2) Qhov tseeb rotating lub cev muaj zog

Ntawm no, raws li ib tug tswv yim txoj kev ntawm rotating hluav taws xob tshuab, ib txoj kev ntawm ua ib tug rotating magnetic teb siv peb-theem alternating tam sim no thiab coils yog qhia.
(Peb-theem AC yog lub teeb liab AC nrog lub sijhawm luv ntawm 120 °)

• Cov khoom sib nqus hlau nplaum nyob rau saum toj no ① lub xeev sib haum rau daim duab hauv qab no ①.
• Cov hlau nplaum hluavtaws hauv lub xeev ② saum toj no sib haum rau ② hauv daim duab hauv qab no.
• Cov khoom sib nqus hlau nplaum nyob rau hauv lub xeev saum toj no ③ sib raug rau cov duab hauv qab no ③.

Raws li tau piav qhia saum toj no, lub coil qhov txhab nyob ib ncig ntawm cov tub ntxhais yog muab faib ua peb theem, thiab U-theem kauj, V-theem kauj, thiab W-theem kauj yog teem caij ntawm 120 °.Lub kauj nrog high voltage generates N ncej, thiab lub kauj nrog tsawg voltage generates S ncej.
Txij li txhua theem hloov pauv raws li sine yoj, lub polarity (N ncej, S ncej) tsim los ntawm txhua lub kauj thiab nws qhov chaw sib nqus (magnetic force) hloov.
Lub sijhawm no, tsuas yog saib cov kauj uas ua rau N ncej, thiab hloov ua ntu zus raws li U-phase coil → V-phase coil → W-phase coil → U-phase coil, yog li tig.

Cov qauv ntawm lub tshuab me me

Daim duab hauv qab no qhia txog cov qauv dav dav thiab kev sib piv ntawm peb lub cev muaj zog: stepper motor, brushed direct current (DC) motor, thiab brushless direct current (DC) motor.Lub hauv paus ntsiab lus ntawm cov motors yog cov coils, hlau nplaum thiab rotors.Tsis tas li ntawd, vim muaj ntau hom, lawv tau muab faib ua coil tsau hom thiab hlau nplaum ruaj hom.

Cov hauv qab no yog cov lus piav qhia ntawm cov qauv uas cuam tshuam nrog cov qauv kos duab.Txij li thaum tej zaum yuav muaj lwm cov qauv ntawm ntau lub hauv paus, thov nkag siab tias cov qauv uas tau piav qhia hauv kab lus no yog nyob rau hauv lub hauv paus loj.

Ntawm no, lub kauj ntawm lub tshuab stepper yog tsau rau sab nraud, thiab cov hlau nplaum tig rau sab hauv.

Ntawm no, cov hlau nplaum ntawm brushed DC lub cev muaj zog yog tsau rau sab nraud, thiab cov coils tig rau sab hauv.Cov txhuam hniav thiab cov commutator yog lub luag haujlwm rau kev muab lub zog rau lub kauj thiab hloov cov kev taw qhia ntawm qhov tam sim no.

Ntawm no, lub kauj ntawm lub tshuab brushless yog tsau rau sab nraud, thiab cov hlau nplaum tig rau sab hauv.

Vim muaj ntau hom motors, txawm tias cov khoom siv hauv paus yog tib yam, cov qauv sib txawv.Cov lus qhia tshwj xeeb yuav raug piav qhia hauv txhua ntu.

txhuam lub cev muaj zog

Cov qauv ntawm txhuam lub cev muaj zog

Hauv qab no yog dab tsi brushed DC lub cev muaj zog feem ntau siv hauv cov qauv zoo li, nrog rau kev tawg schematic ntawm ob-ncej (2 hlau nplaum) peb-qhov (3 coils) hom lub cev muaj zog.Tej zaum muaj coob tus neeg muaj kev paub ntawm disassembling lub cev muaj zog thiab tshem tawm cov hlau nplaum.

Nws tuaj yeem pom tau tias cov hlau nplaum ruaj khov ntawm txhuam DC lub cev muaj zog yog tsau, thiab cov coils ntawm lub tshuab txhuam DC tuaj yeem tig ib ncig ntawm qhov nruab nrab sab hauv.Sab nyob ruaj ruaj yog hu ua "stator" thiab sab tig yog hu ua "rotor".

