Hampir separuh konsumsi daya dunia dikonsumsi oleh motor, sehingga efisiensi motor yang tinggi disebut sebagai langkah paling efektif untuk memecahkan permasalahan energi dunia.
Secara umum, ini mengacu pada transformasi gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir dalam medan magnet menjadi aksi putar, dan dalam arti luas juga mencakup aksi linier.Berdasarkan jenis catu daya yang digerakkan oleh motor, dapat dibedakan menjadi motor DC dan motor AC.Menurut prinsip putaran motor, secara garis besar dapat dibagi menjadi beberapa kategori berikut.(kecuali motor khusus)
Motor AC AC Motor yang disikat: Motor yang disikat yang banyak digunakan umumnya disebut motor DC.Sebuah elektroda yang disebut “sikat” (sisi stator) dan “komutator” (sisi jangkar) dihubungkan secara berurutan untuk mengalihkan arus, sehingga menghasilkan aksi berputar.Motor DC tanpa sikat: Tidak memerlukan sikat dan komutator, tetapi menggunakan fungsi peralihan seperti transistor untuk mengalihkan arus dan melakukan putaran.Motor stepper: Motor ini bekerja serentak dengan daya pulsa, sehingga disebut juga motor pulsa.Karakteristiknya adalah dapat dengan mudah mewujudkan operasi penentuan posisi yang akurat.Motor asinkron: Arus bolak-balik membuat stator menghasilkan medan magnet berputar, yang membuat rotor menghasilkan arus induksi dan berputar di bawah interaksinya.Motor AC (arus bolak-balik) Motor sinkron: arus bolak-balik menciptakan medan magnet berputar, dan rotor dengan kutub magnet berputar karena gaya tarik-menarik.Kecepatan putaran disinkronkan dengan frekuensi daya.
Tentang Arus, Medan Magnet, dan Gaya Pertama-tama, untuk memudahkan penjelasan prinsip gerak berikut ini, mari kita bahas hukum/aturan dasar tentang arus, medan magnet, dan gaya.Meski ada rasa nostalgia, namun ilmu ini mudah terlupakan jika tidak sering menggunakan komponen magnet.
Bagaimana cara motor berputar?1) motor berputar dengan bantuan magnet dan gaya magnet.Di sekeliling magnet permanen dengan poros yang berputar, ① memutar magnet (untuk menghasilkan medan magnet yang berputar), ② sesuai dengan prinsip bahwa kutub N dan kutub S yang berbeda akan tarik menarik dan tingkat tolak menolak yang sama, ③ magnet dengan a poros yang berputar akan berputar.
Arus yang mengalir pada kawat menimbulkan medan magnet (gaya magnet) yang berputar disekitarnya, sehingga magnet pun berputar, yang sebenarnya keadaan aksinya sama dengan ini.
Selain itu, ketika kawat dililitkan menjadi kumparan, gaya magnet disintesis, membentuk fluks medan magnet (fluks magnet) yang besar, menghasilkan kutub N dan kutub S.Selain itu, dengan memasukkan inti besi ke dalam konduktor berbentuk kumparan, garis-garis medan magnet menjadi mudah dilewati dan dapat menghasilkan gaya magnet yang lebih kuat.2) Motor berputar sebenarnya Di sini, sebagai metode praktis memutar mesin listrik, diperkenalkan metode pembuatan medan magnet berputar dengan menggunakan AC tiga fasa dan kumparan.(AC tiga fasa adalah sinyal AC dengan interval fasa 120.) Kumparan yang melingkari inti besi dibagi menjadi tiga fasa, dan kumparan fasa U, kumparan fasa V, dan kumparan fasa W disusun dengan interval 120. Kumparan bertegangan tinggi menghasilkan kutub N, dan kumparan bertegangan rendah menghasilkan kutub S.Setiap fasa berubah sesuai gelombang sinus, sehingga polaritas (kutub N, kutub S) yang dihasilkan oleh masing-masing kumparan dan medan magnetnya (gaya magnet) akan berubah.Pada saat ini, lihat saja kumparan yang menghasilkan N kutub, dan ubahlah secara berurutan dari kumparan fasa U → kumparan fasa V → kumparan fasa W → kumparan fasa U, sehingga berputar.Struktur motor kecil Gambar berikut menunjukkan struktur umum dan perbandingan motor melangkah, motor DC brushed dan motor DC brushless.Komponen dasar motor ini terutama berupa kumparan, magnet, dan rotor.Selain itu, karena tipenya yang berbeda, mereka dibagi menjadi tipe tetap koil dan tipe tetap magnet.
