การจำแนกประเภทและการใช้งานของมอเตอร์

ดังที่เราทุกคนทราบกันดีว่ามอเตอร์เป็นส่วนสำคัญของระบบส่งกำลังและการควบคุม ด้วยการพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสมัยใหม่ จุดเน้นของมอเตอร์ในการใช้งานจริงได้เริ่มเปลี่ยนจากระบบส่งกำลังแบบธรรมดาไปสู่การควบคุมที่ซับซ้อน โดยเฉพาะความเร็วและตำแหน่งของมอเตอร์ ควบคุมแรงบิดได้อย่างแม่นยำ อย่างไรก็ตาม มอเตอร์มีการออกแบบและวิธีการขับขี่ที่แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งาน เมื่อดูเผินๆ ดูเหมือนว่าการเลือกจะซับซ้อนมาก ดังนั้น เพื่อเป็นการจำแนกพื้นฐานตามการใช้เครื่องไฟฟ้าแบบหมุน ด้านล่างนี้เราจะค่อยๆ แนะนำมอเตอร์ที่เป็นตัวแทน ใช้บ่อยที่สุด และเป็นมอเตอร์ขั้นพื้นฐานที่สุดในมอเตอร์ - มอเตอร์ควบคุม มอเตอร์กำลัง และมอเตอร์สัญญาณ

ควบคุมมอเตอร์
มอเตอร์ควบคุมส่วนใหญ่จะใช้ในการควบคุมความเร็วและตำแหน่งที่แม่นยำ และใช้เป็น "แอคชูเอเตอร์" ในระบบควบคุม สามารถแบ่งออกเป็นเซอร์โวมอเตอร์, สเต็ปเปอร์มอเตอร์, มอเตอร์แรงบิด, มอเตอร์ฝืนสวิตช์, มอเตอร์ไร้แปรงถ่าน DC และอื่น ๆ
เซอร์โวมอเตอร์
เซอร์โวมอเตอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบควบคุมต่างๆ เพื่อแปลงสัญญาณแรงดันไฟฟ้าอินพุตเป็นเอาท์พุตเชิงกลบนเพลามอเตอร์ และลากส่วนประกอบที่ถูกควบคุมเพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการควบคุม โดยทั่วไป เซอร์โวมอเตอร์ต้องการความเร็วของมอเตอร์ที่จะควบคุมโดยสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ความเร็วสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องตามการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ แรงบิดสามารถควบคุมได้โดยเอาต์พุตปัจจุบันโดยคอนโทรลเลอร์ มอเตอร์จะสะท้อนกลับอย่างรวดเร็ว ปริมาตรควรน้อย และกำลังควบคุมควรน้อย เซอร์โวมอเตอร์ส่วนใหญ่จะใช้ในระบบควบคุมการเคลื่อนไหวต่างๆ โดยเฉพาะระบบเซอร์โว

เซอร์โวมอเตอร์มี DC และ AC เซอร์โวมอเตอร์รุ่นแรกสุดคือมอเตอร์กระแสตรงทั่วไป เมื่อความแม่นยำในการควบคุมไม่สูง มอเตอร์กระแสตรงทั่วไปจะถูกใช้เป็นเซอร์โวมอเตอร์ ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร เซอร์โวมอเตอร์ส่วนใหญ่หมายถึงเซอร์โวมอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวร AC หรือมอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่าน
2. สเต็ปเปอร์มอเตอร์
สเต็ปเปอร์มอเตอร์ที่เรียกว่าเป็นตัวกระตุ้นที่แปลงพัลส์ไฟฟ้าเป็นการกระจัดเชิงมุม โดยทั่วไปแล้ว เมื่อสเต็ปเปอร์ไดรเวอร์ได้รับสัญญาณพัลส์ มันจะขับเคลื่อนสเต็ปเปอร์มอเตอร์ให้หมุนมุมคงที่ในทิศทางที่ตั้งไว้ เราสามารถควบคุมการเคลื่อนที่เชิงมุมของมอเตอร์ได้โดยการควบคุมจำนวนพัลส์เพื่อให้ได้ตำแหน่งที่แม่นยำ ในเวลาเดียวกัน ความเร็วและความเร่งของมอเตอร์สามารถควบคุมได้โดยการควบคุมความถี่พัลส์เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของการควบคุมความเร็ว ในปัจจุบัน สเต็ปปิ้งมอเตอร์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ รีแอกทีฟสเต็ปปิ้งมอเตอร์ (VR), สเต็ปปิ้งมอเตอร์แม่เหล็กถาวร (PM), สเต็ปปิ้งมอเตอร์ไฮบริด (HB) และสเต็ปปิ้งมอเตอร์เฟสเดียว

