Каква е разликата между DC двигател с постоянен магнит и DC двигател с намотка?

В сферата на двигателите с постоянен ток (DC) се открояват два видни типа: постояннотокови двигатели с постоянен магнит и постояннотокови двигатели с намотка. Като доставчик на двигатели за постоянен ток, бях свидетел от първа ръка на разнообразните приложения и уникалните характеристики на тези два типа двигатели, които играят решаваща роля в различни индустрии. Разбирането на разликите между тях е от съществено значение за правилния избор в различни сценарии.

Конструкция и основни принципи

Нека започнем с конструкцията на тези два вида двигатели с постоянен ток. DC двигател с постоянен магнит, както подсказва името, използва постоянни магнити за създаване на магнитно поле в статора. Тези магнити обикновено са изработени от материали като неодим, самарий-кобалт или ферит, които могат да поддържат силно и стабилно магнитно поле без необходимост от външен източник на захранване. Роторът в постояннотоков двигател с постоянен магнит обикновено е навита арматура. Когато електрически ток преминава през намотките на котвата, около ротора се генерира магнитно поле. Взаимодействието между магнитното поле на постоянните магнити в статора и магнитното поле на ротора кара ротора да се върти.

От друга страна, DC двигател с навито поле има статор с намотки на полето вместо постоянни магнити. Тези възбудителни намотки са направени от медна жица и са свързани към източник на захранване. Чрез преминаване на електрически ток през възбуждащите намотки се създава магнитно поле в статора. Подобно на постояннотоковия двигател с постоянен магнит, когато ток се прилага към намотките на ротора (котвата), взаимодействието между магнитното поле на статора и магнитното поле на ротора кара ротора да се върти.

Експлоатационни характеристики

Скорост и въртящ момент

Една от съществените разлики между тези два типа двигатели е в характеристиките им скорост - въртящ момент. DC двигател с постоянен магнит обикновено предлага относително плоска и линейна крива скорост - въртящ момент. Това означава, че скоростта на двигателя не се променя значително при различни натоварвания. Въртящият момент е право пропорционален на тока на котвата. В резултат на това тези двигатели са много подходящи за приложения, където се изисква постоянна скорост, като например в някои прецизни машини или малки домакински уреди.

За разлика от тях, постояннотоковите двигатели с намотка имат по-голяма гъвкавост при управление на скоростта и въртящия момент. Те могат да бъдат проектирани да имат различни видове криви на скорост - въртящ момент, в зависимост от това как са свързани намотките на възбуждането. Например, в шунтово навит DC двигател (често срещан тип намотка - полеви DC двигател), намотката на възбуждането е свързана успоредно на арматурата. Тази конфигурация води до относително стабилна скорост с промени в натоварването, но също така позволява известно регулиране на скоростта чрез промяна на тока на възбуждане. Серийно навитите постояннотокови двигатели, при които намотката на възбуждането е свързана последователно с арматурата, имат висок начален въртящ момент и скорост, която намалява значително с увеличаване на натоварването. Това ги прави идеални за приложения като електрически влакове и подемници, където е необходима висока стартова мощност.

Ефективност

Ефективността е друг важен фактор, който трябва да имате предвид. DC двигателите с постоянен магнит често са по-ефективни от DC двигателите с навито поле, особено в малки до средни приложения. Тъй като те не изискват енергия за създаване на магнитното поле на статора, има по-малко загуби на мощност под формата на топлина, генерирана в намотките на полето. Това ги прави по-енергийно ефективни и подходящи за устройства, захранвани с батерии, като електрически превозни средства и преносими инструменти.

Двигателите с постоянен ток с навито поле обаче могат да бъдат по-ефективни в широкомащабни промишлени приложения, където способността за контролиране на тока на възбуждане позволява по-добро оптимизиране на работата на двигателя при различни работни условия. Например, в някои индустриални процеси, където натоварването варира значително, DC двигател с намотка на полето може да бъде настроен да работи в по-ефективна точка чрез промяна на тока на възбуждане.

Цена и поддръжка

цена

Цената на тези два вида двигатели с постоянен ток също се различава. DC двигателите с постоянен магнит обикновено са по-скъпи за производство, особено когато се използват високоефективни постоянни магнити като неодимови. Цената на тези магнити може да бъде относително висока, което се отразява в цената на двигателя. Въпреки това, за малки приложения, където цената не е единственият определящ фактор и се изисква висока ефективност и компактен размер, по-високата цена може да бъде приемлива.

