Электрический двигатель

Анимация, показывающая работу щеточного электродвигателя постоянного тока.

Электродвигатель является электрической машиной , которая преобразует электрическую энергию в механическую энергию . Большинство электродвигателей работают за счет взаимодействия между магнитным полем электродвигателя и электрическим током в проволочной обмотке для создания силы в виде крутящего момента, приложенного к валу электродвигателя. Электродвигатели могут питаться от источников постоянного тока (DC), таких как батареи, автомобили или выпрямители , или от источников переменного тока (AC), таких как электросеть, инверторы или электрические генераторы. AnЭлектрический генератор механически идентичен электродвигателю, но работает с обратным потоком мощности, преобразуя механическую энергию в электрическую.

Электродвигатели можно классифицировать по таким критериям, как тип источника питания, внутренняя конструкция, применение и тип выходного движения. В дополнение к типам переменного и постоянного тока двигатели могут быть щеточными или бесщеточными , могут иметь различную фазу (см. Однофазные , двухфазные или трехфазные ) и могут иметь воздушное или жидкостное охлаждение. Двигатели общего назначения стандартных размеров и характеристик обеспечивают удобную механическую мощность для промышленного использования. Самые большие электродвигатели используются для движения судов, сжатия трубопроводов и гидроаккумуляции.приложения с рейтингом до 100 мегаватт. Электродвигатели используются в промышленных вентиляторах, нагнетателях и насосах, станках, бытовых приборах, электроинструментах и ​​дисковых накопителях. Маленькие моторы можно найти в электрических часах.

В некоторых применениях, таких как рекуперативного торможения с тяговых двигателей , электродвигатели могут быть использованы в качестве обратного генераторов для восстановления энергии , которые могли бы в противном случае теряется в виде тепла и трения.

Электродвигатели создают линейную или вращательную силу ( крутящий момент ), предназначенную для приведения в движение некоторого внешнего механизма, такого как вентилятор или лифт. Электродвигатель обычно предназначен для непрерывного вращения или для линейного перемещения на значительное расстояние по сравнению с его размером. Магнитные соленоидысоздают значительную механическую силу, но на рабочем расстоянии, сопоставимом с их размером. Преобразователи, такие как громкоговорители и микрофоны, преобразуют электрический ток и механическую силу для воспроизведения таких сигналов, как речь. По сравнению с обычными двигателями внутреннего сгорания (ДВС) электродвигатели легче, физически меньше, обеспечивают большую выходную мощность, механически проще и дешевле в сборке, при этом обеспечивая мгновенный и постоянный крутящий момент на любой скорости, с большей отзывчивостью, более высокой общей эффективностью, и меньшее тепловыделение. Однако электродвигатели не так удобны или распространены, как ДВС в мобильных приложениях (например, в автомобилях и автобусах), поскольку для них требуется большая и дорогая батарея, в то время как ДВС требуют относительно небольшого топливного бака.

История [ править ]

Ранние моторы [ править ]

Первые электродвигатели были простыми электростатическими устройствами, описанными в экспериментах шотландского монаха Эндрю Гордона и американского экспериментатора Бенджамина Франклина в 1740-х годах. ^{[2] [3]} Теоретический принцип, лежащий в основе них, закон Кулона , был открыт, но не опубликован, Генри Кавендишем в 1771 году. Этот закон был независимо открыт Шарлем-Огюстеном де Кулоном в 1785 году, который опубликовал его, так что теперь он известен с его именем. ^[4] Изобретение электрохимической батареи Алессандро Вольта в 1799 г. ^[5]сделало возможным производство постоянных электрических токов. После открытия Гансом Кристианом Эрстедом в 1820 году взаимодействия между таким током и магнитным полем, а именно электромагнитного взаимодействия , вскоре был достигнут большой прогресс. Андре-Мари Амперу потребовалось всего несколько недель, чтобы разработать первую формулировку электромагнитного взаимодействия и представить силовой закон Ампера , описывающий возникновение механической силы при взаимодействии электрического тока и магнитного поля. ^[6] Первая демонстрация эффекта с вращательным движением была дана Майклом Фарадеем в 1821 году. Свободно висящий провод был погружен в бассейн с ртутью, на котором находилсябыл размещен постоянный магнит (ПМ) . Когда через провод пропускался ток, он вращался вокруг магнита, показывая, что ток вызывает близкое круговое магнитное поле вокруг провода. ^[7] Этот двигатель часто демонстрируют в физических экспериментах, заменяя (токсичную) ртуть рассолом . Колесо Барлоу было ранним усовершенствованием этой демонстрации Фарадея, хотя эти и подобные униполярные двигатели оставались непригодными для практического применения до конца века.

В 1827 году венгерский физик Аньош Едлик начал эксперименты с электромагнитными катушками . После того, как Джедлик решил технические проблемы непрерывного вращения с изобретением коммутатора , он назвал свои первые устройства «электромагнитными самовращающимися роторами». Хотя они использовались только для обучения, в 1828 году Джедлик продемонстрировал первое устройство, содержащее три основных компонента практических двигателей постоянного тока: статор , ротор и коммутатор. В устройстве не использовались постоянные магниты, так как магнитные поля как стационарных, так и вращающихся компонентов создавались исключительно токами, протекающими через их обмотки. ^{[9] [10][11] [12] [13] [14] [15]}

Двигатели постоянного тока [ править ]

Первый коммутаторный электродвигатель постоянного тока, способный вращать механизмы, был изобретен британским ученым Уильямом Стердженом в 1832 году. ^[16] Следуя работе Стерджена, американский изобретатель Томас Давенпорт построил электродвигатель постоянного тока коммутаторного типа , который он запатентовал в 1837 году. Двигатели работали со скоростью до 600 оборотов в минуту и ​​приводили в действие станки и печатный станок. ^[17] Из-за высокой стоимости энергии первичной батареи двигатели были коммерчески неудачными и обанкротились Davenport. Несколько изобретателей последовали за Sturgeon в разработке двигателей постоянного тока, но все столкнулись с одними и теми же проблемами стоимости батарей. Как нет распределения электроэнергииСистема была доступна в то время, практического коммерческого рынка для этих двигателей не существовало. ^[18]

После многих других более или менее успешных попыток с относительно слабым вращающимся и возвратно-поступательным устройством прусско-русский Мориц фон Якоби в мае 1834 года создал первый настоящий вращающийся электродвигатель. Он развил замечательную механическую выходную мощность. Его мотор установил мировой рекорд, который Якоби улучшил четыре года спустя, в сентябре 1838 года. ^[19] Его второй мотор был достаточно мощным, чтобы переправить лодку с 14 людьми через широкую реку. Также в 1839/40 году другим разработчикам удалось создать двигатели с аналогичными, а затем и более высокими характеристиками.