ความแตกต่างระหว่างสเต็ปเปอร์มอเตอร์และมอเตอร์ธรรมดาส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบของพัลส์ไดรฟ์ คุณลักษณะนี้เองที่ทำให้สเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถใช้ร่วมกับเทคโนโลยีการควบคุมแบบดิจิทัลสมัยใหม่ได้ อย่างไรก็ตาม สเต็ปปิ้งมอเตอร์นั้นไม่ดีเท่ากับเซอร์โวมอเตอร์กระแสตรงที่ควบคุมแบบวงปิดแบบดั้งเดิม ในแง่ของความแม่นยำในการควบคุม ช่วงการเปลี่ยนแปลงความเร็ว และประสิทธิภาพที่ความเร็วต่ำ ดังนั้นจึงใช้เป็นหลักในการใช้งานที่ความต้องการความแม่นยำไม่สูงเป็นพิเศษ สเต็ปเปอร์มอเตอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการผลิตต่างๆ เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่าย ความน่าเชื่อถือสูง และต้นทุนต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านเครื่องมือกล CNC เนื่องจากสเต็ปเปอร์มอเตอร์ไม่ต้องการการแปลง A/D สัญญาณพัลส์ดิจิทัลจะถูกแปลงโดยตรงเป็นการกระจัดเชิงมุม ดังนั้นจึงถือเป็นแอคชูเอเตอร์เครื่องมือกล CNC ที่เหมาะที่สุด
นอกเหนือจากการใช้งานกับเครื่อง CNC แล้ว สเต็ปเปอร์มอเตอร์ยังสามารถใช้กับเครื่องจักรอื่นๆ ได้ เช่น มอเตอร์ในตัวป้อนอัตโนมัติ เป็นฟล็อปปี้ดิสก์ไดรฟ์อเนกประสงค์ เช่นเดียวกับในเครื่องพิมพ์และพล็อตเตอร์
นอกจากนี้สเต็ปเปอร์มอเตอร์ยังมีข้อบกพร่องหลายประการ สเต็ปเปอร์มอเตอร์สามารถทำงานได้ตามปกติที่ความเร็วต่ำเนื่องจากความถี่ในการสตาร์ทแบบไม่มีโหลดของสเต็ปเปอร์มอเตอร์ แต่ไม่สามารถสตาร์ทด้วยความเร็วสูงกว่าด้วยความเร็วที่กำหนดได้ พร้อมด้วยเสียงหอนที่คมชัด ความแม่นยำของไดรเวอร์การแบ่งย่อยของผู้ผลิตอาจแตกต่างกันอย่างมาก ยิ่งหมายเลขแผนกย่อยมากเท่าไร การควบคุมความแม่นยำก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น และสเต็ปเปอร์มอเตอร์มีการสั่นสะเทือนและเสียงรบกวนมากขึ้นเมื่อหมุนด้วยความเร็วต่ำ
3. มอเตอร์แรงบิด
มอเตอร์แรงบิดที่เรียกว่าเป็นมอเตอร์กระแสตรงแม่เหล็กถาวรแบบหลายขั้วแบน กระดองมีช่อง จำนวนสับเปลี่ยน และตัวนำแบบอนุกรมมากขึ้น เพื่อลดแรงบิดกระเพื่อมและการเต้นเป็นจังหวะของความเร็ว มอเตอร์แรงบิดมีมอเตอร์แรงบิด DC และมอเตอร์แรงบิด AC สองชนิด