Di sini, magnet motor DC sikat dipasang di bagian luar, dan kumparan berputar di bagian dalam.Sikat dan komutator bertanggung jawab untuk menyuplai daya ke kumparan dan mengubah arah arus.Di sini, kumparan motor tanpa sikat dipasang di bagian luar dan magnet berputar di bagian dalam.Karena jenis motor berbeda, strukturnya berbeda meskipun komponen dasarnya sama.Akan dijelaskan secara detail pada setiap bagiannya.Motor yang disikat Struktur motor sikat Berikut ini adalah tampilan motor DC yang disikat yang sering digunakan dalam model, dan diagram skematik yang diledakkan dari motor dua kutub (dua magnet) tiga slot (tiga kumparan) biasa.Mungkin banyak orang yang memiliki pengalaman membongkar motor dan melepas magnetnya.Terlihat magnet permanen motor DC sikat terpasang tetap, dan kumparan motor DC sikat dapat berputar mengelilingi pusat bagian dalam.Sisi tetap disebut “stator” dan sisi berputar disebut “rotor”.
Prinsip putaran motor sikat ① Putar berlawanan arah jarum jam dari keadaan awal Kumparan A berada di atas, menghubungkan catu daya ke sikat, dan biarkan sisi kiri menjadi (+) dan sisi kanan menjadi (-).Arus besar mengalir dari sikat kiri ke kumparan A melalui komutator.Ini adalah struktur di mana bagian atas (luar) kumparan A menjadi kutub S.Karena 1/2 arus kumparan A mengalir dari sikat kiri ke kumparan B dan kumparan C berlawanan arah dengan kumparan A, maka sisi luar kumparan B dan kumparan C menjadi kutub lemah N (ditunjukkan dengan huruf yang sedikit lebih kecil pada angka).Medan magnet yang dihasilkan pada kumparan ini serta gaya tolak-menolak dan tarik-menarik magnet membuat kumparan berputar berlawanan arah jarum jam.② rotasi lebih lanjut berlawanan arah jarum jam.Selanjutnya diasumsikan sikat kanan bersentuhan dengan dua komutator dalam keadaan kumparan A berputar berlawanan arah jarum jam sebesar 30 derajat.Arus kumparan A mengalir terus menerus dari sikat kiri ke sikat kanan, dan sisi luar kumparan menahan kutub S.Arus yang sama dengan kumparan A mengalir melalui kumparan B, dan bagian luar kumparan B menjadi kutub-N yang lebih kuat.Karena kedua ujung kumparan C dihubung pendek dengan sikat, tidak ada arus yang mengalir dan tidak ada medan magnet yang dihasilkan.Bahkan dalam kasus ini, ia akan terkena gaya rotasi berlawanan arah jarum jam.Dari ③ ke ④, kumparan atas terus menerima gaya yang bergerak ke kiri, dan kumparan bawah terus menerima gaya yang bergerak ke kanan, dan terus berputar berlawanan arah jarum jam.Bila kumparan berputar ke ③ dan ④ setiap 30 derajat, bila kumparan terletak di atas sumbu horizontal tengah, sisi luar kumparan menjadi kutub S;Bila kumparan terletak di bawah, menjadi kutub N, dan gerakan ini diulangi.Dengan kata lain, kumparan atas berulang kali dikenai gaya yang bergerak ke kiri, dan kumparan bawah berulang kali dikenai gaya yang bergerak ke kanan (keduanya berlawanan arah jarum jam).Hal ini menyebabkan rotor selalu berputar berlawanan arah jarum jam.Jika catu daya dihubungkan dengan sikat kiri yang berlawanan (-) dan sikat kanan (+), maka akan timbul medan magnet dengan arah berlawanan pada kumparan, sehingga arah gaya yang diterapkan pada kumparan juga berlawanan, berputar searah jarum jam. .Selain itu, ketika catu daya diputus, rotor motor sikat akan berhenti berputar karena tidak ada medan magnet yang menjaganya tetap berputar.Motor brushless gelombang penuh tiga fase Penampilan dan struktur motor brushless gelombang penuh tiga fase
Diagram struktur internal dan rangkaian ekivalen sambungan kumparan motor brushless gelombang penuh tiga fasa Selanjutnya adalah diagram skema struktur internal dan diagram rangkaian ekivalen sambungan kumparan.Diagram struktur internal adalah contoh sederhana motor 2 kutub (2 magnet) 3 slot (3 kumparan).Mirip dengan struktur motor sikat dengan jumlah kutub dan slot yang sama, tetapi sisi kumparannya tetap dan magnetnya dapat berputar.Tentu saja tidak ada kuas.Dalam hal ini, kumparan mengadopsi metode koneksi Y, dan elemen semikonduktor digunakan untuk menyuplai arus ke kumparan, dan arus masuk dan keluar dikontrol sesuai dengan posisi magnet yang berputar.Dalam contoh ini, elemen Hall digunakan untuk mendeteksi posisi magnet.Elemen Hall disusun di antara kumparan, dan mendeteksi tegangan yang dihasilkan sesuai dengan kekuatan medan magnet dan menggunakannya sebagai informasi posisi.Pada gambar motor spindel FDD yang diberikan sebelumnya juga terlihat terdapat elemen Hall (di atas kumparan) antara kumparan dan kumparan untuk mendeteksi posisi.Elemen hall adalah sensor magnetik yang terkenal.Besarnya medan magnet dapat diubah menjadi besaran tegangan, dan arah medan magnet dapat dinyatakan positif dan negatif.