В 1855 году Джедлик построил устройство, основанное на принципах, аналогичных тем, которые использовались в его электромагнитных роторных двигателях, которое было способно выполнять полезную работу. ^{[9] [15]} В том же году он построил модель электромобиля . ^[20]

Главный поворотный момент наступил в 1864 году, когда Антонио Пачинотти впервые описал кольцевой якорь (хотя изначально он был задуман как генератор постоянного тока, то есть динамо-машина). ^[6] Он имел симметрично сгруппированные катушки, замкнутые друг на друга и подключенные к стержням коммутатора, щетки которого подавали практически не флуктуирующий ток. ^{[21] [22]} Первые коммерчески успешные двигатели постоянного тока последовали за разработками Зеноба Грамма, который в 1871 году заново изобрел конструкцию Пачинотти и принял некоторые решения Вернера Сименса .

Выгода для машин постоянного тока появилась благодаря открытию обратимости электрической машины, о которой Сименс объявил в 1867 году и которую наблюдал Пачинотти в 1869 году. ^[6] Грамм случайно продемонстрировал это на Всемирной выставке в Вене 1873 года , когда он подключили два таких устройства постоянного тока на расстоянии до 2 км друг от друга, используя одно из них в качестве генератора, а другое - в качестве двигателя. ^[23]

Барабанный ротор был представлен Фридрихом фон Хефнер-Альтенеком из Siemens & Halske для замены кольцевой арматуры Пачинотти в 1872 году, что повысило эффективность машины. ^[6] Пластинчатый ротор был представлен компанией Siemens & Halske в следующем году, что позволило снизить потери в стали и повысить наведенное напряжение. В 1880 году Йонас Венстрём снабдил ротор пазами для размещения обмотки, что еще больше повысило эффективность.

В 1886 году Фрэнк Джулиан Спраг изобрел первый практический двигатель постоянного тока, неискрящее устройство, которое поддерживало относительно постоянную скорость при переменных нагрузках. Другие электрические изобретения Sprague примерно в это время значительно улучшили распределение электроэнергии в сети (предыдущая работа была проделана, когда использовалась Томасом Эдисоном ), позволили вернуть энергию от электродвигателей в электрическую сеть, обеспечив ее распределение между тележками через воздушные провода и опору троллейбуса. и предоставил системы управления электрическими операциями. Это позволило Спрэгу использовать электродвигатели для изобретения первой системы электрических тележек в 1887–88 годах в Ричмонде, штат Вирджиния., электрический лифт и система управления в 1892 году и электрическое метро с вагонами с автономным питанием и централизованным управлением. Последние были впервые установлены в 1892 году в Чикаго на южной стороне надземной железной дороги , где они стали широко известны как « L ». Двигатель Спрэга и связанные с ним изобретения привели к взрывному росту интереса к электродвигателям для промышленности. Разработка электродвигателей приемлемого КПД была отложена на несколько десятилетий из-за непонимания чрезвычайной важности воздушного зазора между ротором и статором. Эффективные конструкции имеют сравнительно небольшой воздушный зазор. ^{[24] [а]}Двигатель Сент-Луиса, долгое время использовавшийся в классах для иллюстрации принципов работы двигателя, крайне неэффективен по той же причине, а также не похож на современный двигатель. ^[25]

Электродвигатели произвели революцию в отрасли. Промышленные процессы больше не ограничивались передачей энергии с использованием линейных валов, ремней, сжатого воздуха или гидравлического давления. Вместо этого каждая машина может быть оснащена собственным источником питания, обеспечивающим простое управление в месте использования и повышающим эффективность передачи энергии. Электродвигатели, применяемые в сельском хозяйстве, лишили силы мускулов человека и животных при выполнении таких задач, как обработка зерна или перекачка воды. Использование электродвигателей в быту (например, в стиральных машинах, посудомоечных машинах, вентиляторах, кондиционерах и холодильниках (замена ледяных ящиков )) сократило объем тяжелого домашнего труда и сделало возможными более высокие стандарты удобства, комфорта и безопасности. Сегодня электродвигатели потребляют более половины электроэнергии, производимой в США. ^[26]

Двигатели переменного тока [ править ]

В 1824 году французский физик Франсуа Араго сформулировал существование вращающихся магнитных полей , названных вращениями Араго , которые, вручную включая и выключая переключатели, Вальтер Бейли продемонстрировал в 1879 году как фактически первый примитивный асинхронный двигатель . ^{[27] [28] [29] [30]} В 1880-х годах многие изобретатели пытались разработать работоспособные двигатели переменного тока ^[31], потому что преимущества переменного тока в передаче высокого напряжения на большие расстояния были компенсированы невозможностью работы двигателей от переменного тока.

