Коллекторные и бесколлекторные двигатели постоянного тока

Коллекторные и бесколлекторные двигатели постоянного тока (ДПТ) не теряют своей актуальности, широко применяясь в качестве электроприводов подъемных и транспортных средств, поскольку обладают наиболее подходящими для этого пусковыми и регулировочными характеристиками. В этой статье мы рассмотрим особенности конструкции и применения разных видов ДПТ.

Коллекторные и бесколлекторные двигатели постоянного тока - устройство

Конструкция двигателей постоянного тока со времени выпуска первых промышленных моделей (2 половина 19 века) не претерпела существенных изменений. Принцип действия базируется на свойстве разноименных полюсов магнита отталкиваться, а одноименных – притягиваться. В число основных элементов, из которых состоит ДПТ, входят:

• якорь;
• сердечник и обмотка полюса;
• статор;
• щетки;
• коллектор;
• вентилятор.

Коллекторные двигатели разной мощности

Коллекторные двигатели можно условно разделить на две подгруппы, с меньшими и с большими мощностными показателями. Маломощные модели отличаются наличием физического магнита, закрепленного на корпусе. Второй магнит при этом создается с помощью коллекторно-щеточного узла, когда на якорную обмотку подается напряжение.

Вращающий момент возникает в результате непрерывной смены полюсов якорного магнита (при прохождении якоря через «магнитную нейтраль»). Этот эффект достигается следующим образом:

• коллекторное кольцо посредством специальных пластин делится на сектора;
• к секторам последовательно подсоединяют концы обмоток якоря.

На более мощные движки физические магниты обычно не устанавливают, поскольку это сильно утяжеляло бы конструкцию. Чтобы создать постоянное магнитное поле, к шине питания (положительной или отрицательной) подключают стержни с обмотками, последовательным образом подсоединяя полюса одноименного типа.

Высокомощные коллекторные двигатели имеют некоторые конструктивные нюансы:

• количество установленных токосъемников (щеток) должно соответствовать количеству пар полюсов;
• в целях повышения эффективности работы мотора после запуска и смены нагрузки щеточный узел сдвигают на определенный угол относительно направления вращения.

Бесколлекторные двигатели - особенности конструкции

Коллекторами оснащены не все двигатели постоянного тока. Конструкция бесколлекторного агрегата включает в себя:

• ротор с закрепленными специальным клеем постоянными магнитами (чаще всего прямоугольной формы, реже цилиндрической);
• статор (с количеством зубьев, кратным количеству рабочих фаз) и обмотки статора.

Движки, работающие без коллекторов, различаются по расположению магнитов, которые могут находиться:

• внутри ротора (Inrunner);
• снаружи, в этом случае магниты вращаются вокруг статора (Outrunner).

Применение устройств типа Inrunner предпочтительно, если необходимы двигатели с малым количеством полюсов и большим числом оборотов. Движки системы Outrunner работают на малых оборотах и характеризуются большим моментом.

Что касается конструктивных особенностей, то двигатели первого типа отличаются простотой, поскольку статор может выступать также в роли корпуса. Устройство моторов Outrunner сложнее, поскольку вращается наружная часть агрегата. Двигатель может крепиться:

• к неподвижному валу статора;
• с помощью неподвижной оси (если планируется применение в качестве мотор-колеса), провода статора при этом заводят через полую ось.

От размера и мощности магнитов, которыми оснащен двигатель, напрямую зависит, каков будет момент силы на валу.