Из чего сделан корпус электродвигателя: Как выбрать корпус электродвигателя

      Комментариев к записи Из чего сделан корпус электродвигателя: Как выбрать корпус электродвигателя нет

Содержание

Как выбрать корпус электродвигателя

Корпус электродвигателя: алюминий или чугун

В зависимости от вида электродвигателя, назначения его конструкции, условий использования, станины электродвигателей отличаются как по своей форме, так и по используемому материалу для ее изготовления. Современные электродвигатели изготавливаются в корпусах двух видов: из алюминиевого сплава или чугуна. Как правило, электродвигатели мощностью от 0,12 до 11 кВт имеют алюминиевую станину, а моторы свыше 11 кВт чугунную. В связи с этими отличиями и технологии их изготовления имеют небольшие отличия.

Электродвигатели с чугунной станиной

Станины из чугуна изготавливаются способом отливки по технологии литья в песчаные формы и в большинстве случаев имеют литые лапы для крепления. При этом обрабатывается плоскость лап, внутренняя поверхность корпуса для посадки сердечника статора, поверхность для посадки подшипниковых щитов. Этот материал обеспечивает отсутствие магнитных нагрузок и жесткость конструкции корпуса. На производствах, где присутствуют высокие вибрации, электродвигатели с чугунной станиной являются необходимым условием. Например, в горнодобывающей промышленности на дробильно-сортировочном оборудовании устанавливают только и исключительно агрегаты в чугунном корпусе с литыми лапами. Эксплуатация мотора с алюминиевым корпусом в таких условиях непременно приведет к механическим повреждениям агрегата. Самое распространенное повреждение это трещины соединения лап с корпусом и последствия этого. Ну а если мотор устанавливается на фланец, и по условиям конструкции лапы электромотора будут мешать установке электродвигателя, то, в крайнем случае, лапы можно спилить.

Алюминиевые электродвигатели

Алюминиевые корпуса изготавливаются методом литья под давлением в специальных литейных машинах или методом экструзии из алюминиевой трубы. Для литья станин используется не чистый алюминий, а его сплав. В этих станинах лапы мотора прикручены к корпусу болтами. Эта конструкция обеспечивает легкий переход от крепления 2081 (лапы и фланец) на 3081 (фланец). Для этого нужно просто открутить лапы. В некоторых моторах есть возможность переставить лапы на другую плоскость корпуса, например, можно установить лапы так, что бы коробка выводов находилась справа либо слева, а не сверху как изначально задумано конструкцией. Правда в некоторых изделиях китайского производства, которые предусматривают такую модификацию, в результате этой особенности не соблюдается заявленная степень защиты. Неоспоримым плюсом эл двигателей с алюминиевыми корпусами является их небольшой вес. Сокращаются расходы на транспортировку агрегатов, небольшой вес двигателей положительно сказывается на общем весе оборудования, приводом которого он служит. Правда эксплуатационная надежность такого агрегата снижается, все-таки жесткость конструкции любого изделия является приоритетной при выборе. Однако, эти моторы незаменимы при использовании в вентиляционном оборудовании, поскольку важным условием этих конструкций является как раз небольшой вес.

 

Как видите в зависимости от использования агрегата и его условий работы можно подобрать и желаемый материал его станины. У разных производителей может быть возможность изготовления в разных корпусах, а может и отсутствовать. Например, ОАО «Владимирский электромоторный завод» изготавливает серию электродвигателей 5АМХ от 132 до 200 габарита в алюминиевом корпусе. Однако подшипниковые щиты у этих эл двигателей сделаны из чугуна, что обеспечивает им дополнительную прочность. На самом деле двигатели с алюминиевой станиной габарита свыше 200 мм редкость. Такие агрегаты изготавливаются только под заказ, и не каждый производитель справится с этой задачей. Если Вы сомневаетесь, какой материал подойдет именно для вашего оборудования или в выборе эл двигателя, обратитесь к нашим специалистам.


 Электродвигатель АИР характеристики
Тип двигателя  Р, кВт Номинальная частота вращения, об/мин кпд,* COS ф 1п/1н Мп/Мн Мmах/Мн 1н, А Масса, кг
АИР56А2 0,18 2840 68,0 0,78 5,0 2,2 2,2 0,52 3,4
АИР56В2 0,25 2840 68,0 0,698 5,0
2,2		 2,2 0,52 3,9
АИР56А4 0,12 1390 63,0 0,66 5,0 2,1 2,2 0,44 3,4
АИР56В4 0,18 1390 64,0 0,68 5,0 2,1 2,2
0,65		 3,9
АИР63А2 0,37 2840 72,0 0,86 5,0 2,2 2,2 0,91 4,7
АИР63В2 0,55 2840 75,0 0,85 5,0 2,2 2,3 1,31 5,5
АИР63А4 0,25 1390 68,0 0,67 5,0 2,1 2,2 0,83 4,7
АИР63В4 0,37 1390 68,0 0,7 5,0 2,1 2,2 1,18 5,6
АИР63А6 0,18 880 56,0 0,62 4,0 1,9 2 0,79 4,6
АИР63В6 0,25 880 59,0 0,62 4,0 1,9 2 1,04 5,4
АИР71А2 0,75
2840		 75,0 0,83 6,1 2,2 2,3 1,77 8,7
АИР71В2 1,1 2840 76,2 0,84 6,9 2,2 2,3 2,6 10,5
АИР71А4 0,55 1390 71,0
0,75		 5,2 2,4 2,3 1,57 8,4
АИР71В4 0,75 1390 73,0 0,76 6,0 2,3 2,3 2,05 10
АИР71А6 0,37 880 62,0 0,70 4,7
1,9		 2,0 1,3 8,4
АИР71В6 0,55 880 65,0 0,72 4,7 1,9 2,1 1,8 10
АИР71А8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9
1,1		 9
АИР71В8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
АИР80А2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46
13
АИР80А2ЖУ2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
АИР80В2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
АИР80В2ЖУ2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
АИР80А4 1,1 1390 76,2 0,77 6,0 2,3 2,3 2,85 14
АИР80В4 1,5 1400 78,5 0,78 6,0 2,3 2,3 3,72 16
АИР80А6 0,75 905 69,0 0,72 5,3 2,0 2,1 2,3 14
АИР80В6 1,1 905 72,0 0,73
5,5		 2,0 2,1 3,2 16
АИР80А8 0,37 675 62,0 0,61 4,0 1,8 1,9 1,49 15
АИР80В8 0,55 680 63,0 0,61 4,0 1,8
2,0		 2,17 18
АИР90L2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
АИР90L2ЖУ2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
АИР90L4 2,2 1410 80,0 0,81 7,0 2,3 2,3 5,1 17
АИР90L6 1,5 920 76,0 0,75 5,5 2,0 2,1 4,0 18
АИР90LA8 0,75 680 70,0 0,67 4,0 1,8 2,0 2,43 23
АИР90LB8 1,1 680 72,0 0,69 5,0 1,8 2,0 3,36 28
АИР100S2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
АИР100S2ЖУ2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
АИР100L2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
АИР100L2ЖУ2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
АИР100S4 3,0 1410 82,6 0,82 7,0 2,3 2,3 6,8 21
АИР100L4 4,0 1435 84,2 0,82 7,0 2,3 2,3 8,8 37
АИР100L6 2,2 935 79,0 0,76 6,5 2,0 2,1 5,6 33,5
АИР100L8 1,5 690 74,0 0,70 5,0 1,8 2,0 4,4 33,5
АИР112M2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
АИР112М2ЖУ2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
АИР112М4 5,5 1440 85,7 0,83 7,0 2,3 2,3 11,7 45
АИР112MA6 3,0 960 81,0 0,73 6,5 2,1 2,1 7,4 41
АИР112MB6 4,0 860 82,0 0,76 6,5 2,1 2,1 9,75 50
АИР112MA8 2,2 710 79,0 0,71 6,0 1,8 2,0 6,0 46
АИР112MB8 3,0 710 80,0 0,73 6,0 1,8 2,0 7,8 53
АИР132M2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
АИР132М2ЖУ2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
АИР132S4 7,5 1460 87,0 0,84 7,0 2,3 2,3 15,6 52
АИР132M4 11 1450 88,4 0,84 7,0 2,2 2,3 22,5 60
АИР132S6 5,5 960 84,0 0,77 6,5 2,1 2,1 12,9 56
АИР132M6 7,5 970 86,0 0,77 6,5 2,0 2,1 17,2 61
АИР132S8 4,0 720 81,0 0,73 6,0 1,9 2,0 10,3 70
АИР132M8 5,5 720 83,0 0,74 6,0 1,9 2,0 13,6 86
АИР160S2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
АИР160S2ЖУ2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
АИР160M2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
АИР160М2ЖУ2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
АИР160S4 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
АИР160S4ЖУ2 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
АИР160M4 18,5 1470 90,0 0,86 7,5 2,2 2,3 36,3 142
АИР160S6 11 970 87,5 0,78 6,5 2,0 2,1 24,5 125
АИР160M6 15 970 89,0 0,81 7,0 2,0 2,1 31,6 155
АИР160S8 7,5 720 85,5 0,75 6,0 1,9 2,0 17,8 125
АИР160M8 11 730 87,5 0,75 6,5 2,0 2,0 25,5 150
АИР180S2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
АИР180S2ЖУ2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
АИР180M2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
АИР180М2ЖУ2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
АИР180S4 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
АИР180S4ЖУ2 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
АИР180M4 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
АИР180М4ЖУ2 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
АИР180M6 18,5 980 90,0 0,81 7,0 2,1 2,1 38,6 160
АИР180M8 15 730 88,0 0,76 6,6 2,0 2,0 34,1 172
АИР200M2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
АИР200М2ЖУ2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
АИР200L2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
АИР200L2ЖУ2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
АИР200M4 37 1475 92,0 0,87 7,2 2,2 2,3 70,2 230
АИР200L4 45 1475 92,5 0,87 7,2 2,2 2,3 84,9 260
АИР200M6 22 980 90,0 0,83 7,0 2,0 2,1 44,7 195
АИР200L6 30 980 91,5 0,84 7,0 2,0 2,1 59,3 225
АИР200M8 18,5 730 90,0 0,76 6,6 1,9 2,0 41,1 210
АИР200L8 22 730 90,5 0,78 6,6 1,9 2,0 48,9 225
АИР225M2 55 2970 93,0 0,90 7,5 2,0 2,3 100 320
АИР225M4 55 1480 93,0 0,87 7,2 2,2 2,3 103 325
АИР225M6 37 980 92,0 0,86 7,0 2,1 2,1 71,0 360
АИР225M8 30 735 91,0 0,79 6,5 1,9 2,0 63 360
АИР250S2 75 2975 93,6 0,90 7,0 2,0 2,3 135 450
АИР250M2 90 2975 93,9 0,91 7,1 2,0 2,3 160 530
АИР250S4 75 1480 93,6 0,88 6,8 2,2 2,3 138,3 450
АИР250M4 90 1480 93,9 0,88 6,8 2,2 2,3 165,5 495
АИР250S6 45 980 92,5 0,86 7,0 2,1 2,0 86,0 465
АИР250M6 55 980 92,8 0,86 7,0 2,1 2,0 104 520
АИР250S8 37 740 91,5 0,79 6,6 1,9 2,0 78 465
АИР250M8 45 740 92,0 0,79 6,6 1,9 2,0 94 520
АИР280S2 110 2975 94,0 0,91 7,1 1,8 2,2 195 650
АИР280M2 132 2975 94,5 0,91 7,1 1,8 2,2 233 700
АИР280S4 110 1480 94,5 0,88 6,9 2,1 2,2 201 650
АИР280M4 132 1480 94,8 0,88 6,9 2,1 2,2 240 700
АИР280S6 75 985 93,5 0,86 6,7 2,0 2,0 142 690
АИР280M6 90 985 93,8 0,86 6,7 2,0 2,0 169 800
АИР280S8 55 740 92,8 0,81 6,6 1,8 2,0 111 690
АИР280M8 75 740 93,5 0,81 6,2 1,8 2,0 150 800
АИР315S2 160 2975 94,6 0,92 7,1 1,8 2,2 279 1170
АИР315M2 200 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
АИР315МВ2 250 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
АИР315S4 160 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 288 1000
АИР315M4 200 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 360 1200
АИР315S6 110 985 94,0 0,86 6,7 2,0 2,0 207 880
АИР315М(А)6 132 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 245 1050
АИР315MВ6 160 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 300 1200
АИР315S8 90 740 93,8 0,82 6,4 1,8 2,0 178 880
АИР315М(А)8 110 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 217 1050
АИР315MВ8 132 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 260 1200
АИР355S2 250 2980 95,5 0,92 6,5 1.6 2,3 432,3 1700
АИР355M2 315 2980 95,6 0,92 7,1 1,6 2,2 544 1790
АИР355S4 250 1490 95,6 0,90 6,2 1,9 2,9 441 1700
АИР355M4 315 1480 95,6 0,90 6,9 2,1 2,2 556 1860
АИР355MА6 200 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 292 1550
АИР355S6 160 990 95,1 0,88 6,3 1,6 2,8 291 1550
АИР355МВ6 250 990 94,9 0,88 6,7 1,9 2,0 454,8 1934
АИР355L6 315 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 457 1700
АИР355S8 132 740 94,3 0,82 6,4 1,9 2,7 259,4 1800
АИР355MА8 160 740 93,7 0,82 6,4 1,8 2,0 261 2000
АИР355MВ8 200 740 94,2 0,82 6,4 1,8 2,0 315 2150
АИР355L8 132 740 94,5 0,82 6,4 1,8 2,0 387 2250

Асинхронный электродвигатель. Устройство и принцип действия. – www.motors33.ru

Асинхронный электродвигатель имеет две основные части – статор и ротор. Неподвижная часть двигателя называется статор. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротор, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).
В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации.
Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

На рис. 1, а) показана обмотка статора асинхронного электродвигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.
На рис. 1, б) показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.
Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 1, в), а с двумя проводниками на полюс и фазу – на рис. 1, г). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 1, д). Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Рассмотрим его устройство. На неподвижной части двигателя – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам

Рис. 3. Короткозамкнутый ротор
а — ротор с короткозамкнутой обмоткой, б — «беличье колесо»,
в — короткозамкнутый ротор, залитый алюминием;
1 — сердечник ротора, 2 — замыкающие кольца, 3 — медные стержни,
4 — вентиляционные лопатки
Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми с двух сторон накоротко. Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо». В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора. Вал 6 вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 8. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.
Устройство статора асинхронного двигателя с фазным ротором и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими электродвигателями заключается в устройстве ротора.