Первый асинхронный двигатель переменного тока без коммутатора был изобретен Галилео Феррарисом в 1885 году. Феррарис смог улучшить свою первую конструкцию, выполнив более продвинутые установки в 1886 году. ^[32] В 1888 году Королевская академия наук Турина опубликовала исследование Феррариса, в котором подробно описывались его характеристики. основы работы двигателя, заключив в то время, что «устройство, основанное на этом принципе, не могло иметь никакого коммерческого значения в качестве двигателя». ^{[30] [33] [34] [35] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42] [43] [44] [ чрезмерное цитирование ] »}

Возможное промышленное развитие было предвидено Никола Тесла , который независимо изобрел свой асинхронный двигатель в 1887 году и получил патент в мае 1888 года. В том же году Тесла представил AIEE свою статью «Новая система для двигателей и трансформаторов переменного тока», в которой были описаны три запатентованных Типы двухфазных четырехполюсных двигателей: один с четырехполюсным ротором, образующим несамозапускающийся реактивный двигатель , другой с фазным ротором, образующим самозапускающийся асинхронный двигатель , а третий - истинный синхронный двигатель с отдельным подача возбужденного постоянного тока на обмотку ротора. Однако в одном из патентов, поданных Теслой в 1887 году, также был описан асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.Джордж Вестингауз , который уже приобрел права на Ferrari (1000 долларов США), быстро купил патенты Tesla (60 000 долларов США плюс 2,50 доллара США за проданную мощность, выплачиваемую до 1897 года) ^[32], нанял Теслу для разработки своих двигателей и поручил CF Скотту помочь. Тесла; однако в 1889 году Тесла ушел для других занятий. ^{[30] [38] [41] [42] [43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50] [51] [ 52] [ чрезмерные цитаты ]} Асинхронный двигатель переменного тока с постоянной скоростью не подходит для уличных автомобилей, ^[31]но инженеры Westinghouse успешно адаптировали его для работы на горнодобывающих предприятиях в Теллуриде, штат Колорадо, в 1891 году. ^{[53] [54] [55]} Westinghouse создал свой первый практический асинхронный двигатель в 1892 году и разработал линейку многофазных асинхронных двигателей на 60 Гц в 1893 году, но эти ранние двигатели Westinghouse были двухфазными двигателями с обмотанными роторами. Позднее Б.Г. Ламме разработал ротор намотки с вращающимся стержнем. ^[45]

Стойкий в своем продвижении трехфазной разработки, Михаил Доливо-Добровольский в 1889 году изобрел трехфазный асинхронный двигатель обоих типов с клетчатым ротором и ротором с пусковым реостатом, а также трехлепестковый трансформатор в 1890 году. между AEG и Maschinenfabrik Oerlikon Доливо-Добровольски и Чарльз Юджин Ланселот Браун разработали более крупные модели, а именно беличью клетку мощностью 20 л.с. и ротор с фазовой головкой 100 л.с. с пусковым реостатом. Это были первые трехфазные асинхронные двигатели, пригодные для практической эксплуатации. ^[32]С 1889 года Венстрём начал аналогичные разработки трехфазных машин. На Международной электротехнической выставке во Франкфурте 1891 года была успешно представлена ​​первая трехфазная система для больших расстояний. Он был рассчитан на напряжение 15 кВ и простирался на 175 км от водопада Лауффен на реке Неккар. Электростанция Lauffen включала генератор переменного тока мощностью 240 кВт, 86 В, 40 Гц и повышающий трансформатор, а на выставке понижающий трансформатор питал трехфазный асинхронный двигатель мощностью 100 л.с., который приводил в действие искусственный водопад, что представляет собой передачу оригинала источник питания. ^[32] Трехфазная индукция теперь используется в подавляющем большинстве коммерческих приложений. ^{[56] [57]} Михаил Доливо-Добровольскийутверждал, что двигатель Теслы был непрактичным из-за двухфазных пульсаций, которые побудили его упорствовать в своей трехфазной работе. ^[58]

Компания General Electric начала разрабатывать трехфазные асинхронные двигатели в 1891 году. ^[45] К 1896 году General Electric и Westinghouse подписали соглашение о перекрестном лицензировании на конструкцию ротора со стержневой обмоткой, позже названного ротором с короткозамкнутым ротором . ^[45] Усовершенствования асинхронного двигателя, проистекающие из этих изобретений и инноваций, были таковы, что асинхронный двигатель мощностью 100 лошадиных сил в настоящее время имеет те же установочные размеры, что и двигатель мощностью 7,5 лошадиных сил в 1897 году. ^[45]

Компоненты [ править ]

Ротор [ править ]

В электродвигателе движущейся частью является ротор, который вращает вал для передачи механической энергии. В ротор обычно проложены проводники, по которым проходят токи, которые взаимодействуют с магнитным полем статора, создавая силы, вращающие вал. В качестве альтернативы некоторые роторы несут постоянные магниты, а статор удерживает проводники.

Подшипники [ править ]

Ротор поддерживается подшипниками , которые позволяют ротору вращаться вокруг своей оси. Подшипники, в свою очередь, поддерживаются корпусом двигателя. Вал двигателя проходит через подшипники за пределы двигателя, где действует нагрузка. Поскольку силы нагрузки действуют за пределы самого внешнего подшипника, говорят, что нагрузка является выступающей . ^[59]

Статор [ править ]

Статор - это неподвижная часть электромагнитной цепи двигателя и обычно состоит из обмоток или постоянных магнитов. Сердечник статора состоит из множества тонких металлических листов, называемых пластинами. Ламинирование используется для уменьшения потерь энергии, которые могут возникнуть при использовании твердого сердечника. Двигатели со смолой, используемые в стиральных машинах и кондиционерах, используют демпфирующие свойства смолы (пластика) для снижения шума и вибрации. Эти двигатели полностью покрывают статор пластиком . ^[60]

Воздушный зазор [ править ]

Расстояние между ротором и статором называется воздушным зазором. Воздушный зазор имеет важное значение и, как правило, минимально возможный, поскольку большой зазор оказывает сильное отрицательное влияние на производительность. Это основной источник низкого коэффициента мощности, с которым работают двигатели. Ток намагничивания увеличивается с увеличением воздушного зазора. По этой причине воздушный зазор должен быть минимальным. Очень маленькие зазоры могут создавать механические проблемы в дополнение к шуму и потерям.