Prinsip putaran motor brushless gelombang penuh tiga fasa Selanjutnya akan dijelaskan prinsip putaran motor brushless sesuai langkah ① ~ ⑥.Untuk memudahkan pemahaman, disini magnet permanen disederhanakan dari bentuk lingkaran menjadi persegi panjang.① Pada kumparan tiga fasa, biarkan kumparan 1 dipasang pada arah jam 12, kumparan 2 dipasang pada arah jam 4, dan kumparan 3 dipasang pada arah jam 8. arah jam.Misalkan kutub N dari magnet permanen 2 kutub berada di sebelah kiri dan kutub S di sebelah kanan, sehingga dapat berputar.Arus Io mengalir ke kumparan 1 untuk menghasilkan medan magnet kutub S di luar kumparan.Arus Io/2 mengalir dari kumparan 2 dan kumparan 3 menghasilkan medan magnet kutub-N di luar kumparan.Ketika medan magnet kumparan 2 dan kumparan 3 disintesis vektor, medan magnet kutub-N dihasilkan ke bawah, yaitu 0,5 kali ukuran medan magnet yang dihasilkan ketika arus Io melewati satu kumparan, dan ketika ditambahkan ke medan magnet. bidang kumparan 1 menjadi 1,5 kali.Hal ini akan menghasilkan medan magnet komposit dengan sudut 90 terhadap magnet permanen, sehingga torsi maksimum dapat dihasilkan dan magnet permanen berputar searah jarum jam.Ketika arus kumparan 2 diperkecil dan arus kumparan 3 diperbesar sesuai dengan posisi putarannya, medan magnet yang dihasilkan juga berputar searah jarum jam, dan magnet permanen juga terus berputar.② Bila diputar 30 derajat, arus Io mengalir ke kumparan 1, sehingga arus pada kumparan 2 adalah nol, dan arus Io mengalir keluar kumparan 3. Sisi luar kumparan 1 menjadi kutub S, dan sisi luar kumparan 3 menjadi kutub N.Ketika vektor-vektor digabungkan, medan magnet yang dihasilkan adalah √3(≈1,72) kali lipat dari yang dihasilkan ketika arus Io melewati sebuah kumparan.Ini juga akan menghasilkan medan magnet resultan pada sudut 90 terhadap medan magnet magnet permanen, dan berputar searah jarum jam.Ketika arus masuk Io kumparan 1 dikurangi sesuai dengan posisi putarannya, arus masuk kumparan 2 bertambah dari nol, dan arus keluar kumparan 3 dinaikkan menjadi Io, medan magnet yang dihasilkan juga berputar searah jarum jam, dan magnet permanen terus berputar.Dengan asumsi setiap arus fasa berbentuk sinusoidal, maka nilai arus di sini adalah io× sin (π 3) = io× √ 32. Melalui sintesis vektor medan magnet, total medan magnet adalah (√ 32) 2× 2 = 1,5 kali arus fasa medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan.※.Ketika setiap arus fasa adalah gelombang sinus, di mana pun magnet permanen berada, besarnya medan magnet komposit vektor adalah 1,5 kali medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan, dan medan magnet tersebut membentuk sudut 90 derajat terhadap medan magnet magnet permanen.③ Dalam keadaan terus berputar 30 derajat, arus Io/2 mengalir ke kumparan 1, arus Io/2 mengalir ke kumparan 2, dan arus Io mengalir keluar kumparan 3. Sisi luar kumparan 1 menjadi kutub S , sisi luar kumparan 2 menjadi kutub S, dan sisi luar kumparan 3 menjadi kutub N.Ketika vektor-vektor digabungkan, medan magnet yang dihasilkan adalah 1,5 kali lipat dari yang dihasilkan ketika arus Io mengalir melalui kumparan (sama dengan ①).Di sini juga akan dihasilkan medan magnet sintetik dengan sudut 90 derajat terhadap medan magnet magnet permanen dan diputar searah jarum jam.④～⑥ Putar dengan cara yang sama seperti ① ~ ③.Dengan cara ini, jika arus yang mengalir ke kumparan terus menerus dialihkan sesuai dengan posisi magnet permanen, maka magnet permanen akan berputar ke arah yang tetap.Demikian pula, jika arus mengalir berlawanan arah dan medan magnet sintetik dibalik, maka akan berputar berlawanan arah jarum jam.Gambar berikut menunjukkan arus masing-masing kumparan pada setiap langkah dari ① hingga ⑥.Melalui pendahuluan di atas, kita seharusnya dapat memahami hubungan antara perubahan arus dan rotasi.stepmotor Stepping motor adalah sejenis motor yang dapat mengontrol sudut dan kecepatan putaran secara sinkron dan akurat dengan sinyal pulsa.Motor penggerak disebut juga “motor pulsa”.Motor penggerak banyak digunakan pada peralatan yang memerlukan penentuan posisi karena dapat mewujudkan penentuan posisi yang akurat hanya melalui kontrol loop terbuka tanpa menggunakan sensor posisi.Struktur motor penggerak (bipolar dua fasa) Pada contoh tampilan, diberikan tampilan motor penggerak HB (hibrida) dan PM (magnet permanen).Diagram struktur di tengah juga menunjukkan struktur HB dan PM.Motor stepper adalah struktur dengan kumparan tetap dan magnet permanen berputar.Diagram konseptual struktur internal motor penggerak di sebelah kanan adalah contoh motor PM yang menggunakan kumparan dua fasa (dua kelompok).Pada contoh struktur dasar motor melangkah, kumparan disusun di bagian luar dan magnet permanen disusun di dalam.Selain dua fasa, ada banyak jenis kumparan dengan tiga fasa dan lima fasa yang sama.Beberapa motor penggerak mempunyai struktur lain yang berbeda, namun untuk mengenalkan prinsip kerjanya, makalah ini memberikan struktur dasar motor penggerak.Melalui artikel ini saya berharap dapat memahami bahwa motor penggerak pada dasarnya mengadopsi struktur fiksasi kumparan dan putaran magnet permanen.Prinsip kerja dasar motor loncatan (eksitasi satu fasa) Berikut ini kegunaan untuk memperkenalkan prinsip kerja dasar motor loncatan.① Arus mengalir masuk dari kumparan sebelah kiri 1 dan keluar dari kumparan sebelah kanan 1. Jangan biarkan arus mengalir melalui kumparan 2. Pada saat ini, bagian dalam kumparan kiri 1 menjadi N, dan bagian dalam kumparan kumparan kanan 1 menjadi S.. Oleh karena itu, magnet permanen tengah tertarik oleh medan magnet kumparan 1, dan berhenti pada keadaan sisi kiri S dan sisi kanan N.. ② Hentikan arus pada kumparan 1, sehingga arus mengalir masuk dari kumparan 2 sisi atas dan mengalir keluar dari kumparan 2 sisi bawah. Sisi dalam kumparan atas 2 menjadi N dan sisi dalam kumparan bawah 2 menjadi S.. Magnet permanen tertarik oleh medan magnetnya dan berhenti berputar 90° searah jarum jam.③ Hentikan arus pada kumparan 2, sehingga arus mengalir dari kumparan sebelah kanan 1 dan mengalir keluar dari kumparan sebelah kiri 1. Bagian dalam kumparan kiri 1 menjadi S, dan bagian dalam kumparan kanan 1 menjadi N.. Magnet permanen tertarik oleh medan magnetnya, dan berputar searah jarum jam hingga 90 derajat lagi hingga berhenti.④ Hentikan arus pada kumparan 1, sehingga arus mengalir masuk dari kumparan bawah 2 dan mengalir keluar dari kumparan atas 2. Bagian dalam kumparan atas 2 menjadi S, dan bagian dalam kumparan kumparan bawah 2 menjadi N.. Magnet permanen tertarik oleh medan magnetnya, dan berputar searah jarum jam hingga 90 derajat lagi hingga berhenti.Motor penggerak dapat diputar dengan mengalihkan arus yang mengalir melalui kumparan dengan urutan di atas dari ① ke ④ melalui rangkaian elektronik.Dalam contoh ini, setiap aksi saklar akan memutar motor penggerak sebesar 90°. Selain itu, ketika arus mengalir terus menerus melalui kumparan tertentu, hal ini dapat menjaga keadaan berhenti dan membuat motor penggerak mempunyai torsi penahan.Omong-omong, jika arus yang mengalir melalui kumparan dibalik, motor stepper dapat diputar ke arah yang berlawanan.