Hauv qab no yog daim duab schematic ntawm cov qauv uas sawv cev rau lub tswv yim qauv.

Muaj peb commutators (khoov hlau nplooj ntawv rau tam sim no switching) ntawm lub periphery ntawm lub rotating central axis.Txhawm rau kom tsis txhob muaj kev sib cuag nrog ib leeg, cov commutators tau teem caij ntawm 120 ° (360 ° ÷ 3 pieces).Lub commutator rotates raws li tus ncej rotates.

Ib lub commutator txuas nrog ib lub coil kawg thiab lwm lub coil kawg, thiab peb lub commutators thiab peb coils tsim tag nrho (ntiv nplhaib) ua ib lub voj voog.

Ob lub txhuam yog tsau ntawm 0 ° thiab 180 ° rau kev sib cuag nrog lub commutator.Sab nraud DC fais fab mov txuas nrog txhuam, thiab tam sim no ntws raws li txoj hauv kev ntawm txhuam → commutator → coil → txhuam.

Kev sib hloov txoj cai ntawm txhuam lub cev muaj zog

① Tig counterclockwise los ntawm lub xeev pib

Coil A nyob rau sab saum toj, txuas lub hwj huam mov rau txhuam, cia sab laug yog (+) thiab sab xis yog (-).Ib tug loj tam sim no ntws los ntawm sab laug txhuam mus rau coil A los ntawm lub commutator.Qhov no yog cov qauv uas lub sab sauv (sab sab) ntawm lub kauj A ua tus S ncej.

Txij li thaum 1/2 ntawm tam sim no ntawm kauj A ntws los ntawm sab laug txhuam mus rau kauj B thiab kauj C nyob rau hauv qhov kev taw qhia rau kauj A, sab nrauv ntawm kauj B thiab kauj C ua tsis muaj zog N ncej (qhia los ntawm cov ntawv me me hauv cov daim duab).

Cov hlau nplaum tsim nyob rau hauv cov coils no thiab cov kev xav tsis zoo thiab ntxim nyiam ntawm cov hlau nplaum raug cov coils mus rau lub zog tig rov qab.

② Ntxiv tig rov qab

Tom ntej no, nws yog assumed tias txoj cai txhuam yog nyob rau hauv kev sib cuag nrog ob commutators nyob rau hauv ib lub xeev uas lub kauj A yog tig counterclockwise los ntawm 30 °.

Tam sim no ntawm kauj A txuas ntxiv ntws los ntawm tus txhuam sab laug mus rau txoj cai txhuam, thiab sab nraud ntawm lub kauj tuav tus ncej S.

Tib yam tam sim no raws li Coil A ntws los ntawm Coil B, thiab sab nraud ntawm Coil B ua lub zog N ncej.

Txij li thaum ob qho kawg ntawm lub kauj C yog luv luv los ntawm cov txhuam hniav, tsis muaj qhov ntws tam sim no thiab tsis muaj qhov sib nqus.

Txawm nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, ib tug counterclockwise kev sib hloov quab yuam yog muaj kev paub.

Los ntawm ③ mus rau ④, lub kauj sab sauv tseem tau txais lub zog mus rau sab laug, thiab lub kauj qis tseem tau txais lub zog mus rau sab xis, thiab txuas ntxiv tig rov qab.

Thaum lub kauj yog tig mus rau ③ thiab ④ txhua txhua 30 °, thaum lub kauj nyob rau saum toj ntawm lub hauv paus kab rov tav, sab sab ntawm lub kauj yog S ncej;Thaum lub kauj yog nyob rau hauv qab, nws dhau los ua N ncej, thiab qhov kev txav no rov ua dua.

Hauv lwm lo lus, lub kauj hlau sab saud raug yuam kom rov qab mus rau sab laug, thiab lub kauj qis dua raug yuam mus rau sab xis (ob qho tib si hauv kev coj ua counterclockwise).Qhov no ua rau lub rotor spinning counterclockwise txhua lub sijhawm.

Yog tias koj txuas fais fab mus rau sab laug (-) thiab sab xis (+) txhuam, cov hlau nplaum sib nqus yog tsim nyob rau hauv cov coils, yog li lub zog siv rau cov coils kuj nyob rau hauv qhov opposite direction, tig clockwise.

