Silniki o trzech zębach twornika

Budowa silnika

Silniki elektryczne o trzech zębach wirnika (Z = 3) są najprostszymi konstrukcyjnie mikromaszynami prądu stałego, są one powszechnie stosowane do napędów zabawek mobilnych i artykułów domowych wymagających niewielkiej mocy napędowej, w tym zasilanych z baterii. Silniki te w standardowym rozwiązaniu mają wirujący twornik i nieruchome magnesy trwałe, przy czym uzwojenie twornika jest połączone z komutatorem mechanicznym o trzech działkach (K = 3). Drugim wariantem rozwiązania silnika jest twornik nieruchomy, uzwojenie jest zasilane poprzez komutator elektroniczny, a magnesy trwałe są umieszczone na wirniku. W zakresie małych  mocy maszyny te są zwykle wzbudzane magnesami trwałymi ferrytowymi. Mikrosilnik prądu stałego z komutatorem mechanicznym o mocy ok. 2 W jest tani w produkcji i bardzo ekonomiczny w eksploatacji. Jego głównymi zaletami są mała masa i wysoka sprawność (ponad 50%), co predysponuje go do wszelkiego rodzaju napędów bateryjnych. Mała liczba zębów i działek komutatora powoduje pulsacje napięcia rotacji i momentu elektromagnetycznego, a także prądu silnika, które powodują pulsacje prędkości obrotowej.

Pulsacje te, a także parametry elektromechaniczne silnika zależą od:

• rozkładu pola magnetycznego w szczelinie silnika,
• dokładności montażu poszczególnych podzespołów silnika.

Na rys. 6.1 i 6.2 przedstawiono budowę mikrosilnika z komutatorem mechanicznym z uzwojeniem połączonym w trójkąt. Uzwojenie może być połączone także w gwiazdę.

Rys. 6.1. Budowa silnika o parametrach znamionowych: 0,5 W; 4 V; 2000 obr/min: 1 – obudowa, 2 – magnes trwały, 3 – żelazo wirnika, 4 – uzwojenie połączone w trójkąt, 5 – komutator, 6 – elementy przeciwzakłóceniowe

6.2. Model matematyczny silnika dla sinusoidalnego rozkładu pola w szczelinie i uzwojeń połączonych w gwiazdę

Schemat obwodu elektrycznego silnika wykorzystywany do opisu modelu matematycznego jest przedstawiony na rys. 6.3.

Rys. 6.3. Schemat elektryczny silnika z zaznaczonymi charakterystycznymi osiami i uzwojeniem połączonym w gwiazdę, przesunięcia kątowe zgodne ze strzałkami są uważane za dodatnie

Założenia obowiązujące w modelu matematycznym silnika są nastepujące:

• silnik ma budowę symetryczną,
• liczba zębów twornika i działek komutatora, Z = K = 3,
• uzwojenie jest połączone w gwiazdę,
• styk szczotki z komutatorem jest punktowy,

Fragment pochodzi z książki „Maszyny elektryczne wzbudzane magnesami trwałymi"

Autor: Tadeusz Glinka,

Rok wydania 2018

Wydawnictwo Naukowe PWN