Рис. 4. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором
1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца
Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.
Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом.

Источник: Кузнецов М. И. Основы электротехники. Учебное пособие.
Изд. 10-е, перераб. «Высшая школа», 1970.

Из чего делают современные двигатели: новые материалы на службе автопроизводителей

На протяжении многих десятков лет моторы изготавливали из самых обычных материалов — стали, чугуна, меди, бронзы, алюминия. Совсем немного пластика, иногда какие-то мелкие элементы, вроде корпусов карбюраторов, — из магниевых сплавов. На волне тенденции к всемерному облегчению конструкций и увеличению мощности при улучшении экологической составляющей состав материалов с тех времен заметно изменился. Из чего же сегодня делают двигатели? Разбираемся.

Большая часть автовладельцев наверняка знает главный тренд современного автомобилестроения: увеличение мощности двигателя при постоянном уменьшении его объема и массы. Секрет такого сочетания кроется в том числе в новых материалах и конструктивах. Ну и, разумеется, тщательной проработке всех элементов силового агрегата, а также уже не скрываемом отсутствии избыточных (читай: невыгодных) запасов прочности.

Как ни странно, всевозможные нанотрубки и прочий хай-тек, о котором постоянно говорят в СМИ, в моторостроении на самом деле почти не применяются. В серийных моторах самыми дорогими и сложными материалами являются кремнийникелевые покрытия, металлокерамический композит (например, известный как FRM у Honda), различные полимерно-углеродные композиции и постепенно появляющиеся в серийных двигателях титановые сплавы, а также сплавы с высоким содержанием никеля, например Inconel. В целом же двигателестроение остается очень консервативной областью машиностроения, где смелые эксперименты в серийном производстве не приветствуются.

Прогресс обеспечивается в основном «тонкой настройкой» и применением давно известных технологий по мере их удешевления. Основная масса серийных агрегатов состоит в основном из чугуна, стали и алюминиевых сплавов — по сути, самых дешевых материалов в машиностроении. Однако тут все же есть место для новых технологий.

Самая крупная деталь любого мотора — блок цилиндров. Она же самая тяжелая. Долгие десятки лет основным материалом для блоков служил чугун. Он достаточно прочен, хорошо льется в любую форму, его обработанные поверхности обладают высокой износостойкостью. Список достоинств включает и невысокую цену. Современные моторы небольшого рабочего объема по-прежнему льются из чугуна, и вряд ли в ближайшее время индустрия полностью откажется от этого материала.

Основная задача в совершенствовании сплавов чугуна — это сохранение высокой твердости поверхности при улучшении его вспомогательных качеств, иначе это может привести к необходимости использования чугунных же гильз для блока цилиндров из более износостойкого сплава. Так изредка делают, но в основном на грузовых моторах, где эта технология финансово оправданна.

Алюминий в качестве материала блока применяется также очень давно и совершенствуется примерно в том же направлении. Усилия направлены в основном на улучшение возможностей его обработки, на снижение коэффициента расширения при сохранении необходимой пластичности материала, повышение необходимых аспектов прочности сплавов.

Также развиваются технологии использования вторичного алюминия низкой очистки. Для таких сплавов применяются технологии, отличные от литья, причем налицо тенденция к изготовлению из алюминия блоков цилиндров более компактных моторов. Например, двигатель Volkswagen серии EA211 сегодня имеет алюминиевый блок, который оказался на 40% легче чугунного.

Магниевые сплавы значительно менее популярны. Они легче алюминиевых, но имеют значительно более низкую коррозийную стойкость, не переносят контакта с горячей охлаждающей жидкостью, со стальными крепежными деталями повышенной температуры. На рядных шестицилиндровых блоках моторов BMW серий N52 и N53, например, из магниевого сплава выполнена только внешняя часть блока, «рубашка» системы охлаждения. Для сравнительно длинного блока шестицилиндрового мотора это дает выигрыш в массе порядка 10 кг по сравнению с цельноалюминиевой конструкцией. Также магниевые сплавы используют для блок-картеров моторов с отъемными цилиндрами. В основном это двигатели мотоциклов.

Компоненты двигателя

Если с самой большой деталью мотора новые технологии и материалы не очень «дружат» в целом, то в частностях возможны интересные сюрпризы. Гильзы цилиндров у любого блока являются точкой приложения всех новейших технологий и материалов. Высокопрочный чугун, методы поверхностного упрочнения алюминиевых высококремнистых сплавов, гальванические покрытия на основе сплава карбида кремния с никелем, металлокерамические матрицы и стальное напыление широко используются даже на серийных моторах. Про чугун и высококремнистый алюминий говорить не будем, все же сами технологии не только старые, но и массовые. А вот про остальные материалы лучше рассказать чуть подробнее.

Упрочненные чугунные гильзы по технологии CGI (Compacted Graphite Iron) появились для реализации экстремально высокой степени форсирования у дизельных моторов. Этот чугун сильно отличается от распространенного серого чугуна. У него на 75% выше прочность на разрыв, на 40% выше модуль упругости, и он в два раза устойчивее к знакопеременным нагрузкам. А его сравнительно невысокая стоимость и прочность позволяют создавать литые чугунные блоки с массой меньше, чем у алюминиевых. Но в основном его применение ограничено гильзами и коленчатыми валами. Гильзы получаются очень тонкими, теплопроводными и при этом столь же технологичными и надежными, как обычные гильзы из чугуна. А коленчатые валы по прочности соперничают с коваными стальными при заметно меньшей себестоимости.

Покрытие по технологии Nicasil, в общем-то, не редкость и далеко не новинка, но оно остается одним из самых высокотехнологичных и перспективных в своей сфере. Изобрели его еще в 1967 году для роторно-поршневых двигателей, и засветиться в массовом автомобилестроении оно успело. Porsche его применял для гильз цилиндров с 1970-х, а в 1990-е его попытались применить и на более массовых моторах, например в BMW и Jaguar, но недостатки технологии и высокая цена заставили отказаться от него в пользу более дешевых методов поверхностного упрочнения высококремниевых сплавов, например по технологии Alusil.

Причем более вероятной причиной отказа является как раз повышенная стоимость блоков цилиндров с этим покрытием, связанная с низкой технологичностью процесса гальванического нанесения и высоким процентом не выявляемого сразу брака, который потом успешно списали на высокосернистые бензины.

Тем не менее это покрытие все еще остается лучшим выбором для создания рабочей поверхности в любом мягком металле, потому под различными торговыми наименованиями применяется в массовом и особенно гоночном двигателестроении. Например, под маркой SCEM в моторах Suzuki. Его недостатки в основном связаны с очень высокой стоимостью обработки и слабой приспособленностью к массовому производству при использовании с крупными многоцилиндровыми блоками.

Металлокерамическая матрица (MMC), более известная как FRM в моторах Honda, — еще один оригинальный и интересный материал. Например, двигатель на суперкаре NSX имел гильзы, выполненные по такой технологии. Опять же технология далеко не новая, но, как и материал, очень перспективная. Покрытие типа Nicasil тоже относится к MMC, но его приходится наносить гальваническим методом, и в качестве матрицы выступает достаточно твердый никель.

В технологии FRM материалом матрицы служит алюминий, а MMC получается в процессе заливки гильзы из волокнистого материала на основе карбоновой нити в алюминиевый блок. Использование углеродного волокна более технологично. К тому же матрица получается намного более толстой, чуть более мягкой, намного более упругой и абсолютно интегрированной в материал блока. Отслоение, как это происходило с Nicasil, попросту невозможно. Задиры и локальные повреждения в силу структуры материала ему почти не страшны, а в случае износа цилиндр можно расточить благодаря большому запасу по толщине.

Минусы у такого покрытия тоже имеются. Во-первых, немалая цена, во-вторых, жесткое отношение к поршневым кольцам, поскольку его структура плохо «настраивается». Тут не создать полноценной сетки хона, правда, масло хорошо удерживается в волокнах и без того. Края волокон очень жесткие, и даже сверхтвердые кольца имеют ограниченный ресурс, а поршень в местах контакта интенсивно изнашивается при малейшем биении, что подразумевает использование поршней с минимальным зазором и очень короткой юбкой. К тому же покрытие очень маслоемкое. В итоге у моторов постоянно наблюдался повышенный расход масла, что на определенном этапе не позволило выполнять жесткие экологические требования.

Впрочем, сейчас эта проблема уже не актуальна, новые катализаторы и новые поколения малозольных масел позволяют об этом не беспокоиться. Ну и, разумеется, цена нанесения покрытия такого типа заметно выше, чем у алюсила или чугунных гильз, но все же меньше, чем у Nicasil-подобных материалов.

Покрытия MMC разных типов также используются в целом ряде деталей двигателей. Например, в седлах клапанов в ГБЦ, упрочнениях крайних постелей распредвалов, особо нагруженных местах креплений элементов конструкции. Это позволяет широко применять цельноалюминиевые детали и снижать массу конструкции за счет упрощения. Некоторые детали двигателей могут иметь крупные элементы из MMC, например клапаны. Но это и сейчас удел не серийных конструкций.

Титановые сплавы также давно пытаются использовать в конструкции машин. В двигателях этот прочный, легкий и очень эластичный материал с превосходной химической стойкостью применяется очень ограниченно в силу высокой стоимости. Но можно найти серийные конструкции с деталями из титана. Титановые шатуны, например, давно устанавливаются в моторах Ferrari и тюнинговом подразделении AMG. Еще титан — неплохой выбор для пружин, шайб, рокеров и прочих элементов ГРМ, деталей теплообменников EGR, а также разных крепежных элементов. Кроме того, он используется для производства рабочих элементов высокопроизводительных турбин, а иногда —— для производства клапанов и даже поршней.

Теоретически детали из высококремнистых титановых сплавов с высоким содержанием интерметаллидов и сицилидов могут применяться в двигателях, но у большинства титановых сплавов наблюдается серьезная потеря прочности уже при температурах свыше 300 градусов — изменение пластичности в больших пределах и большой коэффициент расширения, что не позволяет создавать из них долговечные детали с низкой массой. Ограниченное применение имеет в двигателестроении и 3D-печать из титановых сплавов, например для создания выпускных систем на спорткарах.

А вот покрытия из нитрида титана — одни из самых популярных средств упрочнения поршневых колец. Этот материал отлично работает по кремниевому упрочненному слою гильз цилиндров. Его же используют как напыление на фаски клапанов, в том числе титановых, на торцы толкателей клапанного механизма и другие узлы двигателя. Начиная с 1990-х годов использование этого метода упрочнения неуклонно возрастает, и он вытесняет хромирование, азотирование и ТВЧ-закалку. Также нитрид титана является перспективным типом покрытия для гильз цилиндров: он может наноситься методом PA-CVD (плазмохимическое осаждение из газовой фазы), а значит, такие технологии могут стать серийными в ближайшее время, если будет спрос на новые износостойкие покрытия цилиндров.

Уже упомянутая 3D-печать также активно применяется для создания высокопрочных и высокоточных жаростойких деталей сплав Inconel. Это семейство никельхромовых жаростойких сплавов давно служит материалом для создания выпускных клапанов, верхних компрессионных колец, пружин и даже выпускных коллекторов, корпусов турбин и крепежного материала для высокотемпературного применения.

В последние годы, в связи с развитием технологий 3D-печати и активным использованием в них Inconel-сплавов, мелкосерийные ДВС все чаще обзаводятся деталями из этого очень перспективного материала. Рабочий диапазон деталей из него минимум на 150–200 градусов выше, чем у самых жаростойких сталей, и доходит до 1200 градусов. Как материал упрочнения сплавы Inconel используются серийно уже достаточно давно, так, в моторах Mercedes-Benz покрытие из Inconel применяется на моторах серий M272/M273.

Пластмассы также продолжают внедрять в конструкции двигателей. Выполненные из пластика элементы системы впуска и охлаждения — дело уже привычное. Но дальнейшее расширение номенклатуры маслостойких и теплостойких пластмасс с низким короблением позволило создать пластмассовые картеры ДВС, клапанные крышки, направляющие, корпуса малых конструкций внутри двигателя. Концепты моторов с блоком цилиндров из пластмассы, а точнее, из полимерно-углеродных композиций, уже были представлены публике. При незначительно меньшей прочности, чем у легких сплавов, пластик в производстве обходится дешевле и значительно лучше перерабатывается.

Каков итог?