Двигателите с постоянен ток с намотка, от друга страна, често са по-рентабилни при широкомащабно производство. Материалите, използвани за възбуждащите намотки, са сравнително евтини, а производственият процес е добре установен. Това ги прави популярен избор за големи индустриални двигатели.

Поддръжка

Изискванията за поддръжка също са различни. DC двигателите с постоянен магнит имат по-малко движещи се части и няма нужда да поддържат намотките на възбуждането. Това обикновено води до по-ниски разходи за поддръжка и по-дълъг експлоатационен живот. Постоянните магнити обаче могат да загубят своя магнетизъм с течение на времето поради фактори като високи температури или силни външни магнитни полета, което може да наложи смяната на магнитите.

DC двигателите с намотка на полето се нуждаят от редовна поддръжка на намотките на възбуждането. Намотките могат да бъдат повредени от прегряване или късо съединение и трябва периодично да се проверяват и ремонтират. Освен това четките в постояннотоковия двигател с четка и постоянен магнит (както и в двигателите с постоянен магнит с четка) трябва да се сменят редовно, тъй като се износват по време на работа.

Приложения

Всеки тип мотор има своя собствена ниша по отношение на приложенията. DC двигателите с постоянен магнит се използват широко в потребителската електроника, като твърди дискове, DVD плейъри и електрически четки за зъби. Техният компактен размер, висока ефективност и стабилна скорост ги правят идеални за тези приложения. Те също се използват често в малки електрически превозни средства, като скутери и електрически велосипеди, и в някои приложения на роботиката. Можете да разгледате нашите36V безчетков постояннотоков двигателза някои опции за двигатели с постоянен магнит с висока производителност.

Двигателите с постоянен ток с намотка са по-разпространени в индустриалните приложения. Тяхната способност да се справят с висока мощност и да осигурят висок начален въртящ момент ги прави подходящи за тежки машини, като кранове, конвейери и валцоващи мелници. Те се използват и в някои системи за производство на електроенергия и в системи за електрическа тяга, като например във влаковете на метрото. За по-малка рана - полеви DC моторни нужди, нашите24V полиран DC електрически моторпредлага надеждно решение.

Мощност и размер

Що се отнася до номиналната мощност, постояннотоковите двигатели с навито поле обикновено могат да се справят с много по-високи нива на мощност в сравнение с постоянните магнитни постояннотокови двигатели. Това е така, защото магнитното поле в DC двигател с навито поле може да се увеличи чрез увеличаване на тока през намотките на възбуждането, което позволява по-голямо производство на въртящ момент. В големите промишлени приложения, където се изискват двигатели с голяма мощност, често предпочитаният избор са постояннотокови двигатели с намотка.
По отношение на размера, постояннотоковите двигатели с постоянен магнит са по-компактни. Тъй като не се нуждаят от големи възбуждащи намотки, те могат да бъдат проектирани да бъдат по-малки и по-леки, което ги прави подходящи за приложения, където пространството е ограничено. Например, при малки дронове или преносими медицински устройства, малкият размер на постояннотоковите двигатели с постоянен магнит е значително предимство. Ако търсите мощен, но сравнително малък двигател, нашиятбезчетков DC мотор 450Wможе да отговори на вашите изисквания.

Заключение

В заключение, изборът между постояннотоков двигател с постоянен магнит и постояннотоков двигател с навито поле зависи от различни фактори, включително специфичните изисквания за приложение, съображения за цена, нужди от ефективност и възможности за поддръжка. Като доставчик на двигатели за постоянен ток, ние разбираме важността на тези фактори и се ангажираме да предоставим на нашите клиенти правилните решения за двигатели. Независимо дали имате нужда от компактен и ефективен постояннотоков двигател с постоянен магнит или високомощен постояннотоков двигател с намотка, ние можем да предложим широка гама от продукти, които да отговорят на вашите нужди. Ако се интересувате от нашите двигатели с постоянен ток или искате да обсъдите специфичните си изисквания, моля не се колебайте да се свържете с нас за допълнителни подробности и обсъждане на поръчката.

Референции

• Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Електрически машини (6-то издание). Макгроу - Хил.
• Чапман, SJ (2012). Основи на електрическите машини (5-то издание). Макгроу - Хил.