Обмотки [ править ]

Обмотки - это провода, уложенные в катушки , обычно намотанные вокруг многослойного магнитного сердечника из мягкого железа, чтобы образовывать магнитные полюса при подаче тока.

Электрические машины бывают двух основных конфигураций полюсов магнитного поля: явнополюсных и несоциальных . В явнополюсной машине магнитное поле полюса создается обмоткой, намотанной вокруг полюса под лицевой стороной полюса. В машине с несоциальными полюсами , с распределенным полем или с круглым ротором обмотка распределяется по пазам на поверхности полюсов. ^[61] затененной-полюсный двигатель имеет обмотку вокруг части полюса , что задержки фазы магнитного поля для этого полюса.

У некоторых двигателей есть проводники, которые состоят из более толстого металла, такого как стержни или листы металла, обычно меди , или алюминия . Обычно они питаются от электромагнитной индукции .

Коммутатор [ править ]

Коммутатор представляет собой механизм , используемый для переключения на вход большинства машин постоянного тока и переменного тока некоторых машин. Он состоит из сегментов контактных колец, изолированных друг от друга и от вала. Ток якоря двигателя подается через неподвижные щетки, находящиеся в контакте с вращающимся коммутатором, что вызывает требуемое изменение направления тока и подает мощность на машину оптимальным образом, когда ротор вращается от полюса к полюсу. ^{[62] [63]} В отсутствие такого реверсирования тока двигатель остановился бы. В свете усовершенствованных технологий в области электронного контроллера, управления без датчиков, асинхронного двигателя и двигателя с постоянными магнитами, индукции с внешней коммутацией иДвигатели с постоянными магнитами вытесняют двигатели с электромеханической коммутацией.

Электропитание и управление двигателем [ править ]

Электропитание [ править ]

Электродвигатель постоянного тока обычно получает питание через контактный коллектор, как описано выше. Коммутация электродвигателей переменного тока может быть достигнута с использованием контактного кольца или внешней коммутации, может быть с фиксированной или регулируемой скоростью, а также может быть синхронным или асинхронным. Универсальные двигатели могут работать как от переменного, так и от постоянного тока.

Управление двигателем [ править ]

Двигатели постоянного тока могут работать с переменной скоростью, регулируя напряжение постоянного тока, подаваемое на клеммы, или используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ).

Электродвигатели переменного тока, работающие с фиксированной скоростью, обычно получают питание напрямую от сети или через устройства плавного пуска двигателя .

Электродвигатели переменного тока, работающие с регулируемой скоростью, питаются от различных мощных инверторов , частотно-регулируемых приводов или электронных коммутаторов.

Термин «электронный коммутатор» обычно ассоциируется с автономными бесщеточными двигателями постоянного тока и реактивными реактивными двигателями .

Основные категории [ править ]

Электродвигатели работают на трех различных физических принципах: магнетизм , электростатика и пьезоэлектричество .

В магнитных двигателях магнитные поля образуются как в роторе, так и в статоре. Продукт между этими двумя полями вызывает силу и, следовательно, крутящий момент на валу двигателя. Одно или оба из этих полей должны изменяться при вращении двигателя. Это делается путем включения и выключения шестов в нужное время или изменения силы шеста.

Основными типами двигателей являются двигатели постоянного и переменного тока ^[64], причем первые все чаще вытесняются вторыми. ^{[ необходима цитата ]}

Электродвигатели переменного тока бывают асинхронными или синхронными. ^[65]

После запуска синхронный двигатель требует синхронизма с синхронной скоростью движущегося магнитного поля для всех нормальных условий крутящего момента.

В синхронных машинах магнитное поле должно создаваться средствами, отличными от индукции, такими как отдельно возбужденные обмотки или постоянные магниты.

Двигатель дробно-сильный мотор либо имеет рейтинг ниже примерно 1 лошадиных сил (0,746 кВт), или изготавливается с размером стандартного кадра меньше , чем стандартный 1 л.с. двигателя. Многие бытовые и промышленные двигатели относятся к классу малой мощности.

Примечания:

1. Вращение не зависит от частоты переменного напряжения.
2. Вращение равно синхронной скорости (скорость двигателя-статора-поля).
3. В SCIM вращение с фиксированной скоростью равно синхронной скорости, за исключением скорости скольжения.
4. В системах с нескользящей рекуперацией энергии WRIM обычно используется для запуска двигателя, но может использоваться для изменения скорости нагрузки.
5. Работа с переменной скоростью.
6. В то время как приводы с асинхронными и синхронными двигателями обычно имеют шестиступенчатый или синусоидальный выход, приводы с BLDC обычно имеют форму сигнала трапециевидного тока; Однако поведение как синусоидальных, так и трапецеидальных машин с постоянным магнитом идентично с точки зрения их фундаментальных аспектов. ^[73]
7. При работе с регулируемой скоростью WRIM используется в системах рекуперации энергии скольжения и в индукционных машинах с двойным питанием.
8. Обмотка клетки - это короткозамкнутый короткозамкнутый ротор с короткозамкнутым ротором, витая обмотка подключена снаружи через контактные кольца.
9. В основном однофазные, некоторые - трехфазные.

Сокращения:

• BLAC - Бесщеточный AC
• BLDC - Бесщеточный DC
• BLDM - Бесщеточный двигатель постоянного тока
• EC - Электронный коммутатор
• PM - Постоянный магнит
• IPMSM - Внутренний синхронный двигатель с постоянными магнитами
• PMSM - Синхронный двигатель с постоянными магнитами
• SPMSM - синхронный двигатель с поверхностным постоянным магнитом
• SCIM - Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
• SRM - Импульсный реактивный двигатель
• SyRM - Синхронный реактивный двигатель
• VFD - частотно-регулируемый привод
• WRIM - Асинхронный двигатель с фазным ротором
• WRSM - Синхронный двигатель с фазным ротором
• LRA - ток заторможенного ротора: ток, который вы можете ожидать в пусковых условиях при подаче полного напряжения. Это происходит мгновенно при запуске.
• RLA - Номинальный ток нагрузки: максимальный ток, который двигатель должен потреблять при любых условиях эксплуатации. Часто ошибочно называют током рабочей нагрузки, что заставляет людей ошибочно полагать, что двигатель всегда должен тянуть этот ток.
• FLA - ток полной нагрузки: изменен в 1976 году на «RLA - ток номинальной нагрузки».