Изучение вопроса применяемости материалов в двигателестроении показывает четкую направленность: для снижения массы и улучшения других характеристик применение каких-то суперматериалов либо не особо требуется, либо невозможно в принципе в силу физических и химических свойств. Развитие технологий идет путем эволюционным — усовершенствования как самого производства, так и традиционных материалов, реорганизации рабочего процесса и конструкторской оптимизацией. Так что даже в среднесрочной перспективе мы вряд ли увидим революцию в производстве ДВС, скорее речь будет идти о постепенном отказе от этого типа двигателя в принципе в пользу электротехнологий, хотя и там пока не наблюдается бурного технологического прорыва.

Асинхронные электродвигатели. Виды и устройство. Работа

Асинхронные электродвигатели были изобретены в 1889 году. В настоящее время выпускается большой спектр электрических двигателей. Из них наибольшую популярность приобрел электродвигатель асинхронного типа, трехфазный. Половина всей электроэнергии в мире расходуется такими электродвигателями. Они нашли широкое использование во многих отраслях промышленности, в быту, электроинструменте, так как имеет невысокую стоимость, повышенную надежность, простое обслуживание и эксплуатацию.

Область использования таких электромашин становиться все шире, так как их конструкция совершенствуется. В переводе с английского такой электродвигатель называют индукционным. И это легко объяснить, так как это вид моторов, в котором явление индукции применяется для создания полюсов, другими словами, применяются наводки для образования движущей силы. Особенностью асинхронных двигателей является отличие частоты поля от скорости вращения вала. В других типах двигателей используются постоянные магниты, обмотки и т.д.

Устройство

Асинхронные электродвигатели состоят из:

  • Ротора.
  • Статора.

 

Статор, состоит из основных частей:
  • Корпус. Служит для образования соединений деталей мотора. При малом размере мотора корпус цельнолитой. Материал изготовления – чугун. Могут использоваться сплавы алюминия, либо сталь. Часто в небольших двигателях функцию сердечника выполняет корпус. В больших моторах со значительной мощностью корпус имеет сварную конструкцию.
  • Сердечник. Эта деталь запрессована в корпус, и предназначена для повышения магнитной индукции, изготовлена из электротехнической стали в виде пластин. Для уменьшения потерь, возникающих при вихревых токах, сердечник покрывается лаком.
  • Обмотка. Она расположена в пазах сердечника. Для ее намотки применяется медная проволока, секциями, соединенными между собой по определенной схеме. Витки образуют 3 катушки, которые по сути дела играют роль обмотки статора. Эта обмотка первичная, непосредственно к ней подключается питание.
Ротор:
  • Ротор – элемент двигателя, находящийся во вращении, предназначен для трансформации магнитного поля в энергию движения, состоит из частей:
  • Вал. Подшипники вала находятся на его хвостовиках. При сборке двигателя подшипники запрессовываются, фиксируются болтами к крышкам корпуса.
  • Сердечник. Его сборку производят на валу двигателя. Он состоит из металлических пластин электротехнической стали, которая обладает свойством малого сопротивления магнитному полю. Форма сердечника в виде цилиндра используется для укладки катушки якоря, которая называется вторичной. Она получает энергию от магнитного поля, появляющегося вокруг обмоток статора при подаче питания.
Классификация по типу ротора
  • С короткозамкнутым ротором.


Такой тип двигателя оснащен обмоткой в виде алюминиевых стержней, расположенных в пазах сердечника. На торце ротора они замыкаются между собой кольцами.

  • С ротором, оснащенным контактными кольцами.


Оба типа моторов имеют схожую конструкцию статора. Разница состоит лишь в конструкции якоря.

Классификация по числу фаз

Асинхронные электродвигатели трехфазные являются основными типами моторов. Они оснащены 3-мя обмотками на статоре, смещены на 120 градусов, соединены между собой треугольником, либо звездой, получают питание от трех фаз переменного тока.

Асинхронные электродвигатели небольшой мощности чаще всего изготавливаются двухфазными. Они отличаются от 3-фазных моторов оснащением 2-мя обмотками на статоре, которые смещены между собой на угол 90 градусов.

В случае равенства токов по модулю, и их сдвигу по фазе на 90 градусов, действие мотора не будет иметь отличия от 3-фазного двигателя. Но такие типы двигателей чаще подключаются от однофазной сети, а искусственный сдвиг на 90 градусов образуется за счет конденсаторов.

Асинхронные электродвигатели однофазные оснащаются единственной обмоткой на статоре. Они практически не могут работать. Когда вал электродвигателя неподвижен, то при подаче питания образуется только импульсное магнитное поле, а момент вращения равен нулю. Но если ротор у такого электродвигателя принудительно раскрутить, то он сможет функционировать и приводить в действие какой-либо привод механизма.

В таком случае пульсирующее поле складывается из 2-х симметричных полей: прямого и обратного. Они образуют разные моменты: один двигательный, другой тормозной. Но двигательный момент получается больше тормозного, возникающего вследствие токов ротора высокой частоты.

В связи с этим 1-фазные моторы оснащаются второй обмоткой, применяющейся в качестве пусковой. В ее цепи для сдвига фаз подключают конденсаторы. Их емкость имеет значительную величину, и может достигать нескольких десятков мкФ при маломощном моторе, меньше 1000 ватт.

В управляющих системах применяют 2-фазные асинхронные электродвигатели, получившие название исполнительных. Они оснащены двумя обмотками статора, которые имеют сдвиг фаз на 90 градусов. Одна обмотка (возбуждения) питается от сети 50 герц, а вторая применяется в качестве управляющей.

Чтобы образовалось магнитное поле с вращающим моментом, ток в управляющей обмотке должен иметь сдвиг 90 градусов. Для регулировки скорости мотора изменяют значение тока в этой обмотке, либо меняют угол фазы. Реверсивное движение обеспечивается сменой фазы в обмотке управления на 180 градусов, с помощью переключения обмотки.

2-фазные асинхронные электродвигатели производятся в разных исполнениях:
  • Короткозамкнутым ротором.
  • Полым магнитным ротором.
  • Полым немагнитным ротором.
Линейные моторы

Чтобы преобразовать движение вращения в поступательное движение, необходимо применение определенных механизмов. Поэтому при необходимости двигатель конструктивно выполняют таким образом, что его ротор сделан в виде бегунка с линейными движениями.

В таком случае двигатель получается развернутым. Обмотка статора такого мотора сделана, как и у обычного двигателя, но она должна быть уложена на всей длине перемещения бегунка (ротора) в пазы. Такой ротор в виде бегунка чаще бывает короткозамкнутым. К нему присоединен привод механизма. На краях статора располагают ограничители, которые не дают ротору выходить за определенные пределы.

Принцип действия

Якорь электродвигателя приводится в действие с помощью эффекта магнитного поля, возникающего в катушках статора. Для лучшего понимания принципа работы мотора, нужно освежить в памяти закон самоиндукции. Он говорит, что вокруг подключенного к питанию проводника образуется магнитное поле. Его величина прямо зависит от индуктивности проводника и потока частиц.

Также, магнитное поле образует силу, направленную в определенную сторону, которая вращает ротор мотора. Чтобы двигатель работал с достаточной эффективностью, нужно получить значительный магнитный поток. Его можно создать особой установкой первичной обмотки.

Источник напряжения выдает переменное напряжение, значит, вокруг статора магнитное поле будет с такими же свойствами, и прямо зависит от изменения тока сети. Фазы смещены между собой на 120 градусов.

Процессы в обмотке статора

Все фазы сети подключаются к катушкам статора, каждая фаза к определенной катушке. Поэтому магнитное поле будет иметь смещение на 120 градусов. Питание поступает в виде переменного напряжения, значит, вокруг катушек возникнет переменное магнитное поле.

Схема двигателя выполняется так, чтобы магнитное поле вокруг катушек постепенно менялось и переходило от одной катушки к другой. Так образуется магнитное поле с эффектом вращения. Можно определить частоту вращения, которая будет измеряться в числе оборотов вала мотора. Она вычисляется по формуле:

n = 60*f / p, где f – частота тока в сети, р – количество пар полюсов статора.

Работа ротора

Процессы во вторичной обмотке ротора, и особенность конструкции, которую имеют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

К обмотке якоря напряжение не подается. Оно возникает из-за индукционной связи с первичной обмоткой. Из-за этого и происходит действие, обратное действию в статоре. Оно соответствует закону: при пересечении проводника магнитным потоком, в нем образуется электрический ток. Магнитное поле возникает вокруг первичной обмотки от того, что к ней подключается трехфазное питание.

Совместная работа ротора и статора

Мы имеем асинхронный мотор с ротором, в котором протекает электрический ток по его обмотке. Этот ток станет причиной появления магнитного поля возле обмотки якоря. Но полярность потока не будет совпадать с потоком статора. А значит, и сила, которая создается им, будет противодействовать силе магнитного поля первичной обмотки, что заставит двигаться ротор, потому что на нем выполнена вторичная обмотка, а вал закреплен на подшипниках в корпусе мотора.

Разберемся в ситуации, когда взаимодействуют силы магнитных полей ротора и статора, по истечении времени. Известно, что магнитное поле первичной катушки вращается с определенной частотой. Образованная им сила будет передвигаться с такой же скоростью. Это приводит в действие асинхронный двигатель, его ротор будет вращаться вокруг своей оси.

Подключение двигателя к питанию

Для запуска электродвигателя его нужно подключить к напряжению 3-фазного тока. Выполнить такое подключение возможно двумя методами: звездой и треугольником.

Схема звездой

Здесь изображен способ соединения треугольником.

Схемы собираются в клеммной коробке, расположенной на корпусе двигателя.

Чтобы запустить электродвигатель в обратном направлении вращения, необходимо только изменить местами две любые фазы путем перебрасывания двух проводов в коробке двигателя.

Похожие темы:

Ротор и статор электродвигателя: определение, виды, назначение

Рано или поздно человек, интересующийся электротехникой, слышит упоминания о роторе и статоре, и задается вопросом: «Что это такое, и в чем отличие этих устройств?» Простыми словами, ротор и статор – это две основные части, расположенные в электродвигателе (устройстве по преобразованию электрической энергии в механическую). Без них существование современных двигателей, а значит и большинства электрических приборов на их основе, было бы невозможным. Статор является неподвижной частью устройства, а ротор – подвижной, они вращаются в разные стороны относительно друг друга. В этой статье мы подробно разберем конструкцию этих деталей и их принцип действия, чтобы после прочтения статьи у читателей сайта Сам Электрик больше не осталось вопросов по данному поводу.

Что такое ротор

Ротор, еще его иногда называют якорь, это подвижная, то есть вращающаяся часть в генераторе или электродвигателях, которые повсеместно применяются в бытовой и промышленной технике.

Если рассматривать ротор двигателя постоянного тока или универсального коллекторного двигателя, то он состоит из нескольких основных узлов, а именно:

  1. Сердечник. Он выполнен из множества штампованных тонких металлических пластин, изолированных друг от друга специальным диэлектриком или же просто оксидной пленкой, которая проводит ток гораздо хуже, чем чистый металл. Сердечник набирается из них и представляет собой «слоеный пирог». В результате электроны не успевают разогнаться из-за маленькой толщины металла, и нагрев ротора гораздо меньше, а эффективность всего устройства выше за счет уменьшения потерь. Данное конструктивное решение принято для уменьшения вихревых токов Фуко, которые неизбежно возникают при работе двигателя из-за перемагничивания сердечника. Этот же метод борьбы с ними используется и в трансформаторах переменного тока.
  2. Обмотки. Вокруг сердечника особым образом намотана медная проволока, покрытая лаковой изоляцией для предотвращения появления короткозамкнутых витков, которые недопустимы. Вся обмотка дополнительно пропитана эпоксидной смолой или лаком для фиксации обмоток, чтобы они не повреждались при вибрациях от вращения.
  3. Обмотки ротора могут подключаться к коллектору – специальному блоку с контактами, надежно закрепленному на валу. Эти контакты называются ламелями, они выполнены из меди или ее сплава для лучшей передачи электрического тока. По нему скользят щетки, обычно выполненные из графита, и в нужный момент на обмотки подается электрический ток. Это называется скользящий контакт.
  4. Сам вал является металлическим стержнем, на его концах расположены посадочные места под подшипники качения, он может иметь резьбу или выемки, пазы под шпонку для крепления шестерен, шкивов или других деталей, приводимых в движение электродвигателем.
  5. На валу также размещается крыльчатка вентилятора, чтобы двигатель охлаждал сам себя и не приходилось бы устанавливать дополнительное устройство для отвода тепла.

Стоит отметить, что не у всякого ротора есть обмотки, которые, в сущности, представляют собой электромагнит. Вместо них могут применяться постоянные магниты, как в бесщеточных двигателях постоянного тока. А у асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором обмоток в привычном виде вовсе нет, вместо них используются короткозамкнутые металлические стержни, но об этом ниже.

Что такое статор

Статор – это неподвижная часть в электродвигателе. Обычно он совмещен с корпусом устройства и представляет собой цилиндрическую деталь. Он так же состоит из множества пластин для уменьшения нагрева из-за токов Фуко, в обязательном порядке покрытых лаком. На торцах располагаются посадочные места под подшипники скольжения или качения.

Конструкция называется пакет статора, она впрессовывается в чугунный корпус устройства. Внутри этого цилиндра вытачиваются пазы под обмотки, которые, так же как и для ротора, пропитываются специальными составами, чтобы тепло равномернее распределялось по устройству, и обмотки не терлись друг об друга от вибрации.