Tsis tas li ntawd, thaum lub hwj chim raug muab tua, lub rotor ntawm lub tshuab txhuam txhuam nres nres vim tsis muaj qhov sib nqus ua kom nws tig.

Peb-theem puv-yoj brushless lub cev muaj zog

Cov tsos thiab cov qauv ntawm peb-theem puv-yoj brushless lub cev muaj zog

Daim duab hauv qab no qhia txog qhov piv txwv ntawm cov tsos thiab cov qauv ntawm lub cev tsis muaj zog.

Nyob rau sab laug yog ib qho piv txwv ntawm lub tshuab spindle siv los tig lub tshuab kho qhov muag hauv ib qho khoom siv kho qhov muag disc.Tag nrho peb-theem × 3 tag nrho ntawm 9 coils.Ntawm sab xis yog ib qho piv txwv ntawm lub tshuab spindle rau FDD ntaus ntawv, nrog rau tag nrho ntawm 12 coils (peb-theem × 4).Lub kauj yog tsau rau ntawm lub rooj tsavxwm Circuit Court thiab raug mob nyob ib ncig ntawm cov tub ntxhais hlau.

Lub disk zoo li ib feem ntawm sab xis ntawm lub kauj yog cov hlau nplaum ruaj khov rotor.Lub periphery yog cov hlau nplaum tas mus li, lub ncej ntawm lub rotor yog ntxig rau hauv nruab nrab ntawm lub kauj thiab npog lub kauj, thiab cov hlau nplaum ruaj khov nyob ib puag ncig ntawm qhov chaw ntawm lub kauj.

Internal qauv daim duab thiab coil txuas sib npaug Circuit Court ntawm peb-theem puv-yoj brushless lub cev muaj zog

Tom ntej no yog daim duab schematic ntawm cov qauv sab hauv thiab daim duab schematic ntawm qhov sib npaug ntawm qhov sib npaug ntawm cov coil txuas.

Daim duab sab hauv no yog ib qho piv txwv ntawm ib qho yooj yim heev 2-ncej (2 hlau nplaum) 3-slot (3 coils) lub cev muaj zog.Nws zoo ib yam li cov qauv txhuam lub cev muaj zog tib yam ntawm cov ncej thiab cov qhov, tab sis cov coil sab yog tsau thiab cov hlau nplaum tuaj yeem tig.Tau kawg, tsis muaj txhuam.

Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, lub kauj yog Y-txuas, siv ib tug semiconductor khoom los muab lub kauj nrog tam sim no, thiab inflow thiab outflow ntawm tam sim no yog tswj raws li txoj hauj lwm ntawm cov hlau nplaum rotating.Hauv qhov piv txwv no, ib lub ntsiab Hall yog siv los xyuas qhov chaw ntawm cov hlau nplaum.Lub ntsiab Hall yog teem rau ntawm lub coils, thiab cov generated voltage yog kuaj raws li lub zog ntawm lub magnetic teb thiab siv raws li txoj hauj lwm cov ntaub ntawv.Nyob rau hauv daim duab ntawm FDD spindle lub cev muaj zog tau muab ua ntej, nws tseem tuaj yeem pom tias muaj lub ntsiab Hall (saum toj no lub kauj) rau txoj haujlwm nrhiav pom ntawm lub kauj thiab lub kauj.

Hall cov ntsiab lus yog paub zoo magnetic sensors.Qhov loj ntawm lub magnetic teb tuaj yeem hloov mus rau qhov loj ntawm qhov hluav taws xob, thiab cov kev taw qhia ntawm cov hlau nplaum tuaj yeem qhia tau tias qhov zoo lossis qhov tsis zoo.Hauv qab no yog daim duab schematic uas qhia cov nyhuv Hall.

Cov ntsiab lus Hall coj kom zoo dua qhov tshwm sim uas "thaum tam sim no kuv_{H ntws los ntawm ib tug semiconductor thiab ib tug sib nqus flux B kis ntawm txoj cai kaum rau tam sim no, ib tug voltage VH}yog generated nyob rau hauv cov kev taw qhia perpendicular mus rau lub tam sim no thiab lub magnetic teb", American physicist Edwin Herbert Hall (Edwin Herbert Hall) nrhiav tau qhov tshwm sim no thiab hu ua "Hall effect".Lub resulting voltage V_Hyog sawv cev los ntawm cov qauv hauv qab no.

