerný motorpre niektoré možnosti vysokovýkonných jednosmerných motorov s permanentnými magnetmi.

V priemyselných aplikáciách sú bežnejšie jednosmerné motory na vinutie. Ich schopnosť zvládnuť vysoký výkon a poskytnúť vysoký rozbehový krútiaci moment ich robí vhodnými pre ťažké stroje, ako sú žeriavy, dopravníky a valcovne. Používajú sa aj v niektorých systémoch na výrobu energie a v elektrických trakčných systémoch, napríklad vo vlakoch metra. Pre menšie potreby vinutého jednosmerného motora naše24V kartáčovaný jednosmerný elektromotorponúka spoľahlivé riešenie.

Výkon a veľkosť

Pokiaľ ide o menovitý výkon, jednosmerné motory s vinutým poľom vo všeobecnosti dokážu zvládnuť oveľa vyššie úrovne výkonu v porovnaní s jednosmernými motormi s permanentným magnetom. Je to preto, že magnetické pole v jednosmernom motore s vinutým poľom sa môže zvýšiť zvýšením prúdu cez vinutie poľa, čo umožňuje väčšiu produkciu krútiaceho momentu. Vo veľkých priemyselných aplikáciách, kde sa vyžadujú vysokovýkonné motory, sú často preferovanou voľbou vinuté jednosmerné motory.
Čo sa týka veľkosti, jednosmerné motory s permanentným magnetom bývajú kompaktnejšie. Keďže nepotrebujú veľké pole vinutia, môžu byť navrhnuté tak, aby boli menšie a ľahšie, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie s obmedzeným priestorom. Napríklad v malých dronoch alebo prenosných zdravotníckych zariadeniach je malá veľkosť jednosmerných motorov s permanentným magnetom významnou výhodou. Ak hľadáte vysoko výkonný, ale relatívne malý motor, nášbezkomutátorový jednosmerný motor 450Wmôže spĺňať vaše požiadavky.

Záver

Záverom možno povedať, že výber medzi jednosmerným motorom s permanentným magnetom a jednosmerným motorom s vinutým poľom závisí od rôznych faktorov vrátane špecifických požiadaviek aplikácie, nákladov, potrieb účinnosti a možností údržby. Ako dodávateľ jednosmerných motorov chápeme dôležitosť týchto faktorov a sme odhodlaní poskytovať našim zákazníkom správne riešenia motorov. Či už potrebujete kompaktný a efektívny jednosmerný motor s permanentným magnetom alebo vysokovýkonný jednosmerný motor s vinutým poľom, môžeme ponúknuť širokú škálu produktov, ktoré vyhovujú vašim potrebám. Ak máte záujem o naše jednosmerné motory alebo by ste chceli prediskutovať svoje špecifické požiadavky, neváhajte nás kontaktovať pre ďalšie podrobnosti a diskusiu o obstarávaní.

Referencie

• Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Elektrické stroje (6. vydanie). McGraw - Hill.
• Chapman, SJ (2012). Základy elektrických strojov (5. vydanie). McGraw - Hill.