الکتروموتور فرم کوچک

با توجه به استفاده و کاربرد زیاد الکتروموتور ها در مکان های مختلف, کارخانه ها و تولید کننده های بزرگ الکتروموتور همواره به دنبال راهی برای کوچکتر و کم حجم کردن الکتروموتور ها و جواب دادن به نیاز های صنایع مختلف می باشند. الکتروموتور فرم کوچک یا الکتروموتور کوچک، الکتروموتوری کم حجم هستند که در انواع مختلفی در بازار موجود هستند. در این مقاله به بررسی الکتروموتور فرم کوچک می پردازیم.

الکتروموتور فرم کوچک چیست ؟

سری موتورهای کامپکت DC یک پیشرفت مهم در فناوری میکرو موتور است. تراکم قدرت و کارایی بهبود یافته در سری الکتروموتور فرم کوچک به طراحان این امکان را می دهد تا محصولاتی با اندازه کوچکتر و وزن کمتری تولید کنند. این طیف وسیعی از سیستم عامل های موتور جمع و جور برای پاسخگویی به توان ، اندازه ، کارایی و نیازهای زندگی برنامه مشتری طراحی شده است. موتور بدون جاروبک یا به اصطلاح موتور فرم کوچک زیر مجموعه موتور های dc است. الکتروموتور فرم کوچک به دلیل داشتن مزایای بیشتر نسبت به موتور های معمولی در حال پر کردن جای این نوع موتور های قدیمی هستند و یکی از کاربرد های فراوان موتور کامپکت ها در مولتی روتور ها و پهپاد ها است. موتور سایز کوچک در درجه اول انرژی مورد نیاز برای اجرای عملیات های گوناگون را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد و به دنبال آن راندمان کلی دستگاه افزایش می یابد. از سوی دیگر سیستم هایی دارای باتری کوچک از موتور های فرم کوچک استفاده می کنند تا فشار کمتری به باتری وارد شده و در نتیجه طول عمر آن افزایش یابد.  

مقایسه موتور های معمولی و موتور فرم کوچک

الکتروموتور های معمولی دارای دو بخش اصلی روتور و استاتور هستند که به ترتیب روتور قسمت متحرک موتور است که دارای سیم پیچ جهت استفاده به عنوان آهنربای الکتریکی است و استاتور قسمت ثابت موتور دارای آهنربای دائمی است به‌ گونه‌ ای که با وصل شدن برق ، جریان الکتریکی از طریق قطعاتی به نام جاروبک که به قسمت انتهایی روتور ( کموتاتور ) متصل است وارد روتور شده و با تغییر لحظه ای قطب‌ها روتور به حرکت در خواهد آمد که این امر باعث محدودیت ها و معایبی است که این محدودیت ها عبارت‌اند از :

• محدودیت در ورود جریان به سیم پیچ
• اصطکاک و خرابی زودرس موتور
• ساییده شدن محل تماس کموتاتور و جاروبک
• کاهش پیدا کردن سرعت به دلیل اصطکاک کموتاتور و جاروبک
• نیاز به تمیز کردن جاروبک و کموتاتور

اما در موتور فرم کوچک ساختار بر عکس ساختار موتور های معمولی است یعنی قسمت سیم پیچ موتور ثابت بوده و بدنه اصلی موتور که دارای آهنربای دائمی است حرکت می کند. این نوع سیستم حرکتی مزایای زیادی نسبت به مدل قبلی دارد از جمله،استفاده نشدن از جاروبک و کموتاتور و در نتیجه ساییده نشدن و خراب نشدن محل اتصال این دو، سرعت و روانی بالاتر و نویز و لرزش و صدای کمتر نسبت به موتور های معمولی، عدم نیاز به تمیز شدن فاصله بین کموتاتور و جاروبک، راندمان توانی بالا نسبت به حجم موتور. الکتروموتور فرم کوچک برای کنترل سرعت و تقسیم ولتاژ نیازمند سیستم جامعی هست که به آن‌ها مدار های speed control یا به اختصار esc گفته می شود.      