Обмотки статора могут подключаться разными способами в зависимости от назначения и типа электрической машины. Для трехфазных электродвигателей применимы типы подключения звезда и треугольник. Они представлены на схеме:

Для выполнения подключений на корпусе устройства предусмотрена специальная распределительная коробка («борно»). В эту коробку выведены начала и концы трех обмоток и предусмотрены специальные клеммники различных конструкций, в зависимости от мощности и назначения машины.

Существуют серьезные отличия в работе двигателей при разном соединении обмоток. Например, при подключении звездой двигатель будет стартовать плавнее, однако нельзя будет развить максимальную мощность. При присоединении треугольником, электродвигатель будет выдавать весь крутящий момент, заявленный производителем, но пусковые токи в таком случае достигают высоких значений. Электросеть может быть просто не рассчитана на такие нагрузки. Использование устройства в этом режиме чревато нагревом проводов, и в слабом месте (это места соединения и разъемы) провод может отгореть и привести к пожару. Главным преимуществом асинхронных двигателей является удобство в смене направления их вращения, нужно просто поменять местами подключения двух любых обмоток.

Статор и ротор в асинхронных двигателях

Трехфазные асинхронные двигатели имеют свои особенности, ротор и статор в них отличаются от использованных в других типах электродвигателей. Например, ротор может иметь две конструкции: короткозамкнутый и фазный. Рассмотрим особенности строения каждого из них по подробнее. Однако для начала давайте вкратце разберемся, как работает асинхронный двигатель.

В статоре создается вращающееся магнитное поле. Оно наводит на роторе индуцируемый ток и тем самым приводит его в движение. Таким образом ротор всегда пытается «догнать» вращающееся магнитное поле.

Необходимо также упомянуть о такой важной особенности асинхронного двигателя, как скольжение ротора. Это явление заключается в разности частот вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором. Объясняется это как раз тем, что ток индуцируется в роторе только при его движении относительно магнитного поля. И если бы частоты вращения были одинаковы, то этого движения бы просто не происходило. В результате ротор пытается «догнать» по оборотам магнитное поле, и если это происходит, то ток в обмотках перестает индуцироваться и ротор замедляется. В этот момент сила, действующая на него, растет, он начинает опять ускоряться. Так и получается эффект стабилизации частоты вращения, за что эти электродвигатели и пользуются большой востребованностью.

Короткозамкнутый ротор

Он также представляет собой конструкцию, состоящую из металлических пластин, выполняющих функцию сердечника. Однако вместо медной обмотки там установлены стержни или пруты, не касающиеся друг друга и накоротко замкнутые между собой металлическими пластинами на торцах. При этом стержни не перпендикулярны пластинам, а направлены под углом. Это делается для уменьшения пульсаций магнитного поля и момента. Таким образом получаются витки, замкнутые накоротко, от сюда и название.

 

Фазный ротор

Главное отличие фазного ротора от короткозамкнутого заключается в наличии трехфазной обмотки, уложенной в проточки сердечника и соединяющейся в особом коллекторе с тремя кольцами вместо ламелей. Эти обмотки обычно соединяются «звездой». Такие электродвигатели более трудоемки в производстве за счет усложнения конструкции, однако их пусковые токи ниже, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором, а также они лучше поддаются регулировке.

Надеемся, что после прочтения данной статьи у вас больше не осталось вопросов о том, что такое ротор и статор электродвигателя и какой у них принцип работы. Напоследок рекомендуем просмотреть видео, в котором наглядно рассмотрен данный вопрос:

Материалы по теме:

Червячные редукторы в круглом корпусе

Червячные редукторы в круглом корпусе

Червячные мотор-редукторы INNOVARI (Италия) построены по модульному принципу:
– на складе отдельно хранятся базовые модули, входные фланцы под двигатели, крепежные лапы, боковые фланцы, входные и выходные твердотельные валы, реактивные штанги.

Все редукторы залиты синтетическим маслом на весь срок службы и не требуют обслуживания. Редукторы типоразмеров 030-085 поставляются залитыми маслом для любой монтажной позиции, при заказе типоразмера 110 необходимо указывать монтажную позицию.

Каждый типоразмер редуктора может комплектоваться несколькими вариантами крепежных лап, и выходных фланцев. Это обеспечивает взаимозаменяемость по размерам с SITI, BONFIGLIOLI, MOTOVARIO, STM, VARVEL, SEW EURODRIVE, LENZE, NORD.

Теперь Вы, наши уважаемые заказчики, можете получить со склада собранный мотор-редуктор в кратчайшие сроки.

Признаком  того, что редуктор INNOVARI произведен в Италии, является литая надпись «Made in Italy» на корпусе редуктора.

Отличительные особенности червячных мотор-редукторов INNOVARI:

  • Типоразмеры 030-085 корпус из алюминия, типоразмер 100 – из чугуна 
  • Выходные валы изготовлены из стали С40, входные валы – из стали 39 NiCrMo3 
  • Используются высококачественные подшипники KOYO, NSK, KBC 
  • Используются высококачественные сальники Freudenberg, NOK 
  • Используются графитовые, а не бумажные прокладки 
  • Уровень шума 60/65 dBA 
  • Возможна скрутка из двух червячных редукторов с передаточным числом до 4080
  • Нестандартные исполнения: -Взрывозащищенное по стандартам ATEX 2, ATEX 3 
  • С пониженным люфтом для точных перемещений (сервоприводы) 
  • Для пищевой промышленности с выходным валом и болтами из нержавеющей стали, специальной смазкой и окраской корпуса, вайтоновыми сальниками 
  • Мотор-редуктор полностью из нержавеющей стали для химической,  рыбоперерабатывающей промышленности, фекальных насосов и других агрессивных сред 
  • Нестандартный диаметр и длина входного\выходного валов, фланцев и т.д.

Новинка! Доступны со склада червячные редукторы с валом под муфту.

Описание:

  • Муфта для редукторов габаритных размеров: 030-085
  • Диаметры внутренних отверстий муфт соответствуют диаметрам валов электродвигателей габ. 56-100/112
  • Материал муфты: Алюминий, Полиамид PA66-GF50

Преимущества:

(перед редукторами в стандартном исполнении в входным валом со шпонпазом)

  • Простота сборки мотор-редуктора — не надо запрессовывать сальник в моторный фланец.
  • При необходимости легко заменить входной фланец (графитовая прокладка не нужна, сальник во фланце не нужен).
  • Муфта не «прикипает» к стальным валам редуктора или электродвигателя в процессе эксплуатации даже в условиях коррозионных сред, что гарантирует разборку мотор-редуктора.
  • Корпус редуктора полностью герметичен, поэтому возможна транспортировка и хранение без моторного фланца.
030

045

050

063

63A

085

Вид муфты

Диаметр внутреннего отверстия, мм

9

11

9
11

14

9
11
14		1911
14		19
24		14
19		24
28
Материал муфт

Полимер**

АлюминийПолимер**АлюминийПолимер**Алюминий

* При использовании этих муфт необходимо заменить шпонку вала электродвигателя на шпонку, входящую в комплект муфты (она короче стандартной шпонки).

** Тип полимера, из которого сделана муфта — Полиамид PA66-GF50:

  • материал устойчив к высоким нагрузкам,
  • имеет повышенную прочность на сжатие,
  • обладает лучшей стабильностью размеров по сравнению с другими полиамидами,
  • увеличенный температурный диапазон (+120°С).

Применения:

  • конвейеры, 
  • транспортеры, 
  • мешалки, 
  • пищевая, упаковочная промышленность 
  • лебедки, приводы ворот

Внимание!С 2006 года для удобства конструкторов оборудования все чертежи мотор-редукторов доступны в наиболее используемых форматах:

4 формата 2D:
— Autocad (.dxf — .dwg )
— IGES ( .iges )
— Solid Edge ( .dft )

 5 форматов 3D:
— Solid Edge ( .par )
— Parasolid ( .xt )
— IGES ( .igs )
— ACIS ( .sat )
— STEP ( .step )

Вы можете запросить чертежи в отделе продаж.

Червячные редукторы

Типоразмер редуктора

Передаваемый момент (Нм)

Мощность присоединяемых двигателей (кВт)

Диаметр выходного вала (мм)

Передаточные числа

Габаритные размеры

030

21

0,09…0,18

14

5…100

045

41

0,09…0,37

18, 19, 20

7…102

050

72

0,12…0,75

24, 25

7…100

063

147

0,37…1,8

25

7…94

63A

191

0,37…1,8

28, 30

7…94

085

347

0,55…4,0

35, 38

7…96

110

651

1,1…7,5

42, 45

7…99


Аналоги других производителей, взаимозаменяемые по основным посадочным размерам

Типоразмер редуктора

SITI

Bonfiglioli

STM

Varvel

030

  

VF030

RI28

  

045

MI40

VF044

RI45

SRT40

050

MI50

VF049

RI50

SRT50

063

MI60

VF063

RI63

SRT60

063A

MI70

VF072

RI70

SRT70

085

MI80

VF086

RI85

SRT85

110

MI110

VF110

RI110

SRT110

По запросу готовы предоставить сравнительные таблицы размеров редукторов INNOVARI c аналогами других производителей.

Материалы для скачивания:

Задайте вопрос по нашим компонентам и ценам:

Необходимо ваше согласие на обработку персональных данных

Код для вставки текста страницы на ваш сайт:
<iframe src=»https://www.prst.ru/reduktor/chervyachnye-reduktory/?inline=y»></iframe>

Погружной насос для сточных вод Wilo Drain TM 32/7 4048412

  • Данные для заказа

  • Вес (брутто), кг

  • Вес (нетто), кг

  • Вид упаковки

  • Высота (брутто), мм

  • Высота (нетто), мм

  • Длина (брутто), мм

  • Длина (нетто), мм

  • Изделие

  • Количество на один слой, шт

  • Количество на поддон, шт

  • Номер EAN

  • Свойства упаковки

    • Упаковка для продажи

  • Тип насоса

  • Цвет

    • Зелено-черный

  • Ценовая группа

  • Ширина (брутто), мм

  • Ширина (нетто), мм

  • Агрегат

  • Вес, прим. m, кг

  • Макс. глубина погружения, м

  • Макс. напор Hmax, м

  • Макс. расход Qmax, м3/ч

  • Макс. температура перекачиваемой жидкости, до 3 мин T, °C

  • Максимальное рабочее давление pmax, бар

  • Напорный патрубок

  • Режим работы (в непогруженном состоянии)

  • Режим работы (в погруженном состоянии)

  • Свободный сферический проход, мм

  • Степень защиты

  • Температура перекачиваемой жидкости T, ºС

  • Кабель

  • Длина соединительного кабеля, м

  • Сечение кабеля

  • Тип кабеля

  • Тип соединения кабеля

  • Тип штекера

    • С защитным контактом
  • Оснащение/функции

  • Защита электродвигателя

  • Поплавковый выключатель

  • Материал

  • Корпус насоса

  • Корпус электродвигателя

  • Рабочее колесо

  • Скользящее торцевое уплотнение

    • графит/керамика

  • Статическое уплотнение

  • Уплотнение со стороны электродвигателя

    • Конструкция электродвигателя 101: Выбор наиболее подходящего материала

    Конструировать электрическую машину в лучшем случае сложно. Это всегда компромисс между технологичностью и производительностью.

    В конструкции двигателя с осевым магнитным потоком теоретически магнитный поток будет двигаться в противоположном направлении, но на значительно меньшем уровне. Итак, вы решаете, как этого добиться — удалить излишки, тратя при этом много материала.

    Сегодня двигатели с осевым потоком двигаются в сторону нетрадиционных конструкций.В любом случае, материалы, которые вам понадобятся в конструкции следующего электродвигателя , зависят от того, как двигатель должен работать, где он будет работать и так далее.

    Когда дело доходит до материалов для электродвигателей, вы можете выбрать либо электротехническую сталь, либо порошковый металл, либо вообще ничего. В этой статье основное внимание будет уделено электротехнической стали (также известной как листовая сталь), а также двум формам металлического порошка.

    Есть и другие статьи, которые прекрасно объясняют использование материалов для других компонентов двигателя, таких как вал.Сегодня мы сосредоточимся на трех наиболее важных элементах.

    Конструкция электродвигателя: компоненты ротора и статора

    Давайте посмотрим, где находится порошковая металлургия с этими тремя ключевыми компонентами электродвигателей постоянного тока:

    Как вы увидите, материал сердечника электродвигателя уже по колено в порошковом металле или, по крайней мере, может использовать преимущества порошковой металлургии.

    Итак, из чего сделаны эти материалы для компонентов двигателя? Компоненты из порошкового металла для двигателей обычно состоят из железа, никеля и кобальта.

    • Утюг — самый дешевый из трех, поэтому многие дизайнеры обращаются к нему первыми.
    • Кобальт редко используется сам по себе, но иногда его добавляют в железо. Кобальт дает вашей детали больше индукции насыщения.
    • Никель дорог, но ценен для применения в двигателях. Это увеличивает производительность, облегчая намагничивание компонента.

    А теперь перейдем к более широкой картине:

    Материал статора электродвигателя

    В традиционных стальных ламинатных статорах потери в сердечнике высоки.Этот может снизить их эффективность , в зависимости от использования двигателя и частоты. Если предотвращение потерь в сердечнике важно для вашей конструкции, электротехническая сталь может быть неоптимальной.

    Многослойный материал сердечника статора также имеет двухмерную индивидуальность. Ламинирование может дать красивую плоскую деталь, но что, если ваш дизайн не плоский или требует других наворотов? Это по-прежнему лучший материал для ротора?