V_H= (K_H/d) · I_H・B ※K_H: Hall coefficient, d: thickness ntawm magnetic flux penetration nto

Raws li cov qauv qhia, qhov siab dua tam sim no, qhov voltage ntau dua.Cov yam ntxwv no feem ntau siv los txheeb xyuas txoj haujlwm ntawm lub rotor (sib nqus).

Kev sib hloov txoj cai ntawm peb-theem puv-yoj brushless lub cev muaj zog

Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev sib hloov ntawm lub cev tsis muaj zog yuav raug piav qhia hauv cov kauj ruam hauv qab no ① rau ⑥.Rau kev nkag siab yooj yim, cov hlau nplaum ruaj khov yog yooj yim los ntawm lub voj voog mus rau cov duab plaub ntawm no.

①

Ntawm peb-theem coils, nws yog assumed tias kauj 1 yog tsau nyob rau hauv kev coj ntawm 12 teev ntawm lub moos, kauj 2 yog tsau nyob rau hauv kev coj ntawm 4 teev ntawm lub moos, thiab coil 3 yog tsau nyob rau hauv lub kev taw qhia ntawm 8 teev sawv ntxov.Cia lub N ncej ntawm 2-ncej hlau nplaum ruaj khov nyob rau sab laug thiab S ncej ntawm sab xis, thiab nws tuaj yeem tig tau.

Ib qho tam sim no Io yog ntws mus rau hauv lub kauj 1 los tsim ib qho S-pole magnetic teb sab nraum lub kauj.Io/2 tam sim no yog tsim los ntws los ntawm Coil 2 thiab Coil 3 los ua kom muaj N-pole magnetic teb sab nraum lub kauj.

Thaum cov hlau nplaum ntawm kauj 2 thiab kauj 3 yog vectorized, N-pole magnetic teb yog tsim los rau hauv qab, uas yog 0.5 npaug ntawm qhov loj ntawm cov hlau nplaum tsim thaum Io tam sim no dhau los ntawm ib kauj, thiab yog 1.5 npaug loj dua thaum ntxiv. mus rau magnetic teb ntawm coil 1.Qhov no ua rau cov hlau nplaum tshwm sim ntawm 90 ° lub kaum sab xis rau cov hlau nplaum ruaj khov, yog li qhov siab tshaj plaws torque tuaj yeem tsim tau, cov hlau nplaum ruaj khov rotates clockwise.

Thaum qhov tam sim no ntawm kauj 2 txo qis thiab qhov tam sim no ntawm kauj 3 yog nce raws li txoj hauj lwm tig, qhov tshwm sim ntawm cov hlau nplaum kuj rotates clockwise thiab cov hlau nplaum tas mus li tseem tig mus.

②

Nyob rau hauv lub xeev rotated los ntawm 30 °, tam sim no Io ntws mus rau hauv lub kauj 1, lub tam sim no nyob rau hauv lub kauj 2 yog xoom, thiab tam sim no Io ntws tawm ntawm lub kauj 3.

Sab nraud ntawm lub kauj 1 dhau los ua S ncej, thiab sab nraud ntawm lub kauj 3 dhau los ua N ncej.Thaum cov vectors sib xyaw ua ke, qhov tshwm sim ntawm qhov sib nqus yog √3 (≈1.72) lub sijhawm ntawm cov hlau nplaum tsim thaum Io tam sim no dhau los ntawm lub kauj.Qhov no kuj ua rau qhov tshwm sim ntawm qhov sib nqus ntawm lub kaum sab xis 90 ° mus rau cov hlau nplaum ruaj khov ntawm cov hlau nplaum thiab rotates clockwise.

Thaum lub inflow tam sim no Io ntawm lub kauj 1 yog txo raws li txoj hauj lwm rotational, cov inflow tam sim no ntawm lub kauj 2 yog nce los ntawm xoom, thiab cov outflow tam sim no ntawm lub kauj 3 yog nce mus rau Io, lub resultant magnetic teb kuj tig clockwise, thiab cov hlau nplaum ruaj khov kuj tseem tig mus.

※ Piv txwv tias txhua theem tam sim no yog sinusoidal waveform, tam sim no tus nqi ntawm no yog Io × sin(π⁄3) = Io × √3⁄2 Los ntawm vector synthesis ntawm magnetic teb, tag nrho magnetic teb loj yog tau raws li (√ 3⁄2)²Luas = 1,5 x 2.Thaum txhua theem tam sim no yog sine yoj, tsis hais txog ntawm txoj hauj lwm ntawm cov hlau nplaum ruaj khov, qhov loj ntawm vector composite magnetic teb yog 1.5 npaug ntawm cov hlau nplaum uas tsim los ntawm lub kauj, thiab cov hlau nplaum yog nyob ntawm 90 ° lub kaum sab xis. mus rau qhov chaw sib nqus ntawm cov hlau nplaum ruaj khov.

③

Nyob rau hauv lub xeev txuas ntxiv tig los ntawm 30 °, tam sim no Io / 2 ntws mus rau hauv lub kauj 1, tam sim no Io / 2 ntws mus rau hauv lub kauj 2, thiab tam sim no Io ntws tawm ntawm lub kauj 3.

Sab nraud ntawm lub kauj 1 dhau los ua S ncej, sab nraud ntawm lub kauj 2 kuj dhau los ua S ncej, thiab sab nraud ntawm lub kauj 3 dhau los ua N ncej.Thaum cov vectors sib xyaw ua ke, qhov ua tau zoo ntawm cov hlau nplaum yog 1.5 npaug ntawm cov hlau nplaum tsim thaum lub sijhawm tam sim no Io ntws los ntawm lub kauj (tib yam li ①).Ntawm no, ib yam nkaus thiab, qhov tshwm sim ntawm cov hlau nplaum yog tsim los ntawm lub kaum sab xis ntawm 90 ° nrog rau qhov sib nqus ntawm cov hlau nplaum ruaj khov thiab tig mus rau clockwise.

④～⑥

Tig tib yam li ① rau ③.

Nyob rau hauv no txoj kev, yog hais tias tam sim no ntws mus rau hauv lub kauj yog tsis tu ncua hloov nyob rau hauv ib theem zuj zus raws li txoj hauj lwm ntawm cov hlau nplaum ruaj khov, cov hlau nplaum ruaj khov yuav tig mus rau hauv ib qho kev taw qhia.Ib yam li ntawd, yog tias koj thim rov qab cov dej ntws tam sim no thiab thim rov qab cov txiaj ntsig sib nqus, nws yuav tig rov qab.

Daim duab hauv qab no txuas ntxiv qhia qhov tam sim no ntawm txhua lub kauj hauv txhua kauj ruam ① rau ⑥ saum toj no.Los ntawm cov lus qhia saum toj no, nws yuav tsum nkag siab txog kev sib raug zoo ntawm kev hloov pauv tam sim no thiab kev sib hloov.

stepper lub cev muaj zog

Stepper lub cev muaj zog yog lub cev muaj zog uas tuaj yeem tswj tau lub kaum sab xis thiab nrawm hauv synchronization nrog lub teeb liab mem tes.Lub tshuab stepper tseem hu ua "pulse motor".Vim hais tias stepper motors tuaj yeem ua tiav qhov chaw raug tsuas yog los ntawm kev qhib lub voj tswj tsis tas siv qhov chaw sensors, lawv tau siv dav hauv cov khoom siv uas yuav tsum tau muab tso rau.

Cov qauv ntawm stepper lub cev muaj zog (ob-theem bipolar)

Cov duab hauv qab no los ntawm sab laug mus rau sab xis yog ib qho piv txwv ntawm qhov tshwm sim ntawm cov kauj ruam lub cev muaj zog, daim duab schematic ntawm cov qauv sab hauv, thiab daim duab schematic ntawm cov qauv tswv yim.

Hauv qhov piv txwv zoo li, qhov tsos ntawm HB (Hybrid) hom thiab PM (Permanent Magnet) hom stepping motor tau muab.Daim duab kos duab hauv nruab nrab kuj qhia txog cov qauv ntawm HB hom thiab PM hom.