Самокоммутируемый двигатель [ править ]

Матовый двигатель постоянного тока [ править ]

По определению, все двигатели постоянного тока с автоматической коммутацией работают от электроэнергии постоянного тока. Большинство двигателей постоянного тока представляют собой типы небольших постоянных магнитов (PM). Они содержат щеточную внутреннюю механическую коммутацию для реверсирования тока обмоток двигателя синхронно с вращением. ^[74]

Двигатель постоянного тока с электрическим возбуждением [ править ]

Коммутируемый двигатель постоянного тока имеет набор вращающихся обмоток, намотанных на якорь, установленный на вращающемся валу. На валу также находится коммутатор - долговечный поворотный электрический переключатель, который периодически меняет направление тока в обмотках ротора по мере вращения вала. Таким образом, через вращающиеся обмотки каждого щеточного двигателя постоянного тока протекает переменный ток. Ток протекает через одну или несколько пар щеток, установленных на коммутаторе; щетки подключают внешний источник электроэнергии к вращающемуся якорю.

Вращающийся якорь состоит из одной или нескольких катушек проволоки, намотанных на ламинированный магнитно «мягкий» ферромагнитный сердечник. Ток от щеток протекает через коммутатор и одну обмотку якоря, что делает его временным магнитом ( электромагнит). Магнитное поле, создаваемое якорем, взаимодействует со стационарным магнитным полем, создаваемым либо PM, либо другой обмоткой (катушкой возбуждения), являющейся частью корпуса двигателя. Сила между двумя магнитными полями приводит к вращению вала двигателя. Коммутатор переключает питание на катушки по мере вращения ротора, предотвращая полное совпадение магнитных полюсов ротора с магнитными полюсами поля статора, так что ротор никогда не останавливается (как это делает стрелка компаса), а скорее продолжает вращаться. пока подано питание.

Многие ограничения классического коллекторного двигателя постоянного тока связаны с необходимостью прижимания щеток к коммутатору. Это создает трение. Искры создаются щетками, замыкая и размыкая цепи через катушки ротора, когда щетки пересекают изолирующие промежутки между секциями коллектора. В зависимости от конструкции коммутатора, это может включать в себя замыкание щеток между соседними секциями - и, следовательно, концами катушки - на мгновение при пересечении зазоров. Кроме того, индуктивность катушек ротора вызывает повышение напряжения на каждой при размыкании цепи, что увеличивает искрение щеток. Это искрение ограничивает максимальную скорость машины, так как слишком быстрое искрение приведет к перегреву, разрушению или даже расплавлению коллектора. Плотность тока на единицу площади щеток в сочетании с ихудельное сопротивление , ограничивает мощность двигателя. Замыкание и размыкание электрического контакта также вызывает электрический шум ; искрение порождает радиопомехи . Щетки со временем изнашиваются и требуют замены, а сам коммутатор подлежит износу и техническому обслуживанию (на более крупных двигателях) или замене (на небольших двигателях). Сборка коммутатора на большом двигателе - дорогостоящий элемент, требующий точной сборки многих деталей. В небольших двигателях коммутатор обычно постоянно встроен в ротор, поэтому для его замены обычно требуется замена всего ротора.

Хотя большинство коммутаторов имеют цилиндрическую форму, некоторые из них представляют собой плоские диски, состоящие из нескольких сегментов (как правило, не менее трех), установленных на изоляторе.

Большие щетки желательны для большей площади контакта щеток, чтобы максимизировать мощность двигателя, но маленькие щетки желательны для малой массы, чтобы максимизировать скорость, с которой может работать двигатель, без чрезмерного подпрыгивания щеток и искрения. (Маленькие щетки также желательны для более низкой стоимости.) Более жесткие щеточные пружины также могут использоваться для того, чтобы заставить щетки определенной массы работать с более высокой скоростью, но за счет больших потерь на трение (более низкая эффективность) и ускоренного износа щеток и коллектора. Следовательно, конструкция щетки двигателя постоянного тока предполагает компромисс между выходной мощностью, скоростью и эффективностью / износом.

Машины постоянного тока определяются следующим образом: ^[75]

• Цепь якоря - обмотка, по которой передается ток нагрузки, например, неподвижная или вращающаяся часть двигателя или генератора.
• Цепь возбуждения - набор обмоток, создающих магнитное поле, так что электромагнитная индукция может иметь место в электрических машинах.
• Коммутация: механический метод, с помощью которого может быть достигнуто выпрямление или из которого может быть получен постоянный ток в машинах постоянного тока.

Есть пять типов щеточных двигателей постоянного тока:

• Двигатель постоянного тока с параллельной обмоткой
• Двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой
• Составной двигатель постоянного тока (две конфигурации):
  • Накопительное соединение
  • Дифференциально сложный
• Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами (не показан)
• Отдельно возбужден (не показан).

Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами [ править ]

Двигатель с постоянными магнитами (постоянными магнитами) не имеет обмотки возбуждения на раме статора, а вместо этого полагается на магнитные поля, которые создают магнитное поле, с которым поле ротора взаимодействует для создания крутящего момента. Компенсирующие обмотки, включенные последовательно с якорем, могут использоваться на больших двигателях для улучшения коммутации под нагрузкой. Поскольку это поле является фиксированным, его нельзя настроить для управления скоростью. Поля с постоянными магнитами (статоры) удобны в миниатюрных двигателях, чтобы исключить потребление энергии обмоткой возбуждения. Большинство более крупных двигателей постоянного тока относятся к типу "динамо", которые имеют обмотки статора. Исторически сложилось так, что PM нельзя было заставить сохранять высокий магнитный поток, если они были разобраны; обмотки возбуждения были более практичными для получения необходимого количества магнитного потока. Однако большие PM являются дорогостоящими, опасными и сложными в сборке; это благоприятствует намотанным полям для больших машин.