    К счастью, есть более новая и более эффективная замена.Можно использовать магнитно-мягкий композит (SMC) для эффективной работы в тандеме с ротором.

    Магнитно-мягкие композиты — это металлические порошки, которые можно легко намагничивать и размагничивать по сравнению с твердым магнитом.

    Объединение сил

    Уникальная возможность — комбинировать магнитомягкий композит с листами электротехнической стали. Существуют так называемые «гибридные» ситуации , в которых вы получаете преимущества обоих . Правильно спроектированная комбинированная сборка позволяет использовать преимущества электротехнической стали (более низкая стоимость производства), добавляя при этом уникальные особенности с помощью SMC (благодаря своей потрясающей способности создавать формы).

    Если ваш текущий электродвигатель работает с КПД 60-70%, можете ли вы улучшить его с помощью SMC? Подумайте о долгосрочной экономии на счетах за электроэнергию , которую вы могли бы предложить конечному потребителю.

    У нас есть еще одна мысль для тех, кто добавляет магниты в конструкцию ротора. Можете ли вы создать двигатель на основе полностью порошкового металла, полагаясь на спеченный магнитный порошок в качестве материала, к которому вы прикрепляете магниты? Теперь вы можете объединить две концепции дизайна — SMC и спеченный порошковый металл — в полной мере используя преимущества порошковой металлургии.

    Подробнее об этом ниже.

    Материал ротора электродвигателя

    В качестве материалов для ротора обычно используются листы электротехнической стали. Внешняя и внутренняя части двигателя — ротор и статор — имеют штамп одновременно, чтобы минимизировать отходы . Традиционно, из чего бы вы ни штамповали статор, вы штампуете и ротор.

    Тем не менее, с более новыми двигателями инженеры обращают внимание на характеристики магнитов на двигателе для улучшения крутящего момента и характеристик шин.

    Магнитно-мягкие композитные материалы

    НЕ рекомендуются для роторов в том виде, в котором они разработаны в настоящее время. SMC не спекаются, и поэтому им не хватает прочности, чтобы выдерживать эти применения.

    Но спеченные магнитомягкие материалы … они могут быть отличной альтернативой .

    Вам может быть интересно узнать о разнице между спеченными магнитомягкими материалами и SMC. Для этого упражнения просто помните, что магнитомягкие композиты не спекаются.

    Подшипники

    Подшипники являются основным продуктом традиционной порошковой металлургии.Это крупносерийная недорогая работа, которая доступна в самых разных материалах и формах.

    Порошковые металлы используются в подшипниковой промышленности с 1930-х годов и являются хорошо зарекомендовавшим себя материалом для многих связанных областей применения. Первоначально они были бронзой, но благодаря нововведениям в порошковой металлургии в последующие годы можно использовать более экономичные материалы, такие как железо.

    В этих небольших металлических компонентах используется губчатое железо , уплотненное до низкой плотности , поэтому вы можете пропитать их смазочным маслом.

    Подшипники двигателя такие, какие они есть. Нововведения происходят на уровне статора и ротора.

    А как насчет двигателей с радиальным магнитным потоком?

    Для обычных двигателей с радиальным магнитным потоком на 60 Гц магнитомягкие композиты не являются хорошей альтернативой. … Но можем ли мы жениться на гибридном дизайне, чтобы оптимизировать его?

    Что делать, если вам не нужна простая радиальная конструкция? Что, если вам нужны другие полезные свойства материала вашего электродвигателя? Это возможно с ламинированием электротехнической стали, но будет намного сложнее.Теперь вам действительно нужно полностью сосредоточиться на магнитно-мягких композитных материалах из-за их способности формировать форму.

    SMC

    — это , идеально подходящие для новых проектов или конструкций, в которых вы можете комбинировать SMC и ламинат , чтобы получить преимущества в производительности.

    Изображение выше является классическим примером. Этот инверторный двигатель с прямым приводом в часах LG Signature находится прямо в рулевой рубке из магнитомягкого композитного материала. И по мере того, как вы разрабатываете новые конструкции с ротором, начните спрашивать себя: «Можем ли мы перевести их на порошковый металл?» Это могут быть не только SMC, но и спеченные магнитомягкие материалы.

    SMC может помочь преодолеть разрыв, придав форму, которая наилучшим образом соответствует конструкции вашего электродвигателя.

    Больше не оседать

    Компоненты электродвигателя не должны быть компромиссом — по крайней мере, не в том виде, к которому вы привыкли.

    Поэкспериментируйте с идеей комбинирования слоистой кремнистой стали, магнитомягкого композита (для электродвигателей переменного тока) и спеченных магнитомягких материалов (для электродвигателей постоянного тока). Производитель порошковой металлургии должен быть в состоянии определить жизнеспособность компонентов на порошковой основе для вашего конкретного проекта.

    Вы можете узнать больше о SMC и конструкции электродвигателей, посетив бесплатный ресурс Engineer’s Hub ниже:

    Связанные ресурсы

    (Примечание редактора: эта статья была первоначально опубликована в сентябре 2019 года и недавно была обновлена.)

    деталей двигателя | Sciencing

    Конструкции электродвигателей могут сильно различаться, хотя в целом они состоят из трех основных частей: ротора, статора и коммутатора.Эти три части используют силы притяжения и отталкивания электромагнетизма, заставляя двигатель непрерывно вращаться, пока он получает постоянный поток электрического тока.

    Основные принципы

    Двигатели работают на принципах электромагнетизма. Если пропустить электричество по проводу, он создаст магнитное поле. Если вы намотаете проволоку на стержень и пропустите по ней электричество, вокруг стержня будет создано магнитное поле. Один конец стержня будет иметь северный магнитный полюс, а другой — южный.Противоположные полюса притягиваются друг к другу, как отталкиваются. Когда вы окружите этот стержень другими магнитами, стержень будет вращаться под действием сил притяжения и отталкивания.

    Статор

    Каждый электродвигатель состоит из двух основных частей: неподвижной и вращающейся. Стационарная часть — это статор. Хотя конфигурации различаются, статор чаще всего представляет собой постоянный магнит или ряд магнитов, выстилающих край корпуса двигателя, который обычно представляет собой круглый пластиковый барабан.

    Ротор

    В статор вставлен ротор, обычно состоящий из медной проволоки, намотанной на катушку вокруг оси.Когда через катушку протекает электрический ток, возникающее магнитное поле противодействует полю, создаваемому статором, и заставляет ось вращаться.

    Коммутатор: основы

    Электродвигатель имеет еще один важный компонент, коммутатор, который находится на одном конце катушки. Это металлическое кольцо, разделенное на две половины. Он меняет местами электрический ток в катушке каждый раз, когда катушка вращается на пол-оборота. Коммутатор периодически меняет направление тока между ротором и внешней цепью или батареей.Это гарантирует, что концы катушек не перемещаются в противоположных направлениях, и гарантирует, что ось вращается в одном направлении.

    Подробнее Коммутатор: магнитные полюса

    Коммутатор необходим, потому что вращающийся ротор получает свое движение от магнитного притяжения и отталкивания между ротором и статором. Чтобы понять это, представьте, что двигатель медленно вращается. Когда ротор вращается до точки, где южный полюс магнита ротора встречается с северным полюсом статора, притяжение между двумя полюсами останавливает вращение.Чтобы ротор продолжал вращаться, коммутатор меняет полярность магнита, поэтому южный полюс ротора становится северным. Затем северный полюс ротора и северный полюс статора отталкиваются друг от друга, заставляя ротор продолжать вращаться.

    Щетки и выводы

    На одном конце двигателя находятся щетки и выводы. Они находятся на противоположном конце от того места, где ротор выходит из корпуса двигателя. Щетки подают электрический ток на коммутатор и обычно сделаны из графита.Клеммы — это места, где аккумулятор прикрепляется к двигателю и посылает ток для вращения ротора.

    Электродвигатель | Британника

    Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности.В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

    Поперечное сечение трехфазного асинхронного двигателя.

    Британская энциклопедия, Inc.

    Принцип работы асинхронного двигателя может быть разработан, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора.На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля через воздушный зазор машины в течение шести мгновений цикла. Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t 1 на чертеже ток в фазе a является максимально положительным, тогда как ток в фазах b и c составляет половину отрицательного значения. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу.В момент времени t 2 на рисунке (т. Е. Одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как в фазе b и фазе a составляет половину значения положительный. Результатом, как показано на рисунке для t 2 , снова является синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Исследование распределения тока для t 3 , t 4 , t 5 и t 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени.Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

    Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

    Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом из них, пропорциональное величине и скорости поля относительно проводников.Поскольку проводники ротора закорочены вместе на каждом конце, в результате в этих проводниках будут протекать токи. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника. На этом рисунке показана диаграмма токов ротора для моментов времени t 1 рисунка. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (т.е.е. крутящий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение уменьшается, что приводит к пропорциональному снижению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

    Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

    Британская энциклопедия, Inc.

    Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Полный ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей, создающей магнитное поле, и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электрической мощности. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

    Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичное напряжение питания находится в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

    За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

    В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле вращается на один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже скорости поля (часто называемая синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

    Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты, построив машину с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с помощью катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, передаваемый от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.

    Электродвигатель

    : (Работа + Использование + Факты)

    Электродвигатели — одни из наиболее распространенных электрических машин, которые можно найти в широком спектре электронных устройств. В доме вы найдете несколько предметов, в которых есть моторы, такие как вентиляторы, кофемолки, миксер, движущиеся игрушки и пылесосы.

    Что такое электродвигатели?

    Электродвигатели — это электрические машины, которые работают на электричестве для производства механической энергии. Механическая энергия может использоваться для вращения вентиляторов или перемещения электромобиля и т. Д.Электродвигатели бывают разных номиналов напряжения и мощности, например, 120, 220 и 12 вольт. На них необходимо подавать номинальное напряжение, чтобы обеспечить бесперебойную работу и избежать повреждений.

    Как работают электродвигатели?

    Основным принципом работы электродвигателя является действие электромагнитных сил. Когда по проводу проходит электрический ток и помещают в магнитное поле (например, рядом с магнитом), он чувствует силу, которая толкает его в определенном направлении — в зависимости от ориентации провода и магнитных полюсов.

    Корпус двигателя состоит из двух основных частей; статическая часть и вращающаяся часть. Статическая часть содержит постоянный магнит или электромагнит для создания магнитного поля. В то время как вращающаяся часть намотана изолированной медной проволокой. Когда электрический ток проходит через медный провод во вращающейся части, электромагнитные силы между статической частью и вращающейся частью вступают в действие и заставляют вращающуюся часть вращаться и генерировать механическую энергию.

    Это простейшее определение того, как работает двигатель, но для более подробного понимания их работы перейдите по адресу: https: // www.exploainthatstuff.com/electricmotors.html.

    Электродвигатели переменного и постоянного тока

    Есть две широкие категории электродвигателей, которые используют разные типы токов для питания себя. Эти две категории — двигатели постоянного и переменного тока.

    • Двигатели постоянного тока — Эти двигатели нуждаются в постоянном токе для выполнения своих функций. Постоянный ток — это ток, который всегда течет в одном направлении — в одном направлении. Двигатели постоянного тока обычно оснащены постоянными магнитами в их статической части, но есть также некоторые двигатели, которые содержат электромагниты вместо постоянных магнитов в их статической части.Двигатели постоянного тока менее распространены в тяжелых моделях
    • Двигатели переменного тока — Эти двигатели работают на переменном токе (AC) для выполнения своей работы. Переменный ток отличается от постоянного, потому что он течет в двух направлениях — меняет направление с определенной частотой в герцах. Двигатели переменного тока не используют постоянные магниты в своей статической части, а используют катушки с проволокой для создания магнитного поля. Двигатели переменного тока в основном используются для тяжелых работ на фабриках и в домах (например, для перекачивания воды).

    Применение электродвигателей

    Бытовой водяной насос

    Электроэнергия — это наиболее экономичный способ передачи энергии на очень большие расстояния по проводам.Но мы не можем использовать электричество напрямую для выполнения нашей работы, например для перекачивания воды, для чего требуется механическая энергия. Нам нужен способ производства механической энергии из электричества для выполнения механической работы. Для этого мы используем электродвигатели, которые потребляют электричество на входе и выдают механическую энергию на выходе.

    Вот основные задачи, для которых нам нужны электродвигатели:

    • Электромобили — Эти автомобили работают на электричестве, которое в основном вырабатывается от автомобильных аккумуляторов.Они получают механическую энергию от электродвигателей вместо двигателей внутреннего сгорания.
    • Отрасли промышленности — Существуют различные процессы во всех отраслях промышленности, в которых нам требуется механическая энергия от электродвигателей, например смешивание, подъем, вытягивание и т. Д.
    • Электрические игрушки — Игрушки, которые выполняют какие-то движения требуются электродвигатели.
    • Домашнее хозяйство — Мы полагаемся на многие электрические приборы, чтобы жить комфортно, для чего требуются электродвигатели, такие как кондиционер, электрические вентиляторы, пылесос, водяной насос, измельчитель, миксер и т. Д.

    Факты

    • Электрогенераторы работают противоположно этому электродвигателю; они производят электричество, когда их вращающаяся часть вращается двигателем.
    • Теоретически, если вы вращаете вращающуюся часть электродвигателя, вы генерируете то же количество электроэнергии, которое потребляет двигатель для работы на этой скорости.
    • Майкл Фарадей и Генри Джозеф первыми совершили движение с помощью электрического тока.