ในหมู่พวกเขา มอเตอร์แรงบิดกระแสตรงมีค่ารีแอกแตนซ์การเหนี่ยวนำตัวเองเล็กน้อย ดังนั้นการตอบสนองจึงดีมาก แรงบิดเอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับกระแสอินพุต โดยไม่ขึ้นกับความเร็วและตำแหน่งของโรเตอร์ สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับโหลดด้วยความเร็วต่ำเมื่อใกล้กับสถานะล็อค หากไม่มีการลดเกียร์ ก็จะสามารถสร้างอัตราส่วนแรงบิดต่อความเฉื่อยที่สูงบนเพลาของโหลดได้ และระบบจะขจัดข้อผิดพลาดของระบบเนื่องจากการใช้เกียร์ทดลงได้
มอเตอร์แรงบิด AC สามารถแบ่งออกเป็นแบบซิงโครนัสและแบบอะซิงโครนัส ปัจจุบันมีการใช้มอเตอร์แรงบิดแบบอะซิงโครนัสแบบกรงกระรอกซึ่งมีลักษณะของความเร็วต่ำและแรงบิดขนาดใหญ่ โดยทั่วไป มอเตอร์แรงบิด AC มักใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ และหลักการทำงานและโครงสร้างการทำงานจะเหมือนกับมอเตอร์แบบอะซิงโครนัสเฟสเดียว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากโรเตอร์แบบกรงกระรอกมีความต้านทานไฟฟ้าสูง ลักษณะทางกลจึงมีความนุ่มนวล
4. สลับมอเตอร์ฝืน
มอเตอร์รีลัคแทนซ์แบบสวิตช์เป็นมอเตอร์ควบคุมความเร็วรูปแบบใหม่ โครงสร้างของมันเรียบง่ายและทนทานมาก ต้นทุนต่ำ และประสิทธิภาพการควบคุมความเร็วก็ยอดเยี่ยม เป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งของมอเตอร์ควบคุมแบบดั้งเดิมและมีศักยภาพทางการตลาดที่แข็งแกร่ง อย่างไรก็ตาม ยังมีปัญหาต่างๆ เช่น แรงบิดกระเพื่อม เสียงขณะวิ่ง และการสั่นสะเทือน ซึ่งต้องใช้เวลาพอสมควรในการเพิ่มประสิทธิภาพและปรับให้เข้ากับการใช้งานจริงในตลาด

5. มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน
มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่าน (BLDCM) ได้รับการพัฒนาโดยใช้มอเตอร์กระแสตรงแบบมีแปรงถ่าน แต่กระแสไฟขับของมันคือไฟฟ้ากระแสสลับคงที่ มอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านสามารถแบ่งออกเป็นมอเตอร์อัตราไร้แปรงถ่านและมอเตอร์แรงบิดไร้แปรงถ่าน - โดยทั่วไปแล้ว กระแสขับของมอเตอร์ไร้แปรงถ่านมีอยู่สองประเภท ประเภทหนึ่งคือคลื่นรูปสี่เหลี่ยมคางหมู (โดยทั่วไปเรียกว่า "คลื่นสี่เหลี่ยม") และอีกประเภทหนึ่งคือคลื่นไซน์ บางครั้งแบบแรกเรียกว่ามอเตอร์ไร้แปรงถ่าน DC แบบหลังเรียกว่าเซอร์โวมอเตอร์ AC และยังเป็นเซอร์โวมอเตอร์แบบ AC อีกด้วย

เพื่อลดโมเมนต์ความเฉื่อย มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านมักจะใช้โครงสร้าง "เรียว" มอเตอร์ DC แบบไร้แปรงถ่านมีน้ำหนักและปริมาตรน้อยกว่ามอเตอร์ DC แบบมีแปรงถ่านอย่างมาก และโมเมนต์ความเฉื่อยที่สอดคล้องกันสามารถลดลงได้ 40% ถึง 50% เนื่องจากการประมวลผลของวัสดุแม่เหล็กถาวร ความจุทั่วไปของมอเตอร์กระแสตรงไร้แปรงถ่านจึงต่ำกว่า 100 กิโลวัตต์
มอเตอร์มีลักษณะเชิงเส้นตรงที่ดีของลักษณะทางกลและลักษณะการปรับ ช่วงความเร็วที่กว้าง อายุการใช้งานยาวนาน การบำรุงรักษาง่ายและเสียงรบกวนต่ำ และไม่มีปัญหาต่างๆ ที่เกิดจากแปรง ดังนั้นมอเตอร์ชนิดนี้จึงมีระบบควบคุมที่ดีเยี่ยม ศักยภาพการใช้งาน