Чтобы минимизировать общий вес и размер, в миниатюрных двигателях с постоянными магнитами могут использоваться высокоэнергетические магниты, сделанные из неодима или других стратегических элементов; большинство из них - сплав неодим-железо-бор. Благодаря своей более высокой плотности потока электрические машины с высокоэнергетическими ФЭУ по крайней мере конкурентоспособны со всеми оптимально спроектированными синхронными и индукционными электрическими машинами с однополярным питанием . Миниатюрные двигатели напоминают структуру на иллюстрации, за исключением того, что у них есть по крайней мере три полюса ротора (для обеспечения запуска, независимо от положения ротора), а их внешний корпус представляет собой стальную трубку, которая магнитно связывает внешние части изогнутых магнитов поля.

Электродвигатель с электронным коммутатором (EC) [ править ]

Бесщеточный двигатель постоянного тока [ править ]

Некоторые проблемы щеточного двигателя постоянного тока устранены в конструкции BLDC. В этом двигателе механический «вращающийся переключатель» или коммутатор заменен внешним электронным переключателем, синхронизированным с положением ротора. Двигатели BLDC обычно имеют КПД 85–90% или более. Сообщается о КПД двигателя BLDC до 96,5% ^[76], тогда как электродвигатели постоянного тока с щеткой обычно имеют КПД 75–80%.

Характерная форма сигнала трапециевидной противодвижущей силы (CEMF) двигателя BLDC частично обусловлена ​​равномерным распределением обмоток статора, а частично размещением постоянных магнитов ротора. Также известные как электродвигатели постоянного тока с электронной коммутацией или двигатели постоянного тока наизнанку, обмотки статора трапециевидных двигателей с BLDC могут быть однофазными, двухфазными или трехфазными и использовать датчики на эффекте Холла, установленные на их обмотках для определения положения ротора и недорогие закрытые. -контурное управление электронным коммутатором.

Двигатели BLDC обычно используются там, где необходимо точное управление скоростью, например, в дисководах компьютеров или в кассетных видеомагнитофонах, в шпинделях в приводах компакт-дисков, компакт-дисков (и т. Д.), А также в механизмах офисных продуктов, таких как вентиляторы, лазерные принтеры и т. Д. копировальные аппараты. У них есть несколько преимуществ перед обычными моторами:

• По сравнению с вентиляторами переменного тока, использующими двигатели с экранированными полюсами, они очень эффективны и работают намного холоднее, чем эквивалентные двигатели переменного тока. Эта холодная операция приводит к значительному увеличению срока службы подшипников вентилятора.
• Без изнашиваемого коммутатора срок службы двигателя BLDC может быть значительно больше по сравнению с двигателем постоянного тока, использующим щетки и коммутатор. Коммутация также имеет тенденцию вызывать большое количество электрических и радиочастотных помех; Без коммутатора или щеток двигатель BLDC может использоваться в электрически чувствительных устройствах, таких как аудиооборудование или компьютеры.
• Те же датчики на эффекте Холла, которые обеспечивают коммутацию, также могут обеспечивать удобный сигнал тахометра для приложений с замкнутым контуром (сервоуправлением). В вентиляторах сигнал тахометра может использоваться для получения сигнала «вентилятор исправен», а также для обеспечения обратной связи по скорости вращения.
• Двигатель можно легко синхронизировать с внутренними или внешними часами, что позволяет точно контролировать скорость.
• Двигатели BLDC не имеют шансов искрообразования, в отличие от двигателей с щеточным покрытием, что делает их более подходящими для сред с летучими химическими веществами и топливом. Кроме того, искрение генерирует озон, который может накапливаться в плохо вентилируемых зданиях, опасаясь причинения вреда здоровью людей.
• Двигатели BLDC обычно используются в небольшом оборудовании, таком как компьютеры, и обычно используются в вентиляторах, чтобы избавиться от нежелательного тепла.
• Они также являются очень тихими в акустическом отношении двигателями, что является преимуществом при использовании в оборудовании, подверженном вибрации.

Современные двигатели BLDC имеют мощность от долей ватта до многих киловатт. В электромобилях используются более крупные двигатели BLDC мощностью до 100 кВт. Они также находят значительное применение в высокопроизводительных электрических моделях самолетов.

Коммутируемый реактивный двигатель [ править ]

SRM не имеет щеток или постоянных магнитов, а в роторе нет электрического тока. Вместо этого крутящий момент возникает из-за небольшого несовпадения полюсов ротора с полюсами статора. Ротор выравнивается с магнитным полем статора, в то время как обмотки возбуждения статора последовательно возбуждаются для вращения поля статора.

Магнитный поток, создаваемый обмотками возбуждения, следует по пути наименьшего магнитного сопротивления, что означает, что поток будет течь через полюса ротора, которые находятся ближе всего к возбужденным полюсам статора, тем самым намагничивая эти полюса ротора и создавая крутящий момент. Когда ротор вращается, различные обмотки будут запитаны, поддерживая вращение ротора.

SRM используются в некоторых приборах ^[77] и транспортных средствах. ^[78]

Универсальный двигатель переменного / постоянного тока [ править ]

Коммутируемый двигатель с последовательным или параллельным возбуждением с электрическим возбуждением называется универсальным двигателем, поскольку он может быть разработан для работы от источника переменного или постоянного тока. Универсальный двигатель может хорошо работать на переменном токе, потому что ток как в поле, так и в катушках якоря (и, следовательно, результирующие магнитные поля) будут чередоваться (обратная полярность) синхронно, и, следовательно, результирующая механическая сила будет возникать в постоянном направлении вращения. .