    Типы электродвигателей

    Электродвигатели

    теперь более разнообразны и адаптируемы, чем когда-либо прежде.При планировании системы управления движением чрезвычайно важен выбор двигателя. Двигатель должен соответствовать назначению и общим рабочим характеристикам системы. К счастью, существует конструкция двигателя, подходящая для любых мыслимых целей.

    К наиболее распространенным электродвигателям, используемым сегодня, относятся:

    Бесщеточные двигатели переменного тока

    Бесщеточные двигатели переменного тока

    являются одними из самых популярных в управлении движением. Они используют индукцию вращающегося магнитного поля, генерируемого в статоре, для вращения как статора, так и ротора с синхронной скоростью.Для работы они полагаются на постоянные электромагниты.

    Щеточные двигатели постоянного тока

    В щеточном двигателе постоянного тока ориентация щетки на статоре определяет ток. В некоторых моделях решающее значение имеет ориентация щетки относительно сегментов стержня ротора. Коммутатор особенно важен в любой конструкции щеточного двигателя постоянного тока.

    Бесщеточные двигатели постоянного тока

    Бесщеточные двигатели постоянного тока

    были впервые разработаны для достижения более высоких характеристик в меньшем пространстве, чем щеточные двигатели постоянного тока, и они меньше, чем сопоставимые модели переменного тока.Встроенный контроллер используется для облегчения работы при отсутствии контактного кольца или коммутатора.

    Прямой привод

    Direct Drive — это высокоэффективная технология с низким уровнем износа, которая заменяет обычные серводвигатели и сопутствующие им трансмиссии. Эти двигатели не только намного проще обслуживать в течение длительного периода времени, но и ускоряются быстрее.

    Линейные двигатели

    Эти электродвигатели имеют развернутый статор и двигатель, создающий линейную силу по длине устройства.В отличие от цилиндрических моделей, они имеют плоскую активную секцию с двумя торцами. Как правило, они быстрее и точнее вращающихся двигателей.

    Серводвигатели

    Серводвигатель — это любой двигатель, соединенный с датчиком обратной связи для облегчения позиционирования; Таким образом, серводвигатели являются основой робототехники. Используются как поворотные, так и линейные приводы. Недорогие щеточные двигатели постоянного тока широко распространены, но их заменяют бесщеточные двигатели переменного тока для высокопроизводительных приложений.

    Шаговые двигатели

    В шаговых двигателях

    используется внутренний ротор, управляемый электроникой с помощью внешних магнитов.Ротор может быть изготовлен на постоянных магнитах или из мягкого металла. Когда обмотки находятся под напряжением, зубья ротора выравниваются по магнитному полю. Это позволяет им перемещаться от точки к точке с фиксированным шагом.

    Перед тем, как начать работу над какой-либо новой системой, тщательно подумайте о конкурирующих свойствах различных двигателей. Выбор правильного двигателя позволяет лучше начать любой проект.

    Готовы узнать больше? Ознакомьтесь с курсом «Основы проектирования электродвигателей», предлагаемым колледжем движения и моторизации MCMA.

    Исследования и разработки: Hitachi

    Здесь я хотел бы разрешения использовать физику и математику. Мощность двигателя пропорциональна произведению магнитного потока — силы магнитного поля, действующего между ротором и статором, — и электрического тока. Более того, магнитный поток пропорционален произведению силы постоянного магнита и площади зазора.

    Площадь зазора — это площадь поверхности постоянного магнита ротора и электромагнита статора, обращенных друг к другу.В случае двигателя с радиальным зазором это будет область боковой стороны цилиндрических роторов. В двигателе с осевым зазором это площадь поверхности ротора, заключенная вокруг статора.

    Поддерживая постоянный размер двигателя, мы обнаружили, что электродвигатель с осевым зазором имеет площадь зазора примерно в три раза больше, чем электродвигатель с радиальным зазором. Другими словами, если мощность двигателя сохраняется, постоянный магнит может составлять треть силы. Более слабые постоянные магниты дешевле. То есть мы могли бы создать двигатель с аналогичным уровнем выходной мощности, используя менее дорогой ферритовый магнит.

    Самый быстрый способ увеличить мощность двигателей — использовать более мощный постоянный магнит. По этой причине разработка мощных магнитов — очень большая задача в материаловедении. В настоящее время самым мощным магнитом, используемым в промышленности, является неодимовый магнит. Это сплав, состоящий из трех элементов: железа, бора и неодима, редкоземельного элемента. Неодимовые магниты используются в небольших, легких и мощных двигателях, которые устанавливаются в жесткие диски, электромобили и т. Д.

    Однако объем производства неодима невелик, а цена на него высока. Неодимовые магниты примерно в 20 раз дороже ферритовых магнитов. Более того, тяжелые редкоземельные элементы (Dy, Tb), которые улучшают характеристики магнитов, в основном производятся в Китае, что само по себе делает стабильные закупки задачей.

    Если бы можно было использовать более слабые постоянные магниты, мы могли бы использовать ферритовые магниты, в которых не используются редкоземельные элементы, такие как неодим. Основными компонентами ферритовых магнитов являются оксиды, в том числе оксид железа, оксид цинка, оксид никеля, оксид марганца и т. Д.Хотя магнитная сила ферритовых магнитов не имеет себе равных по сравнению с неодимовыми магнитами, они намного более доступны.

    Если для железного сердечника используются аморфные металлы и используется двигатель с осевым зазором, производительность ферритового магнита не снижается и даже становится намного эффективнее, чем у обычных двигателей. Благодаря этому мы смогли сохранить тот же размер и производительность. Кроме того, цена ниже, и нам удалось разработать двигатель с высоким КПД. Даже если бы все двигатели были заменены, мы бы окупили затраты в течение года только за счет снижения счетов за электроэнергию.Однако есть и недостатки. С ферритовыми магнитами ротор становится тяжелее. По этой причине это было бы невыгодно в областях, где требуется быстрая реакция, например, в электромобилях, которые часто увеличивают и уменьшают количество оборотов. Однако в промышленных двигателях проблем не возникает, поскольку большинство из них поддерживают определенную скорость вращения.

    Причина, по которой мы начали использовать аморфные металлы, заключалась не в удовлетворении потребностей клиентов, а в том, что на самом деле они были продиктованы производителями.С самого начала было решено использовать аморфные металлы.

    Метод производства аморфной фольги был разработан компанией AlliedSignal в США, в настоящее время известной как Honeywell, и эта технология была в центре внимания подразделения Metglas. Поскольку это было единственное место, где производили аморфную фольгу, с одной стороны, это не нашло широкого применения.

    Однако в 2003 году компания группы Hitachi, Hitachi Metals, Ltd., приобрела Metglas. Это был важный поворотный момент.Поскольку Hitachi Metals, Ltd. хотела расширить использование аморфных металлов, главный инженер в то время обратился к нам, разработчикам двигателей, и попросил: «Пожалуйста, проведите исследования двигателей, в которых используются аморфные металлы». Вот почему мы начали исследование. Таким образом, мы начали исследования и разработки в компаниях группы, в том числе на заводе по производству двигателей Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd.

    Традиционно группа Hitachi часто взаимно предоставляла технологии и возможности НИОКР для компаний группы и имеет культуру создания продуктов, ориентированных на производителей.Hitachi также подготовила различные схемы исследований для достижения этой цели. Существует система, которая позволяет бизнес-подразделениям группы Hitachi запрашивать исследования у научно-исследовательских групп Hitachi, а группа Hitachi подготовила корпоративный фонд для сбора средств на исследования. Даже для долгосрочных НИОКР продолжительностью около 10 лет можно получить финансирование, используя эти системы.

    Бесщеточный двигатель постоянного тока — Жизненный цикл конструкции

    Noe Segundo

    DES 40A

    Профессор Кристина Когделл

    5 декабря 2018 г.

    Сырье

    Двигатели постоянного тока (DC) сегодня можно найти в миллионах продуктов , машины и другие виды техники.Первый двигатель постоянного тока, созданный в 1832 году Уильямом Стердженом, превратил электрическую энергию в механическую. Это изобретение 1832 года положило начало сотням различных типов двигателей, которые сегодня можно применять во многих продуктах для самых разных целей. Один из основных вариантов, который был создан, — это бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC), который, как следует из его названия, представляет собой просто двигатель постоянного тока без каких-либо щеток. В следующих параграфах я расскажу о необходимом создании двигателя BLDC и материалах, из которых он состоит, которые смогли повысить эффективность внутри некоторых продуктов, в целом продлив срок службы двигателя без особого обслуживания, а также значительно помогая среда.

    Первое, что нужно понять, это то, что двигатели постоянного тока являются лучшей альтернативой достижению механической / кинетической энергии. Используя двигатель постоянного тока, вы преобразуете электрическую энергию в механическую без использования ископаемого топлива или других вредных побочных продуктов, выбрасываемых в воздух, кроме тех, которые выделяются при производстве. Создание двигателей BLDC — это еще один шаг вперед к использованию чистой энергии. В наши дни одна из основных задач или проблем — попытаться включить как можно больше «чистой энергии» в повседневное использование.Примером этого может служить рост популярности электромобилей, которые становятся все более популярными, а также электрических скейтбордов. Электродвигатели постоянного тока, которые можно использовать повторно, а также повторно использовать, привели к появлению множества альтернатив использованию ископаемого топлива и других вредных для окружающей среды химических веществ при транспортировке, производстве и производстве инструментов.

    Двигатели BLDC производятся не одной компанией, а это означает, что существуют различные формы двигателей BLDC, для которых могут использоваться разные материалы.Однако все двигатели BLDC разделены на три разные части: корпус, ротор и статор. В отличие от обычного двигателя, как указывалось ранее, двигатели BLDC не имеют щеток. Эти щетки, сделанные из углерода и графита, можно найти на статоре обычного двигателя постоянного тока и используются для создания электрического тока. Что заменяет эти щетки в двигателе BLDC, так это постоянный магнит в его внешнем роторе (Motion Control And Motor Association). Избавление от щеток на двигателе постоянного тока позволяет более плавно вращать двигатель, который может вращаться на более высоких скоростях.

    Металлы составляют почти весь материал внутри двигателя BLDC. Некоторые из этих металлов — железо, медь, олово и сталь, но есть и другие неметаллические первичные материалы, такие как кремний. Хотя известно, что железо находится в земной коре вместе с другими элементами, его также можно найти внутри гематита, черного минерала, обнаруженного в Йеллоустоне и других частях Северной Америки (Королевское химическое общество). Медь — один из самых популярных металлов, используемых в качестве проводника, который можно найти практически в любой электронике или кабеле, и его добывают в основном в Юте в Соединенных Штатах, затем ее отправляют на производственный завод, который превращает медь в кабель, который потом продал.Олово собирается из руды касситерита, которая встречается в Китае, Таиланде и Индонезии (Королевское химическое общество), а затем отправляется на заводы США. Хотя железо, медь и олово являются естественными материалами, в двигателях используются другие материалы, такие как сталь (сплав), которые создаются из железа в сочетании с углеродом. Двигатели не обязательно опасны для окружающей среды, потому что они почти полностью сделаны из металла, а это означает, что они подлежат переработке и повторному использованию.

    Хотя есть первичные материалы (в основном металлы), есть также вторичные продукты, такие как смазочные материалы, припой и клеи / изоляция.Смазочные материалы, для которых я позже объясню, для чего они используются в двигателях, могут быть синтетическими или натуральными, изготовленными из базовых и минеральных масел. Припой часто используется в микросхеме драйвера двигателя. Этот припой не содержит свинца и состоит из олова и меди. Клей и изоляция используются для скрепления компонентов, находящихся внутри двигателя, будь то микросхема драйвера или медный провод, а также постоянные магниты. Двигатели BLDC используют не очень много побочных продуктов, а скорее первые материалы, что означает, что нет очень долгого сложного процесса, когда дело доходит до создания материалов или производства самих двигателей.

    Двигатели BLDC ни в коем случае не являются сложным продуктом, около 90% двигателя являются металлическими, и, хотя с момента их первого открытия в двигателях были внесены улучшения, двигатель BLDC должен по-прежнему иметь компоновку фундамента, потому что, если это не так. Электромагнитные помехи не будут работать должным образом. Важно, чтобы все материалы были точно разрезаны, будь то сквозное оборудование, лазеры или вода под высоким давлением. Понимание компоновки двигателя путем разделения двигателя на три разные части: корпус, вращатель и статор может помочь лучше понять продукт и создать его.Кожух обычно отлит из алюминия или железа, иногда в зависимости от размера двигателя и области применения двигатель может иметь пластиковый кожух. Двигаясь на ротатор, он состоит из стальных и железных подшипников, а также стержня со стальным центром. Сталь — это продукт сплава железа с углеродом. Вокруг стального корпуса расположены постоянные магниты, которые могут быть самариево-кобальтовыми, неодимовыми или ферритовыми, в зависимости от требуемого крутящего момента или скорости. Эти магниты особенно популярны в двигателях.Наконец, перейдем к статору. Часть внутри корпуса двигателя, которая не двигается, состоит из нескольких различных типов материалов. Центр статора сделан из железа, поверх которого наложена медная проволока. Этот медный провод используется в качестве проводника и часто покрывается смазкой, которая действует как смазка, которая может предотвратить коррозию или износ, эта смазка может быть либо синтетической, либо на масляной основе. В статоре есть элемент Холла, который представляет собой преобразователь из металла и кремния, который передает скорость и положение двигателя в выходной электрический сигнал.Поскольку скорость и позиционирование преобразуются в выходной электрический сигнал, должна быть какая-то цепь или моторный привод. Эта схема (положение которой может различаться на двигателе) состоит из множества более мелких электрических компонентов, но все они созданы из кремния, олова и меди с тонкими слоями стали. В целом, важно помнить, что, хотя существуют новые типы двигателей, предназначенные для всех типов целей, все они должны иметь примерно одинаковую настройку, чтобы каждая часть двигателя могла выполнять свою задачу по использованию электромагнетизма для вращения. мотор.

