يعد التصميم ذو الأربعة أقطاب أكثر قوة من التصميم المكافئ ثنائي القطب، ولكنه يمكن أيضًا أن يشغل نفس المساحة والوزن.يشرح جريج دوتفيلد من شركة ماكسون في المملكة المتحدة.
تتمتع المحركات ذات 4 أقطاب بمزايا في اختيار محركات التيار المستمر الصغيرة لتطبيقات تتراوح من الطيران إلى التحكم في حفر الآبار.يعد التصميم ذو الأربعة أقطاب أكثر قوة من التصميم المكافئ ثنائي القطب، ولكنه يمكن أيضًا أن يشغل نفس المساحة والوزن.يشرح جريج دوتفيلد من شركة ماكسون في المملكة المتحدة.
بالنسبة لمحركات التيار المستمر التي تتطلب عزم دوران عاليًا ووزنًا منخفضًا وضغطًا صغيرًا، قد يكون المحرك ذو 4 أقطاب هو الخيار الأفضل.قد تأخذ المحركات ذات الأربعة أقطاب نفس المساحة التي تشغلها المحركات ذات القطبين، ولكنها قادرة على توليد عزم دوران أكبر.من المهم ملاحظة أن المحرك رباعي الأقطاب أقوى أيضًا من المحرك ثنائي القطب ذي الحجم المماثل، مما يعني أنه يحافظ على سرعته بشكل أكثر دقة عند تطبيق الحمل.
يشير عدد الأقطاب إلى عدد أزواج المغناطيس الدائم في المحرك.يحتوي المحرك ذو القطبين على زوج من المغناطيسات متقابلين من الشمال والجنوب.عندما يتم تطبيق تيار بين أزواج الأقطاب، يتم إنشاء مجال مغناطيسي، مما يتسبب في دوران الجزء المتحرك.تتراوح تكوينات المحرك أيضًا من 4 أقطاب، بما في ذلك زوجين من الأعمدة، إلى تصميمات متعددة الأقطاب، بما في ذلك ما يصل إلى 12 عمودًا.
يعد عدد الأقطاب جانبًا مهمًا في تصميم المحرك لأنه يؤثر على خصائص السرعة وعزم الدوران للمحرك.كلما قل عدد الأقطاب، زادت سرعة المحرك.وذلك لأن كل دوران ميكانيكي للجزء المتحرك يعتمد على اكتمال دورة المجال المغناطيسي لكل زوج من الأقطاب.كلما زاد عدد أزواج المغناطيس الدائم في المحرك، زادت الحاجة إلى دورات إثارة، مما يعني أنه كلما استغرق الدوار وقتًا أطول لإكمال دوران 360 درجة.يتم تقسيم السرعة على عدد أزواج الأقطاب عند تردد ثابت، لذلك بافتراض أن المحرك ثنائي القطب عند 10000 دورة في الدقيقة، فإن المحرك رباعي الأقطاب سينتج 5000 دورة في الدقيقة، والمحرك سداسي الأقطاب سيعمل عند 3300 دورة في الدقيقة، إلخ. ..
يمكن للمحركات الأكبر حجمًا أن تولد المزيد من عزم الدوران بغض النظر عن عدد الأقطاب.ومع ذلك، فإن زيادة عدد الأقطاب يمكن أن يولد عزم دوران أكبر من محرك من نفس الحجم.في حالة المحرك رباعي الأقطاب، يتم زيادة عزم الدوران بشكل كبير من خلال تصميمه المدمج مع مسار عودة مغناطيسي أرق مما يترك مساحة أكبر لزوجين من أقطاب المغناطيس الدائم، وفي حالة محركات ماكسون، فإن ملفها المضفر السميك الحاصل على براءة اختراع.
على الرغم من أن المحرك رباعي الأقطاب قد يشغل نفس المساحة التي يشغلها التصميم ثنائي القطب، إلا أنه تجدر الإشارة إلى أن الزيادة الإضافية في عدد الأقطاب من 6 إلى 12 تعني أنه يجب زيادة حجم ووزن الإطار بشكل متناسب استيعاب الكابل النحاسي الإضافي.والحديد والمغناطيس غير مطلوب.
عادة ما يتم تحديد قوة المحرك من خلال تدرج السرعة وعزم الدوران، مما يعني أن المحرك الأكثر قوة يمكنه الحفاظ على السرعة بشكل أكثر إحكامًا عند تطبيق الحمل.يتم قياس تدرج السرعة وعزم الدوران من خلال انخفاض السرعة لكل 1 مليون نيوتن متر من الحمل.تعني الأرقام الأقل والدرجات اللطيفة أن المحرك سيكون أكثر قدرة على الحفاظ على سرعته تحت الحمل.