انواع الکتروموتور فرم کوچک

این موتورها،دارای دو نوع (outrunner)و(inrunne) هستند،که به معرفی و مقایسه آن‌ها خواهیم پرداخت.

موتور های outrunner

در موتور های out runner آهنربای دائمی بر روی بدنه قرار داشته و سیم پیچ در قسمت مرکزی قرار دارد. در واقع کاسه بیرونی موتور که روی محور اصلی قرارگرفته قابلیت حرکت دارد. موتور های outrunner بسیار کندتر از موتور های inrunner هستند و راندمان به نسبت پایین‌ تری را نیز دارند، اما در عوض برای نصب ملخ دیگر نیازی به استفاده از وسایل اضافی ندارد، صدای کمتری دارند و مشکلات نصب روی وسیله پرنده دیگر ایجاد نمی شود.

موتور های inrunner

در این نوع موتور ها سیم پیچ در قسمت بدنه و آهنربای دائمی در داخل سیم پیچ ها و در قسمت مرکزی قرار گرفته اند. این گونه چینش باعث افزایش زیاد سرعت و راندمان موتور می شود به گونه ای که برای نصب ملخ بر روی موتور های inrunner باید حتما از وسایل اضافی مانند گیربکس استفاده کرد که این کار معایبی را نیز به همراه دارد به عنوان مثال ریسک و احتمال خرابی موتور را به دلیل خرابی گیربکس یا تاب برداشتن گیربکس بالا می‌برد و نصب یک موتور با وسایل جانبی بر روی دماغه هواپیما یا مولتی رورتو کار دشواری است. اما از طرفی دیگر شما می توانید با داشتن گیربکس و تغییر دنده های آن به سرعت و قدرت دلخواه خود در محدوده توانی موتور برسید.      

راهنمای انتخاب الکتروموتور مناسب

انتخاب صحیح الکتروموتور یکی از ضروری ترین امور مهندسی در هر واحد صنعتی می باشد. ویژگی های موتور به طور گسترده با ماهیت کاربردشان و نوع وظیفه ای که از آنها انتظار می رود متفاوت است. لذا در این بخش به نحوه ی صحیح جمع آوری اطلاعات یک الکتروموتور برای انتخاب و سفارش می پردازیم.متغیرهای انتخاب الکتروموتور:

1. سرعت
2. گشتاورکارکرد
3. ولتاژ
4. فرکانس منبع تغذیه

محل کارکرد الکتروموتور

برای انتخاب الکتروموتور مناسب باید اطلاعات دقیقی از محل و محیط نصب الکتروموتور در دست باشد.

دمای محیط

طبق استانداردهای طبیعی، بازده موتور بر اساس دمای 40 درجه محیط، توسط فروشندگان اعلام می شود. اگر انتظار برود که درجه حرارت محیط برای مدت زمان طولانی بالا می ماند، آنگاه موتور باید از این نظر که آیا برای حفظ بازده مشخص در دمای بالاتر مناسب است یا نه بررسی شود، در غیر این صورت، باید عامل بار لازم برای دانستن بازده پیش بینی شده واقعی در درجه حرارت بالاتر به کار گرفته شوند. به منظور حفظ بازده موتور در دمای بالاتر، بعنوان قدرت مورد نیاز تجهیزات حرکتی، ممکن است لازم باشد که برای جلوگیری از عوارض جانبی ناشی از کاهش رتبه قدرت موتور، اندازه فریم بزرگ تری برای موتوری با همان رتبه انتخاب شود.