    Как указывалось ранее, двигатели можно легко использовать повторно, открыв их и предоставив техническое обслуживание или замену частей, из которых они состоят. Часто магниты можно заменить или размагнитить с помощью электрического тока. Однако, если двигатель больше не предназначен для повторного использования, не о чем беспокоиться. Железо, сталь, медь, олово и кремний могут быть переработаны, которые позже будут использоваться для другой электроники. Самое приятное в этих двигателях то, что вам просто нужно снять корпус или просто передать продукт с двигателем BLDC компании, которая просто разобьет его.

    Бесщеточный двигатель постоянного тока — это революционное изобретение, которое наносит минимальный ущерб окружающей среде, превращая электрическую энергию в механическую посредством процесса электромагнетизма. Медь, которая вместе с магнитами создает электрическое поле, заставляет якорь двигателя вращаться, создавая механическую энергию. Без двигателей BLDC сегодня не было бы столь значительных достижений на пути к миру, в котором можно было бы использовать чистую энергию, а не полагаться на ископаемое топливо и другие вредные химические вещества для энергетики, транспорта, машин и инструментов.

    Аннотированная библиография

    «US6034493A — Бесщеточное управление двигателем постоянного тока». Google Patents , Google, patents.google.com/patent/US6034493A/en?q=motor&oq=brushless двигатель постоянного тока.

    Это не статья, а патент на бесщеточный двигатель постоянного тока, жизненный цикл которого мы будем анализировать. Основная цель патента — защитить продукт от копирования без должного признания его владельца. Патент описывает, из чего сделан их продукт, как он сделан и, наконец, как он работает.Просмотр патентов облегчает мое исследование, потому что двигатели постоянного тока существуют уже давно, поэтому рассмотрение конкретной модели (бесщеточной) помогает нам лучше исследовать жизненный цикл нашего продукта.

    «Сырье». Сырье для приложений управления движением — MCMA , www.motioncontrolonline.org/product-raw-materials.cfm.

    Эта статья была создана MCMA (Motion Control & Motor Association), в которой основное внимание уделяется принципам работы двигателей.Я буду использовать эту статью в своем исследовании, чтобы лучше понять принцип работы двигателей. Для меня важно понимать, как работают двигатели, чтобы узнать, какие металлы и магниты необходимы, а также какие другие компоненты используются внутри двигателя, чтобы заставить его вращаться.

    «Бесщеточный электродвигатель постоянного тока». Википедия , Фонд Викимедиа, 19 октября 2018 г., en.wikipedia.org/wiki/Brushless_DC_electric_motor.

    Эта страница Википедии состоит из множества источников.Основная цель страницы — описать типы двигателей, которые существуют, как они используются, а также характеристики, которыми они должны обладать для выполнения той задачи, для которой они предназначены. В зависимости от работы могут использоваться разные металлы и разные магниты. Чем больше силы (крутящего момента) вы хотите в своем двигателе, тем более качественный магнит и металл вам нужны. Однако для нашего исследования мы рассмотрим наиболее распространенные типы двигателей для электрических скейтбордов.

    Давар, Кирен. «Как работает двигатель постоянного тока?» Electricaleasy.com , www.electricaleasy.com/2014/01/basic-working-of-dc-motor.html.

    Киран Давэр, автор статьи, объясняет, что двигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Давэр объясняет магнетизм двигателя и то, как именно он вращается. Эта информация имеет решающее значение, если вы хотите понять, какие типы магнитов необходимы и используются в бесщеточных двигателях постоянного тока. Существуют разные двигатели, например, обычный двигатель постоянного тока, а другой — бесщеточный двигатель постоянного тока, поскольку название подразумевает, что бесщеточный двигатель постоянного тока не имеет щеток, в отличие от обычного двигателя постоянного тока.В моем исследовании не будет необходимости подбирать материалы, необходимые для создания кистей.

    «Переработка электродвигателей». Interco Trading Company , 21 марта 2018 г., www.intercotradingco.com/recycling-electric-motors/.

    Этот источник не статья, а веб-сайт, созданный Interco Trading Company. На этом веб-сайте вы можете организовать переработку ненужной электроники и оборудования, внутри которого могут быть двигатели постоянного тока. Этот веб-сайт полезен, потому что на нем описывается процесс утилизации двигателей и почему важно сдавать их в утиль.При описании процесса утилизации и утилизации на веб-странице указаны некоторые компоненты, из которых состоит двигатель, и места, где их можно найти.

    «Создайте свой собственный бесщеточный двигатель». Hackaday , 13 июля 2016 г., hackaday.com/2016/07/13/build-your-own-brushless-motor/.

    Это «Практическое руководство» от AI Williams дает вам инструкции о том, как вы можете построить свой собственный бесщеточный двигатель. Хотя материалы не обязательно такие же, как в обычном бесщеточном двигателе постоянного тока, проект поможет вам создать большой двигатель, который вы можете увидеть, и упростит понимание того, как работает магнетизм.Для того, чтобы кто-то по-настоящему понимал, как создается продукт, очень важно понимать, как он работает и почему.

    «Магниты для двигателей». Магниты для двигателей | Adams Magnetic Products , www.adamsmagnetic.com/markets/magnets-motor-applications.

    Цель этого источника — понять, какие типы магнитов существуют. Веб-сайт под названием «Магниты для двигателей» означает, что все магниты, перечисленные на этом веб-сайте, используются внутри двигателей.Здесь я могу найти магнит, который мне нужен, чтобы исследовать, как его добывают.

    «Как изготавливаются самариево-кобальтовые магниты». first4magnets , www.first4magnets.com/tech-centre-i61/information-and-articles-i70/samarium-cobalt-magnet-information-i85/how-are-samarium-cobalt-magnets-made-i111.

    В этой статье First4Magnets, веб-сайта, специализирующегося на магнитах, дается пошаговое руководство по изготовлению основного магнита, используемого в двигателях. Благодаря подробному процессу изготовления магнитов из самария и кобальта можно отследить и распознать различные типы энергии, необходимые для создания магнитов для использования внутри двигателей.

    Миллс, Ричард. «О нас.» , впереди стада , впередиофтхерд.com/Newsletter/2011/Mine to-Magnet.htm.

    В этой статье Ричарда Миллса описывается процесс добычи природных элементов. Существует бесчисленное множество природных металлов и элементов, которые добываются для многих целей, редкоземельные элементы — это некоторые из компонентов, из которых состоят магнит и металлический корпус двигателей. В своей статье Миллс добавляет график, показывающий, где и в каком количестве можно найти редкоземельные элементы.

    Грин, Джей. «Раскопки редкоземельных элементов: рудники, в которых рождаются айфоны». CNET , CNET, 26 сентября 2012 г., www.cnet.com/news/digging-for-rare-earths-the-mines-where-iphones-are-born/.

    Джей Грин в этой статье описывает, что такое «редкоземельные элементы», и описывает многие продукты, для которых эти редкоземельные элементы используются. В своем исследовании я обнаружил редкоземельные элементы, необходимые для изготовления бесщеточного двигателя постоянного тока. Этот веб-сайт помогает мне понять, как добываются эти редкоземельные элементы, используемые в моем продукте, и какое количество / тип энергии требуется для приобретения материалов.

    «Железо — элемент информации, свойства и применение | Периодическая таблица.» Королевское химическое общество — совершенствование химических наук , www.rsc.org/periodic-table/element/26/iron.


    Raama Srivatsan

    Christina Cogdell

    Des 40A Fall 2018

    6 декабря 2018

    Двигатели постоянного тока

    Двигатель постоянного тока — это устройство, работающее от постоянного тока и способное преобразовывать электрическую энергию в механическую. Двигателем этого типа можно управлять в широком диапазоне либо с помощью переменного напряжения питания, либо путем изменения силы тока в самом двигателе.Эти двигатели используются все чаще из-за их преимуществ перед двигателями переменного тока. Наиболее распространенными двигателями являются трехфазные асинхронные двигатели переменного тока из-за их низкой стоимости, надежности и простой конструкции. Однако бесщеточные двигатели постоянного тока преодолевают все недостатки двигателей переменного тока. Двигатели постоянного тока сначала устанавливаются в миниатюрные машины и другое оборудование, зависящее от скорости, такое как автомобили или другие машины с батарейным питанием. В наши дни двигатели постоянного тока популярны по многим причинам. Двигатели постоянного тока, например, улучшают характеристики автомобилей.Двигатели постоянного тока без сердечника имеют тенденцию к низкой инерции, что делает их полезными, поскольку автомобили должны постоянно двигаться. Согласно статье Engineer Live, «прототип мотоцикла ENV от Intelligent Energy оснащен топливным элементом, который вырабатывает электрическую энергию из водорода и кислорода. Чтобы максимально использовать ограниченный запас электроэнергии, велосипед оснащен высокоэффективным двигателем постоянного тока Lynch с осевым зазором. Этот тип низковольтного двигателя постоянного тока с постоянными магнитами и высоким крутящим моментом имеет дополнительное преимущество в виде высокой удельной мощности.»(« Двигатели постоянного тока обеспечивают более высокую производительность и эффективность »). Lynch motors базируется в Великобритании компанией Lynch Motor Company и является основным производителем двигателей не только в Великобритании, но и по всему миру. Как и двигатели переменного тока и изделия, двигатели постоянного тока требуют энергоемких процессов производства и переработки. Однако, в отличие от двигателей переменного тока, двигатели постоянного тока не только используют энергию, но также способны производить свою собственную путем выработки энергии.

    Изобретатель Линча, Седрик Линч, в настоящее время работает вместе с Agni Motors в Индии.Он улучшил дизайн для приложений в различных отраслях промышленности. «Последняя версия Agni Motor предлагает более высокий крутящий момент на ампер и более низкую скорость на вольт, что позволяет использовать более простую и дешевую трансмиссию в некоторых приложениях, а также немного более эффективную. Два двигателя Agni устанавливаются на Ducati 600 Supersport, который задуман как самый быстрый мотоцикл в Европе, не загрязняющий окружающую среду и не загрязняющий окружающую среду. Питание будет осуществляться от батареи LiFePO4 (литий-фосфат железа), разработанной LIfebatt.”

    В Соединенных Штатах компания Lynch Motor Technology имеет лицензию на производство двигателей Etek для использования в основном в лодках и мотоциклах. «На этот раз это компания Electric Motorsport из США, в ее GPR-S Electric Motorsport используются литиевые батареи 3,3 кВтч, а не топливный элемент ENV. Заявлено, что GPR-S имеет максимальную скорость 112 км / ч (70 миль в час) и дальность действия 80 км (50 миль). Несмотря на то, что байк оснащен двигателем Etek-RT, компания заявляет, что установка двигателя в соответствии с отраслевым стандартом упростит установку другого двигателя (и контроллера), чтобы воспользоваться преимуществами рекуперативного торможения.Альтернативой двигателям Lynch, Agni и Etek являются высокопроизводительные дисковые двигатели с якорем PMG 132 от Perm Motor в Германии, которые работают от 24-72 В и имеют номинальную выходную мощность от 2,2 до 7,2 кВт. В зависимости от условий эксплуатации они могут достигать максимальной эффективности 90% и более ».

    Другая компания под названием PML Flightlink производит электродвигатели с арматурой около 40 лет. Этот двигатель отличается тем, что он «по сути представляет собой диск без железа, с катушками, пробитыми из листовой меди и сформированными на немагнитных дисковых изоляторах.Щетки соприкасаются с двумя или более точками, создавая путь через медь, тем самым создавая магнитное поле, которое взаимодействует с постоянными магнитами и вызывает движение ». Поскольку в якоре нет магнитного материала, процесс движения очень плавный. Крутящий момент является непрерывным и не ограничивается насыщением. Недавно компания PML Flightlink разработала привод Hi-Pa Drive в колесном блоке, который объединяет двигатель и приводную электронику в общем корпусе. По сути, они создали нано-колесо, которое включает в себя бесщеточный двигатель внутри ступицы колеса.Первым предметом, на котором это было использовано, был чемодан с усилителем. Nano Wheel заявляет, что он более компактный, имеет более простой дизайн, повышает энергоэффективность и увеличивает время автономной работы.

    «Компактные двигатели постоянного тока также производятся в постоянно увеличивающихся объемах для даже небольших приложений. К ним относятся устройства на солнечных батареях, игрушки и мобильные телефоны — для функции вибрации. За исключением тех систем, в которых двигатель постоянного тока подключен непосредственно к импульсному источнику питания, двигатель составляет только половину силовой передачи постоянного тока.Промышленные приложения и те, где требуется точное управление скоростью или крутящим моментом, требуют привода постоянного тока. Учитывая возросший спрос на двигатели постоянного тока, неудивительно, что в последнее время произошли изменения в области технологии приводов постоянного тока »(« Двигатели постоянного тока обеспечивают более высокую производительность и эффективность »).