من الممكن الحصول على محرك أكثر قوة بفضل ميزات التصميم نفسها التي تساعده أيضًا على تحقيق عزم دوران أعلى، مثل المزيد من اللفات واستخدام المواد المثالية في عملية التصنيع.وبالتالي فإن المحرك رباعي الأقطاب يكون أكثر موثوقية من المحرك ثنائي القطب من نفس الحجم.
على سبيل المثال، محرك ماكسون ذو 4 أقطاب بقطر 22 مم لديه سرعة وعزم دوران يبلغ 19.4 دورة في الدقيقة / مليون نيوتن متر، مما يعني أنه يفقد 19.4 دورة في الدقيقة فقط لكل 1 مليون نيوتن متر مطبق، في حين أن المحرك ذو القطبين ماكسون من نفس الحجم لديه سرعة وعزم دوران يبلغ 110 دورة في الدقيقة./م نم .لا تلبي جميع الشركات المصنعة للمحركات متطلبات التصميم والمواد الخاصة بـ maxon، لذلك قد يكون للعلامات التجارية البديلة للمحركات ثنائية القطب سرعة أعلى وتدرجات عزم الدوران، مما يشير إلى محرك أضعف.
تستفيد تطبيقات الفضاء الجوي من القوة المتزايدة وخفة الوزن للمحركات ذات الأربعة أقطاب.هذه السمات مطلوبة أيضًا للأدوات الكهربائية المحمولة باليد، والتي غالبًا ما تتطلب عزم دوران أكبر مما يمكن أن يوفره المحرك ثنائي القطب، ومع ذلك فهي خفيفة الوزن وصغيرة الحجم.
يعد أداء المحرك رباعي الأقطاب مهمًا أيضًا لمصنعي الروبوتات المتنقلة.يجب على الروبوتات ذات العجلات أو المجنزرة التغلب على التضاريس الوعرة والعقبات والمنحدرات الشديدة عند فحص خطوط أنابيب النفط والغاز أو البحث عن ضحايا الزلزال.توفر المحركات ذات الأربعة أقطاب عزم الدوران والطاقة اللازمين للتغلب على هذه الأحمال، مما يساعد مصنعي الروبوتات المتنقلة على بناء تصميمات مدمجة وخفيفة الوزن.
يعد الحجم الصغير، بالإضافة إلى السرعة المنخفضة وتدرجات عزم الدوران، أمرًا بالغ الأهمية أيضًا للتحكم في الآبار في صناعة النفط والغاز.بالنسبة لهذا التطبيق، فإن المحركات المدمجة ثنائية القطب ليست قوية بما يكفي والمحركات متعددة الأقطاب كبيرة جدًا بالنسبة لمساحة فحص البتات، لذلك طورت شركة Maxon محركًا رباعي الأقطاب مقاس 32 مم.
تحدث العديد من التطبيقات المناسبة للمحركات ذات 4 أقطاب في البيئات القاسية أو في الظروف التي تتطلب القدرة على العمل في درجات حرارة عالية وضغط مرتفع واهتزاز.على سبيل المثال، يمكن أن تعمل محركات التحكم في البئر عند درجات حرارة تزيد عن 200 درجة مئوية، في حين يتم وضع المحركات المثبتة في المركبات المستقلة تحت الماء (AUVs) في خزانات مضغوطة مملوءة بالزيت.بفضل ميزات التصميم الإضافية مثل الأكمام والتقنيات لتحسين تبديد الحرارة، يمكن للمحركات المدمجة ذات الأربعة أقطاب تحمل ظروف التشغيل القاسية لفترات طويلة من الوقت.
على الرغم من أن مواصفات المحرك تعتبر أساسية، إلا أنه ينبغي النظر في تصميم نظام القيادة بأكمله، بما في ذلك علبة التروس والمشفر والمحرك وأدوات التحكم، لتحسين التطبيق.بالإضافة إلى الاستشارة بشأن مواصفات المحرك، يمكن لمهندسي ماكسون أيضًا العمل مع فرق تطوير OEM لتطوير أنظمة القيادة الكاملة الخاصة بالتطبيقات.
تعد شركة maxon موردًا رائدًا للمحركات ومحركات الأقراص المؤازرة التي تعمل بالتيار المستمر ذات الدقة العالية وبدون فرش.تتراوح أحجام هذه المحركات من 4 ملم إلى 90 ملم وتتوفر بقدرة تصل إلى 500 واط.نقوم بدمج أدوات التحكم في المحرك والتروس ومحركات التيار المستمر في أنظمة قيادة ذكية عالية الدقة يمكن تخصيصها لتلبية الاحتياجات المحددة لتطبيقات عملائنا.
أفضل المقالات لعام 2022. يعرض أكبر مصنع للمعكرونة في العالم الروبوتات المتكاملة والتوزيع المستدام