ارتفاع از سطح دریا

بازده های موتور استاندارد توسط تولید کنندگان برای ارتفاع سایتی (محل مورد نظر) تا 1000 متر مشخص شده است. برای ارتفاعات بیش از 1000متر، رتبه بندی موتور باید از نظر مناسب بودن برای حفظ بازده مشخص مورد بررسی قرار گیرد، در غیر اینصورت، عامل مدت زمان باید برای دانستن بازده واقعی پیش بینی شده در ارتفاع بالاتر به کار گرفته شود. معیار انتخاب موتور، همان معیاری است که برای درجه حرارت بالاتر محیط ارائه شده است.

درجه حفاظتی

درخصوص درجه حفاظتی یک الکتروموتور که باIP نمایش داده می شود می بایست یاد آوری نمود که عدد اول پشت P درجه حفاظت در مقابل اجسام جامد خارجی و عدد دوم درجه حفاظت در مقابل نفوذ آب را نشان می دهد.

چرخه کار

انتخاب موتور مناسب الکتریکی به این بستگی دارد که آیا بار ثابت است، آیا در طی مدت زمان متغیر است، ازیک چرخه تکراری تغییرات پیروی می کند، یا باری است با گشتاور ضربان دار و یا اینکه نوعی حالت شوک دار دارد. موتورهایی که در طول شبانه روز در سطح حداقل ارائه خدمات داشته می شوند، مانند پمپ های محرکه، فن ها و غیره، می توانند بر اساس بارمداوم و عوامل دیگر انتخاب شوند. این از الزامات چرخه کار است که باید توسط موتور انجام شود.      

متغیرهای قابل محاسبه در الکتروموتورها

متغیرهای قابل محاسبه در الکتروموتورها به شرح زیر است:

اولین مرحله : دور موتور الکتروموتور یا سرعت کارکرد

سرعت یا دور الکتروموتورهای القایی قابل تغییر و تنظیم نمی باشد. برای کاهش دور موتور متناسب با سرعت مورد نیاز برای دستگاه و همچنین افزایش گشتاور از گیربکس می شود، که تعیین صحیح نسبت کاهش دور گیربکس با در نظر گرفتن سرعت موتور ضروری است.

دومین مرحله : محاسبه گشتاور

در یک موتور الکتریکی القایی تک فاز، همیشه گشتاور در شروع حرکت کمتر از گشتاور نامی است، به همین دلیل سرعت براساس گشتاور شروع کار موتور انتخاب می گردد، که این باعث می شود سرعت حقیقی از سرعت نامی تجاوز نماید. در طراحی الکتروموتورها همیشه این مسئله را باید در نظر داشت که در حالت کارکرد با سرعت یا دور نزدیک به دور نامی، کمترین مقدار افزایش دما را داشته باشند. به عنوان یک توصیه مشترک می‌توان برای انواع موتورهای الکتریکی، استفاده از ترمز الکترومغناطیسی برای هر نوع الکتروموتوری که کارکرد آن به صورت عمودی است را به منظور نگه داشتن نیروی موجود زمانی که الکتروموتور خاموش است، در نظر داشت. علاوه بر روند انتخاب،محاسبه صحیح و دقیق سرعت ،گشتاور و اینرسی بر اساس الزامات حرکت و مکانیسم نیز بسیار مهم است،که این محاسبات نیاز به زمان و تجربه کافی دارند.

انواع الکتروموتور ازنظر کاربرد

انواع الکتروموتور ازنظر کاربرد به دسته‌های زیر تقسیم‌بندی می‌شود:

• الکتروموتور ضد انفجار
• الکتروموتور کولری
• الکتروموتور ترمز دار
• الکتروموتور کام پکت
• و بسیاری انواع الکتروموتور خاص

کاربرد الکتروموتور

در صنایع گوناگون از انواع مختلف الکتروموتور یا موتور الکتریکی استفاده می شود، نظیر :

• لوازم خانگی
• دمنده ها و فن ها و ...
• صنعت خودرو سازی
• صنعت کشتی رانی که از الکتروموتور هایی با ابعاد بزرگ استفاده می کنند.