    Еще один двигатель постоянного тока, представленный на выставке SPS / IPC / Drives в 2008 году в Нюрнберге, — это Mentor MP. Создавшая его компания Control Techniques утверждает, что этот привод устанавливает новый мировой стандарт совершенства в управлении двигателями постоянного тока.«Control Techniques имеет патент (ожидающий рассмотрения) на защиту инновационного аспекта конструкции Mentor MP. Гальваническая развязка между питанием и управлением является стандартной функцией приводов переменного тока и в случае сбоя на стороне питания защищает цепи управления и подключенное оборудование. Согласно Control Techniques, другие приводы постоянного тока имеют форму изоляции, основанную на изоляции только по сопротивлению, которая имеет ограничения. Напротив, Mentor MP использует новую технологию для достижения гальванической развязки без ущерба для производительности или надежности »(« Двигатели постоянного тока обеспечивают более высокую производительность и эффективность »).Учитывая эти факторы, неудивительно, что двигатели постоянного тока намного превосходят их с точки зрения долговечности использования материалов и возможности вторичной переработки и, конечно же, использования энергии, чем их аналоги двигателей переменного тока.

    Принимая во внимание преобладающий сегодня рынок, развитие и развитие технологий в автомобильной отрасли становится как никогда актуальным, поскольку наш мир становится все более автоматизированным и управляемым электричеством. На протяжении всей истории существовало два основных вида электричества.Переменный ток и постоянный. В сверхурочной работе постоянного тока используется подход, основанный на использовании батарей, что сделало его более мобильным и более простым для массового количества людей в ежедневном использовании. Из-за растущей эффективности, которую демонстрируют исследования, двигатели постоянного тока, скорее всего, станут крупнейшей электростанцией номер один, которая фундаментально движет миром. Как указывалось ранее, из-за характера этого устройства и того факта, что оно способно вырабатывать собственную энергию, двигатель постоянного тока занимает другое место в диаграмме жизненного цикла и может фактически склонить шкалу к положительной стороне углерода. след очень похож на солнечную батарею ветряной мельницы.Однако, учитывая ограниченное количество ресурсов в этом мире, как никогда важно перерабатывать и повторно использовать как можно больше и поддерживать этот образ жизни.

    Цитируемые работы

    «Двигатели постоянного тока обеспечивают более высокую производительность и эффективность». Engineer Live ,

    www.engineerlive.com/content/21559.

    «Что такое бесщеточные двигатели постоянного тока». Renesas Electronics , www.renesas.com/us/en/support/technical-resources/engineer-school/brushless-dc-motor-01-overview.html.

    Moog Inc. «Обзор бесщеточных и серводвигателей». Moog, Inc. — Продукты, системы, сервоклапаны, приводы для точного управления движением , www.moog.com/products/motors-servomotors/brushless-motors/.

    «Бесщеточные двигатели постоянного тока». NANOTEC , us.nanotec.com/products/156-brushless-dc-motors/.

    Брейн, Маршалл. «Как работает бесщеточный электродвигатель?» HowStuffWorks , HowStuffWorks, 15 декабря 2006 г., electronics.howstuffworks.com/brushless-motor.htm.

    «Бесщеточные двигатели постоянного тока». PCA9564 | NXP , www.nxp.com/pages/brushless-dc-motors:WBT_MOTORBLDCTUT_WP.

    «Что такое бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC)? Структура, работа и приложения ». Электротехника , Электротехника, 16 ноября 2018 г., www.electricaltechnology.org/2016/05/bldc-brushless-dc-motor-construction-working-principle.html.

    «Бесщеточные двигатели постоянного тока. Часть I: конструкция и принципы работы». EDN , www.edn.com/design/sensors/4406682/Brushless-DC-Motors—Part-I—Construction-and-Operating-Principles.

    «Бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) — конструкция и работа». Electricaleasy.com, www.electricaleasy.com/2015/05/brushless-dc-bldc-motor.html.

    «Бесщеточный двигатель постоянного тока». Все о схемах , www.allaboutcircuits.com/textbook/alternating-current/chpt-13/brushless-dc-motor/.

    Юэцзя Чжу

    Кристина Когделл

    DES 40A

    1 декабря 2018 г.

    Утилизация электродвигателей

    Обычно электродвигатели работают по основному принципу, который включает преобразование электрической энергии в механическую.Решение о переработке двигателей важно, поскольку большинство электродвигателей широко используются во многих организациях и имеют коммерческую ценность. Среди устройств, которые широко используют электродвигатели, можно выделить нагнетатели, насосы, приводы дисков, промышленные вентиляторы и многие станочные инструменты. Также важно отметить, что электродвигатели играют важную роль в создании механической силы посредством взаимодействия и взаимодействия с магнитным полем, а также с обмотками. Электродвигатели состоят из множества элементов и компонентов, встроенных в устройство.Именно через эти компоненты электродвигатели могут преобразовывать электрическую энергию в механическую (Hanselman, Duane, 231). Такие компоненты представляют собой якорь, корпус, коммутатор, медные обмотки, вал, коммутатор, статор и подшипники. Именно компоненты заставляют электродвигатель работать более эффективно при преобразовании.

    Процесс утилизации электродвигателей имеет огромное значение. В случае повреждения или скачка напряжения на какой-либо части электродвигателя необходимо начать процесс переработки поврежденных компонентов, чтобы вернуть их к работе.Причина, по которой переработка электродвигателей должна быть полностью рассмотрена для переработки, заключается в том, что значительный процент материалов, из которых состоят электродвигатели, являются металлическими, подлежащими переработке.

    В современном обществе большой процент электродвигателей используется для создания множества устройств. Таким образом, в случае, если такие материалы будут повреждены и не будут подвергнуты процессу рециркуляции, в конечном итоге это может привести к их захоронению. Это означает, что переработка электродвигателей имеет важное значение для предотвращения загрязнения, вызываемого твердыми отходами и свалками.В некоторой степени переработка электродвигателей может быть целостной стратегией в отношении ценных природных ресурсов, например меди (Slade, Margaret, 21). На самом деле, основные компоненты, из которых состоят электродвигатели, — это медные обмотки.

    Медь считается одним из самых ценных и ценных материалов, играющих важную роль в производстве электрических компонентов. Неразумно выступать за истощение такого ценного компонента за счет отказа от его вторичной переработки.

    Процесс переработки

    Процесс переработки обычно осуществляется в больших масштабах, поскольку у большинства электродвигателей нет достаточного количества медных обмоток.При этом процесс переработки должен быть прямым и неуклонным. Процесс утилизации проходит по уникальному курсу, которому следует следовать, чтобы гарантировать успешную работу.

    1. Во-первых, люди, занимающиеся переработкой отходов, должны принять решение о сборе и сборе электродвигателей, чтобы убедиться, что вероятность сохранения достаточного количества меди увеличивается. («Утилизация электродвигателей»).

    2. Второй этап заключается в ударе молотком по металлическому корпусу, встроенному в медный компонент («Переработка электродвигателей»).

    3. Третий этап включает в себя извлечение элементов, а также классификацию на основе материалов («Переработка электродвигателей»).

    4. Наконец, четвертый шаг требует размещения извлеченных материалов в соответствии с их разным расположением для переработки и выполнения процесса переработки электродвигателей («Переработка электродвигателей»).

    Люди могут участвовать в продвижении вторичного сырья путем утилизации поврежденных электродвигателей, а взамен они могут зарабатывать деньги.По сути, электродвигатели — это типичные материалы, которые могут быть переработаны в любое время. Люди должны знать, что категорически почти все электрические изделия, которые участвуют в механических движениях, которые обычно используются в усадьбах, имеют тенденцию использовать электродвигатели. Например, присутствующие типичные компоненты электродвигателей включают компьютеры, ручные инструменты, микроволновые печи, кондиционеры, блоки питания, стиральную машину и блоки питания. Кроме того, обычные электродвигатели, которые в основном используются в промышленности, включают насосы, трансформаторы, машины и производственное оборудование (Влад, Just, www.youtube.com/watch?v=5sZe1fZkIm8). Среди автомобильной продукции, которая состоит из электродвигателей, есть генераторы, стартеры и генераторы.

    Большинство электродвигателей изготовлено из этих ценных изделий из меди и алюминия. Кожух, который представляет собой изолятор, который покрывает большинство электродвигателей, включает в себя сталь вместе с прочной оболочкой, которая служит защитой. В некоторых экстремальных обстоятельствах некоторые из двигателей содержат алюминий вместо меди, поскольку оба используются в качестве хороших проводников электричества и, следовательно, идеально подходят для большинства электрических приборов.Двигатели, в состав которых входит медь, легко утилизировать. Алюминий также содержал цветные металлы ( Inboard Technology ). Сталь также может быть переработана, хотя ее ценность не такая, как у алюминия и меди. Что еще более важно, слияние таких драгоценных металлов, как медь и алюминий, с конкретными компонентами, такими как пластик и изделия, может привести к загрязнению, поскольку они относятся к более низкому значению (Gockmann, Klaus, 150). Чтобы процесс переработки был успешным, люди, занимающиеся переработкой, должны классифицировать собранные материалы по трем основным классификациям, таким как размер, вес и характер изделия.

    Преимущества утилизации электродвигателей

    В результате утилизации электродвигателей возникает большая ценность.

    1. Сохранение энергии

    В этом сегменте рециркуляция электродвигателей имеет важное значение, поскольку энергия, которая может быть использована для получения меди и алюминия из земли, обеспечивается за счет переработки металла. Затем сохраненная энергия направляется в другие важные области, такие как коммерческая деятельность и промышленные процессы.Типично, что ресурсы направляются в отходы при методе бурения на земной поверхности (Алонсо, Элиза и др. 3414). Следовательно, преимущество рециркулирующих электродвигателей заключается в том, что энергия, которая может быть использована для бурения, может быть направлена ​​на другие соответствующие виды деятельности и процессы, такие как сельское хозяйство, а также делает окружающую среду более естественной. Недавние исследования показывают, что около 99% энергии может быть потеряно при извлечении меди и алюминия, поэтому процесс переработки считается важным (Ruhrberg, Martin, 141).

    2. Сохранение сырья

    Правильно сказать, что металлическая руда — редкий и ценный ресурс. В ходе добычи полезных ископаемых в долгосрочной перспективе могут потребоваться все ресурсы, что создаст угрозу для окружающей среды. Что касается, большинство драгоценных металлов, таких как медь и алюминий, трудно добывать, хотя это и редкие случаи. С приходом режима технологической революции спрос на эти материалы рос в значительной степени увеличивающимися темпами, и, следовательно, продолжалась добыча, которая угрожает будущему существованию запасов полезных ископаемых.Именно благодаря стратегии утилизации таких металлов металлические запасы могут быть сохранены в наиболее значительной степени («Утилизация электродвигателей, 2018). Предостережение по этому поводу — серьезная проблема, основанная на том факте, что все металлические запасы необходимы для здорового образа жизни людей. Всем нужен металл для силовых кабелей, электродвигателей, медной проводки, изделий из латуни и электрических радиаторов (Управление отходами (Нью-Йорк, Нью-Йорк), 67). Это одно из самых необходимых в современном мире.В частности, медь и алюминий представляют собой ограниченные соединения материалов, которые могут истощаться при неконтролируемых обстоятельствах. Постоянная добыча и добыча таких металлов может привести к их сокращению, поэтому переработка играет жизненно важную роль в их сохранении.

    3. Сниженное загрязнение

    Что касается большинства металлических товаров на многих полигонах, это означает присутствие загрязняющих веществ в окружающей среде. Такие загрязнители затем выбрасывают вредные химические вещества в атмосферу в течение длительного периода времени.Сильно токсичные вещества могут уничтожить более значительную часть экосистемы, сделав ее непригодной для выживания человека. Выбрасываемые в окружающую среду химические вещества опасны для человека, и, следовательно, единственный способ предотвратить это — начать программу переработки меди и алюминия. Общество должно осознавать, насколько ценны эти металлы, и понимать опасность того, что эти металлы могут быть выброшены в окружающую среду. Переработка металлов не только положит конец загрязнению, но и повысит эффективность и рациональность использования природных ресурсов (Magno, Marcelita, 32).Точно так же процесс экстракции требует наличия энергии. В этом процессе парниковые газы также выбрасываются в атмосферу, что также приводит к выбросу токсичных отходов в воздух, делая окружающую среду непригодной для выживания человека. Переработка позволяет минимизировать вторичные воздействия парниковых газов, например образование кислотных дождей и эффект глобального потепления. Тем не менее, этот процесс побудил переработать медь и алюминий, а не более высокий, в зависимости от процесса извлечения, чтобы устранить наиболее значительный процент загрязнения окружающей среды.Также стоит знать, что переработка таких ценных металлов немного рентабельна, чем их добыча.

    Цитированные работы

    «Переработка электродвигателей». Interco Trading Company , 21 марта 2018 г., www.intercotradingco.com/recycling-electric-motors/.

    Алонсо, Элиза и др. «Оценка доступности редкоземельных элементов: случай с революционным спросом со стороны чистых технологий». Наука об окружающей среде и технологии 46,6 (2012): 3406-3414.

    Гокманн, Клаус. «Переработка меди». Canadian Mining and Metallurgical Bulletin (Canada) 85.958 (1992): 150-154.

    Хансельман, Дуэйн К., «Бесщеточный двигатель с постоянным магнитом» (2003). Публикации монографий для преподавателей и сотрудников . 231.

    Inboard Technology , www.inboardtechnology.com/products/m1-electric-skateboard.

    Магно, Марселита К. «Переработка медного лома». Учитель естественных наук 57.3 (1990): 32. ProQuest. 30 окт.2018.

    Рурберг, Мартин. «Оценка эффективности переработки меди из продуктов с истекшим сроком службы в Западной Европе». Ресурсы, сохранение и переработка 48.2 (2006): 141-165.

    No related posts.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *