آشنایی با موتور PMDC

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز، موتور مغناطیس دائم  نیز همانند سایر موتور‌های DC دوار، شامل دو قسمت اصلی زیر می‌باشد:

۱- استاتور
۲- روتور

استاتور

در موتور DC با میدان تحریک آهنربای دائم، مطابق شکل‌های زیر، استاتور از آهنربای دائم ساخته میشود. در نتیجه دیگر خبری از سیم پیچی استاتور نیست، و میدان تولیدی استاتور به جای الکترو مغناطیسی بودن (یعنی میدانی که از عبور جریان الکتریکی از داخل سیم پیچی تولید شود)، به صورت مغناطیسی می‌باشد.




طرح کلی استاتور ساخته شده از آهنربای دائم

روتور:

در موتور DC با میدان تحریک آهنربای دائم، روتور یا همان آرمیچر مطابق شکل زیر از یک یا چند سیم پیچ با سیم‌های عایقی که دور یک هسته آهنی نرم (که برای متمرکز کردن میدان مغناطیسی استفاده می‌شود) تابانده شده اند، ساخته می‌شود. سیم پیچ‌ها معمولاً چندین دور به محور هسته تابانده شده اند. در موتور‌های بزرگتر می‌توان از مسیر‌های جریانی موازی زیادی استفاده کرد. انتهای همهٔ سیم‌ها به کموتاتور متصل شده‌است.


روتور موتور DC با میدان تحریک آهنربای دائم

روتور سیم پیچی شده موتور PMDC با جاروبک

طرز کار موتور DC با میدان تحریک آهنربای دائم

مطابق انیمیشن زیر، کموتاتور به هرکدام از سیم پیچ‌های آرمیچر اجازه می‌دهد تا با عبور جریان تحریک شوند. با تحریک سیم پیچی روتور با عبور جریان الکتریکی، میدان الکترومغناطیسی تولید می‌شود (فلش‌های سبز). با توجه به اینکه میدان روتور در داخل میدان استاتور (فلش‌های زرد) قرار دارد، لذا از بر هم کنش این دو میدان، نیروی مکانیکی برای به چرخش در آمدن روتور تولید می‌شود. مقدار کل جریانی عبوری از سیم پیچ‌ها، اندازه و تعداد دور سیم پیچ‌ها می‌تواند میزان قدرت میدان نیروی الکترومغناطیسی که تولید می‌شود را تعیین کند.


مدل شماتیکی و تک خطی موتور DC با تحریک آهنربای دائم نشان داده شده است.

موتور (PMDC) برای تأمین فوران به جای کلاف جریان دار، از مواد آهنربای دائم استفاده می‌کند. در کاربرد‌های خاص که منابع انرژی محدود و زمان عملیات دارای اهمیت بالائی بوده، استفاده از موتورهائی با راندمان بالا و عدم نیاز به تعمیر و نگهداری، مورد توجه زیادی واقع شده است. موتور‌های آهنربای دائم برای این نوع کاربری کاندیدای مناسبی هستند. هر سال، بی‌اغراق میلیون‌ها موتور آهنربای دائم ساخته می‌شود که برای به کار انداختن برف‌پاک‌کن و شوینده شیشه خودرو، دمنده رادیاتور، بالا و پایین بردن پنجره‌ها، دستگاه‌های تهویه مطبوع و ... به کار می‌روند. همین موتور‌ها در ماشین‌های اسباب‌بازی، مسواک برقی، راه‌انداز موتور کشتی و در لوازمی که با باتری تغذیه می‌شوند، به کار می‌روند.

موتور‌های برف پاک کن مورد استفاده در بسیاری از کشور‌ها هنوز الکتروموتور‌هایی (PMDC) سه زغاله با آهنربای دائمی اند که از طریق یک چرخ دنده حلزونی (دنده ماردون) نیرو را انتقال می‌دهند تا گشتاور افزایش و سرعت کاهش یابد. در این بین کارخانه‌های مطرح خودروسازی از سال ‎۲۰۰۰ میلادی به بعد اقدام به طراحی و نصب الکتروموتور‌های (PMDC) دو زغاله کردند که تلفات سابق را نداشته و در نتیجه بازده آن نیز بالاتر باشد. در این پروژه پس از مطالعات لازم در خصوص انواع مواد مغناطیس دائم، به طراحی یک موتور PMDC کوچک پرداخته شده و پارامتر‌های مورد نظر محاسبه شده است.

مشهودترین مزیت موتور‌های PMDC عدم نیاز به توان الکتریکی، جهت تولید شار مغناطیسی می‌باشد. با وجود این، عدم کنترل پذیری مستقیم چگالی شار در فاصله هوایی، عمده‌ترین ضعف این موتور‌ها می‌باشد. البته فقدان کنترل پذیری چگالی شار، در کاربرد‌هایی که تغذیه آرمیچر قابل کنترل است، اهمیتی ندارد. در حالت کلی از حیث تکنیک‌های طراحی این موتورها، ممکن است آهنربای دائم در استاتور و یا روتور قرار گیرد. شکل زیر نمایی از نحوه‌ی استقرار مواد مغناطیسی را در ماشین به نمایش می‌گذارد.


نمای روبروی استاتور و روتور موتور‌های DC مغناطیس دائم یا PMDC


اقسام ماشین‌های الکتریکی ساخته شده به کمک آهنربای دائم بر اساس اطلاعات موجود در شکلزیر دسته بندی می‌شود.


دسته بندی موتور‌های DC با آهنربای دائم

برای موتور PMDC در کاربرد‌های خاص مزایای زیادی می‌توان برشمرد، اما برخی از مزایای عمومی عبارتند از:

۱- کوچک شدن حجم موتور به خاطر حذف کلاف‌های میدان،

۲- در رنج توان‌های پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند.

۳- عدم نیاز به منبع تغذیه خارجی برای تولید میدان تحریک استاتور.

۴- ضریب بهره بالا بدلیل تلفات میدان تحریک بسیار پایینی که دارند.

۵- عدم کنترل میدان تحریک.

۶- ارزان قیمت هستند. (هزینه ساخت کمتر و عملکرد بهتر)

۷- تلفات گرمایی کمتر

۸- اهش وزن موتور به خاطر حذف قطب‌ها و کاهش ابعاد،

۹- ناچیز بودن واکنش آرمیچر بدلیل بزرگ بودن فاصله هوایی.

کاربردها:

۱- ساخت اسباب بازی

۲- برف پاک کن خودرو

۳- پمپ شیشه شوی خودرو

۴- بالابر شیشه در خودرو

۵- مسواک برقی

و …