Βασική δομή και αρχή λειτουργίας του κινητήρα ροπής συνεχούς ρεύματος

Οι κινητήρες ροπής συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται ευρέως σε βιομηχανίες όπως η μηχανική κατασκευή, η κλωστοϋφαντουργία, η χαρτοποιία, το καουτσούκ, τα πλαστικά, τα μεταλλικά σύρματα και η κατασκευή καλωδίων.

Ένας κινητήρας ροπής συνεχούς ρεύματος είναι μια ειδική μορφή σερβοκινητήρα συνεχούς ρεύματος, που χρησιμοποιεί κυρίως διέγερση μόνιμου μαγνήτη. Οι βασικές απαιτήσεις του είναι παρόμοιες με εκείνες των σερβοκινητήρων συνεχούς ρεύματος. Προκειμένου να επιτευχθεί υψηλή ροπή εξόδου και χαμηλή ταχύτητα, είναι γενικά σχεδιασμένα με επίπεδη δομή. Η αναλογία του μήκους του πυρήνα του οπλισμού κινητήρα προς την εξωτερική του διάμετρο είναι πολύ μικρή. Για να διασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία, η ροπή εξόδου του κινητήρα δεν πρέπει να υπερβαίνει τη μέγιστη ροπή ακινητοποίησης, γνωστή και ως ροπή αιχμής. Το ρεύμα οπλισμού που αντιστοιχεί στη ροπή αιχμής ακινητοποίησης είναι γνωστό ως ρεύμα αιχμής. Εάν το ρεύμα του οπλισμού υπερβεί το μέγιστο ρεύμα ακινητοποίησης, ο κινητήρας θα απομαγνητιστεί και θα χρειαστεί εκ νέου μαγνήτιση για να λειτουργήσει κανονικά. Για να μειωθούν οι διακυμάνσεις της ροπής και της ταχύτητας, ο στάτορας έχει σχεδιαστεί με πολλαπλά ζεύγη μαγνητικών πόλων και ο οπλισμός είναι εξοπλισμένος με μεγαλύτερο αριθμό σχισμών, τμημάτων μεταγωγέα και αγωγών σειράς. Ο κυματισμός ροπής ΔM αντιπροσωπεύει τη διακύμανση της ροπής εξόδου σε διαφορετικές θέσεις του οπλισμού.

Οι κινητήρες ροπής συνεχούς ρεύματος υιοθετούν μια επίπεδη δομή μεγάλης εσωτερικής οπής, η οποία είναι πλεονεκτική για την απευθείας τοποθέτηση του κινητήρα στον άξονα φορτίου, βελτιώνοντας την ακαμψία ζεύξης του συστήματος. Αυτό επιτρέπει στο σύστημα να ανταποκρίνεται γρήγορα, να διευρύνει το εύρος ζώνης, να λειτουργεί σταθερά και να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις δυναμικής απόδοσης.

Η σταθερά του κινητήρα KL είναι ένας σημαντικός δείκτης ενός κινητήρα ροπής, που αντιπροσωπεύει την αναλογία της μέγιστης ροπής ακινητοποίησης προς την τετραγωνική ρίζα της μέγιστης ισχύος ακινητοποίησης εισόδου (kgf·cm/W1/2). Το KL αντικατοπτρίζει όχι μόνο την απόδοση του ίδιου του κινητήρα, αλλά λαμβάνει υπόψη και την ισχύ που καταναλώνει ο κινητήρας.

Η συνολική δομή ενός κινητήρα ροπής συνεχούς ρεύματος μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: αρθρωτό και συναρμολογημένο. Ο αρθρωτός τύπος αποτελείται από τον στάτορα, τον οπλισμό και τη βάση βούρτσας ως κύρια εξαρτήματα, με τον χρήστη να επιλέγει τα υπόλοιπα εξαρτήματα στήριξης σύμφωνα με τις απαιτήσεις εγκατάστασης. Ο συναρμολογημένος τύπος είναι παρόμοιος με έναν συμβατικό κινητήρα, με τον κινητήρα να σχηματίζει μια ενιαία ανεξάρτητη μονάδα.

Για να ξεπεραστούν τα μειονεκτήματα της χρήσης βουρτσών και μεταγωγέων σε κινητήρες ροπής συνεχούς ρεύματος, αναπτύχθηκαν κινητήρες ροπής συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες στα τέλη της δεκαετίας του 1970. Η αρχή και η δομή των κινητήρων ροπής συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες είναι παρόμοια με τους κινητήρες συνεχούς ρεύματος χωρίς ψήκτρες.