Lub kauj ruam lub cev muaj zog yog cov qauv uas lub kauj yog tsau thiab cov hlau nplaum mus tas li rotates.Daim duab qhia txog cov qauv sab hauv ntawm lub tshuab stepper ntawm sab xis yog ib qho piv txwv ntawm PM lub cev muaj zog siv ob-theem (ob txheej) ntawm coils.Hauv qhov piv txwv ntawm cov qauv yooj yim ntawm stepping lub cev muaj zog, cov coils tau teem rau sab nraud thiab cov hlau nplaum ruaj khov yog teem rau sab hauv.Ntxiv nrog rau ob-theem coils, muaj peb-theem thiab tsib-theem hom nrog ntau theem.

Qee cov stepper motors muaj lwm cov qauv sib txawv, tab sis cov qauv yooj yim ntawm stepper lub cev muaj zog tau muab rau hauv kab lus no los pab txhawb kev qhia txog nws txoj haujlwm ua haujlwm.Los ntawm tsab xov xwm no, kuv vam tias yuav nkag siab tias cov kauj ruam lub cev muaj zog tau txais cov qauv ntawm cov kauj ruaj ruaj thiab tig cov hlau nplaum ruaj khov.

Lub hauv paus ntsiab lus ua haujlwm ntawm stepper lub cev muaj zog (ib theem excitation)

Cov duab hauv qab no yog siv los qhia txog lub hauv paus kev ua haujlwm ntawm stepper motor.Qhov no yog ib qho piv txwv ntawm excitation rau txhua theem (txheej txheej coils) ntawm ob-theem bipolar coil saum toj no.Lub hauv paus ntawm daim duab no yog tias lub xeev hloov ntawm ① mus rau ④.Lub coil muaj Coil 1 thiab Coil 2, feem.Tsis tas li ntawd, cov xub tam sim no qhia txog cov kev taw qhia ntws tam sim no.

①

• Tam sim no ntws los ntawm sab laug ntawm lub kauj 1 thiab ntws tawm ntawm sab xis ntawm lub kauj 1.
• Tsis txhob cia tam sim no ntws los ntawm coil 2.
• Lub sijhawm no, sab hauv ntawm sab laug kauj 1 dhau los ua N, thiab sab hauv ntawm txoj cai kauj 1 ua S.
• Yog li ntawd, cov hlau nplaum ruaj khov nyob hauv nruab nrab yog nyiam los ntawm cov hlau nplaum ntawm lub kauj 1, dhau los ua lub xeev ntawm sab laug S thiab sab xis N, thiab nres.

  ②

• Qhov tam sim no ntawm lub kauj 1 nres, thiab tam sim no ntws los ntawm sab sauv ntawm lub kauj 2 thiab ntws tawm ntawm sab qis ntawm lub kauj 2.
• Sab hauv ntawm lub kauj sab sauv 2 dhau los ua N, thiab sab hauv ntawm lub kauj qis 2 ua S.
• Cov hlau nplaum ruaj khov yog nyiam los ntawm nws qhov chaw sib nqus thiab nres los ntawm kev tig 90 ° clockwise.

  ③

• Tam sim no ntawm kauj 2 nres, thiab tam sim no ntws los ntawm sab xis ntawm kauj 1 thiab ntws tawm ntawm sab laug ntawm kauj 1.
• Sab hauv ntawm sab laug kauj 1 dhau los ua S, thiab sab hauv ntawm txoj cai kauj 1 ua N.
• Cov hlau nplaum ruaj khov yog nyiam los ntawm nws qhov chaw sib nqus thiab nres los ntawm kev tig clockwise lwm 90 °.

  ④

• Tam sim no ntawm lub kauj 1 yog nres, thiab tam sim no ntws los ntawm sab qis ntawm lub kauj 2 thiab ntws tawm ntawm sab sauv ntawm lub kauj 2.
• Sab hauv ntawm lub kauj sab sauv 2 dhau los ua S, thiab sab hauv ntawm lub kauj qis 2 ua N.
• Cov hlau nplaum ruaj khov yog nyiam los ntawm nws qhov chaw sib nqus thiab nres los ntawm kev tig clockwise lwm 90 °.