Универсальные двигатели, работающие на нормальных частотах линии электропередачи , часто имеют мощность менее 1000 Вт . Универсальные двигатели также легли в основу традиционного железнодорожного тягового двигателя на электрических железных дорогах . В этом приложении использование переменного тока для питания двигателя, изначально предназначенного для работы на постоянном токе, привело бы к потерям эффективности из-за нагрева их магнитных компонентов вихревыми токами , особенно полюсных наконечников поля двигателя, которые для постоянного тока использовали бы твердые ( неламинированный) чугун и сейчас они используются редко.

Преимущество универсального двигателя заключается в том, что источники питания переменного тока могут использоваться на двигателях, которые имеют некоторые характеристики, более общие для двигателей постоянного тока, в частности, высокий пусковой момент и очень компактную конструкцию, если используются высокие скорости вращения. Отрицательный аспект - проблемы с обслуживанием и коротким сроком службы, вызванные коммутатором. Такие двигатели используются в устройствах, таких как миксеры для пищевых продуктов и электроинструменты, которые используются только с перерывами и часто требуют высокого пускового момента. Несколько ответвлений на катушке возбуждения обеспечивают (неточное) ступенчатое регулирование скорости. Бытовые блендеры, рекламирующие множество скоростей, часто сочетают в себе катушку возбуждения с несколькими ответвлениями и диод, который можно вставить последовательно с двигателем (в результате чего двигатель работает от полуволнового выпрямленного переменного тока). Универсальные двигатели также поддаются электронному регулированию скорости.и, как таковые, являются идеальным выбором для таких устройств, как бытовые стиральные машины. Двигатель можно использовать для перемешивания барабана (как вперед, так и назад), переключая обмотку возбуждения относительно якоря.

В то время как SCIM не могут вращать вал быстрее, чем разрешено частотой линии электропередачи, универсальные двигатели могут работать на гораздо более высоких скоростях. Это делает их полезными для таких приборов, как блендеры, пылесосы и фены, где желательны высокая скорость и малый вес. Они также широко используются в портативных электроинструментах, таких как дрели, шлифовальные машины, циркулярные и лобзиковые пилы, где характеристики двигателя хорошо работают. Моторы многих пылесосов и триммеров превышают 10 000 об / мин , в то время как многие аналогичные миниатюрные измельчители превышают 30 000 об / мин .

Машина переменного тока с внешней коммутацией [ править ]

Конструкция асинхронных и синхронных двигателей переменного тока оптимизирована для работы от однофазной или многофазной синусоидальной или квазисинусоидальной формы сигнала, например, подаваемой для приложения с фиксированной скоростью от электросети переменного тока или для приложения с регулируемой скоростью от контроллеров VFD. Двигатель переменного тока состоит из двух частей: неподвижного статора с катушками, на которые подается переменный ток для создания вращающегося магнитного поля, и ротора, прикрепленного к выходному валу, которому крутящий момент создается вращающим полем.

Асинхронный двигатель [ править ]

Асинхронный двигатель с клеткой и ротором [ править ]

Асинхронный двигатель - это асинхронный двигатель переменного тока, в котором мощность передается на ротор за счет электромагнитной индукции, подобно действию трансформатора. Асинхронный двигатель напоминает вращающийся трансформатор, потому что статор (неподвижная часть) по существу является первичной стороной трансформатора, а ротор (вращающаяся часть) - вторичной стороной. Многофазные асинхронные двигатели широко используются в промышленности.

Асинхронные двигатели могут быть далее разделены на асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и асинхронные двигатели с фазным ротором (WRIM). SCIM имеют тяжелую обмотку, состоящую из сплошных стержней, обычно из алюминия или меди, электрически соединенных кольцами на концах ротора. Если рассматривать только стержни и кольца в целом, они очень похожи на вращающуюся клетку для упражнений животного, отсюда и название.

Наведенные в эту обмотку токи создают магнитное поле ротора. Форма стержней ротора определяет скоростные характеристики. На низких скоростях ток, индуцируемый в короткозамкнутой клетке, близок к линейной частоте и имеет тенденцию быть во внешних частях клетки ротора. По мере ускорения двигателя частота скольжения становится ниже, и внутри обмотки проходит больший ток. Путем придания стержням формы для изменения сопротивления частей обмотки во внутренней и внешней частях клетки фактически вводится переменное сопротивление в цепь ротора. Однако у большинства таких моторов стержни одинаковые.

В WRIM обмотка ротора состоит из множества витков изолированного провода и соединена с контактными кольцами на валу двигателя. В цепь ротора можно подключить внешний резистор или другие устройства управления. Резисторы позволяют контролировать скорость двигателя, хотя значительная мощность рассеивается на внешнем сопротивлении. Преобразователь может питаться от цепи ротора и возвращать энергию со скользящей частотой, которая иначе была бы потрачена впустую, обратно в систему питания через инвертор или отдельный двигатель-генератор.

WRIM используется в основном для запуска нагрузки с высоким моментом инерции или нагрузки, которая требует очень высокого пускового момента во всем диапазоне скоростей. Правильно подобрав резисторы, используемые во вторичном резисторе или пускателе с контактным кольцом, двигатель может создавать максимальный крутящий момент при относительно низком токе питания от нулевой до полной скорости. Этот тип двигателя также обеспечивает регулируемую скорость.

Скорость двигателя можно изменить, поскольку кривая крутящего момента двигателя эффективно изменяется за счет величины сопротивления, подключенного к цепи ротора. Увеличение значения сопротивления приведет к снижению скорости максимального крутящего момента. Если сопротивление, подключенное к ротору, увеличивается за пределами точки, где максимальный крутящий момент возникает при нулевой скорости, крутящий момент будет еще больше уменьшен.

При использовании с нагрузкой, кривая крутящего момента которой увеличивается с увеличением скорости, двигатель будет работать на скорости, при которой крутящий момент, развиваемый двигателем, равен крутящему моменту нагрузки. Уменьшение нагрузки приведет к ускорению двигателя, а увеличение нагрузки приведет к замедлению двигателя до тех пор, пока нагрузка и крутящий момент двигателя не станут равными. При таком использовании потери скольжения рассеиваются на вторичных резисторах и могут быть очень значительными. Регулировка скорости и чистая эффективность также очень плохие.

Моментный двигатель [ править ]

Моментный двигатель - это особая разновидность электродвигателя, который может работать неограниченно долго, когда он остановлен, то есть с заблокированным от вращения ротором, без повреждений. В этом режиме работы двигатель будет прикладывать постоянный крутящий момент к нагрузке (отсюда и название).

Обычное применение моментного двигателя - это двигатели подающей и приемной катушек в ленточном накопителе. В этом случае, когда эти двигатели работают от низкого напряжения, характеристики этих двигателей позволяют приложить к ленте относительно постоянное легкое натяжение независимо от того, протягивает ли ведущая лента мимо головок ленты. Управляемые более высоким напряжением (и, следовательно, обеспечивающие более высокий крутящий момент), моментные двигатели также могут работать в режиме быстрой перемотки вперед и назад, не требуя каких-либо дополнительных механизмов, таких как шестерни или муфты. В мире компьютерных игр моментные двигатели используются в рулевых колесах с обратной связью по усилию.

Другим распространенным применением является управление дроссельной заслонки внутреннего сгорания двигателяв сочетании с электронным регулятором. В этом случае двигатель работает против возвратной пружины, чтобы перемещать дроссельную заслонку в соответствии с выходом регулятора. Последний контролирует частоту вращения двигателя, считая электрические импульсы от системы зажигания или от магнитного датчика, и, в зависимости от скорости, вносит небольшие изменения в величину тока, подаваемого на двигатель. Если двигатель начинает замедляться относительно желаемой скорости, ток будет увеличиваться, двигатель будет развивать больший крутящий момент, натягиваясь на возвратную пружину и открывая дроссельную заслонку. Если двигатель работает слишком быстро, регулятор снизит ток, подаваемый на двигатель, в результате чего возвратная пружина отодвинется и закроет дроссельную заслонку.

Синхронный двигатель [ править ]

Синхронный электродвигатель - это электродвигатель переменного тока, отличающийся тем, что ротор вращается с катушками, пропускающими магниты с той же скоростью, что и электродвигатель переменного тока, что приводит к возникновению магнитного поля, которое управляет им. Другими словами, он имеет нулевое скольжение в обычных условиях эксплуатации. Сравните это с асинхронным двигателем, который должен проскальзывать для создания крутящего момента. Один тип синхронного двигателя похож на асинхронный двигатель, за исключением того, что ротор возбуждается полем постоянного тока. Контактные кольца и щетки используются для подачи тока к ротору. Полюса ротора соединяются друг с другом и движутся с одинаковой скоростью, отсюда и название синхронный двигатель. Другой тип, для низкого крутящего момента нагрузки, имеет лыски, притертые к обычному ротору с короткозамкнутым ротором для создания дискретных полюсов. Еще один, например, сделанный Hammond для своих часов до Второй мировой войны, и в более старых органах Hammond,не имеет обмоток ротора и дискретных полюсов. Это не самозапуск. Часы требуют ручного запуска с помощью небольшой ручки на задней панели, в то время как старые органы Hammond имели вспомогательный пусковой двигатель, подключенный с помощью подпружиненного переключателя с ручным управлением.

Наконец, гистерезисные синхронные двигатели обычно (по существу) двухфазные двигатели с фазосдвигающим конденсатором для одной фазы. Они запускаются как асинхронные двигатели, но когда скорость скольжения значительно уменьшается, ротор (гладкий цилиндр) временно намагничивается. Благодаря распределенным полюсам он действует как синхронный двигатель с постоянными магнитами (PMSM). Материал ротора, как и у обычного гвоздя, останется намагниченным, но его также можно размагнитить без особых усилий. После запуска полюса ротора остаются на месте; они не дрейфуют.

Маломощные синхронные синхронизирующие двигатели (например, для традиционных электрических часов) могут иметь многополюсные внешние чашечные роторы с постоянными магнитами и использовать затеняющие катушки для обеспечения пускового момента. У двигателей с телехронными часами есть затененные полюса для пускового момента и двухспицевый кольцевой ротор, который работает как дискретный двухполюсный ротор.

Электромашина с двойным питанием [ править ]

Электродвигатели с двойным питанием имеют два независимых набора многофазных обмоток, которые вносят активную (т. Е. Рабочую) мощность в процесс преобразования энергии, причем по меньшей мере один из наборов обмоток управляется электроникой для работы с переменной скоростью. Два независимых набора многофазных обмоток (например, двойной якорь) - это максимум, предусмотренный в одном корпусе без дублирования топологии. Электродвигатели с двойным питанием - это машины с эффективным диапазоном скорости вращения с постоянным крутящим моментом, который в два раза превышает синхронную скорость для данной частоты возбуждения. Это вдвое больше диапазона скоростей с постоянным крутящим моментом , чем у электрических машин с однополярным питанием , у которых есть только одна активная обмотка.

Двигатель с двойным питанием позволяет использовать электронный преобразователь меньшего размера, но стоимость обмотки ротора и контактных колец может компенсировать экономию на компонентах силовой электроники. Трудности с контролем скорости в приложениях с ограничением синхронной скорости. ^[79]

Специальные магнитные двигатели [ править ]

Ротари [ править ]

Двигатель без сердечника или без сердечника [ править ]

Принципиально ни один из описанных выше двигателей не требует, чтобы железные (стальные) части ротора действительно вращались. Если магнитомягкий материал ротора выполнен в виде цилиндра, то (за исключением эффекта гистерезиса) крутящий момент действует только на обмотки электромагнитов. Преимущество этого факта - двигатель постоянного тока без сердечника или железа , специализированная форма двигателя постоянного тока с постоянными магнитами. ^[74] Оптимизирован для быстрого ускорения, эти двигатели имеют ротор без железного сердечника. Ротор может иметь форму цилиндра, заполненного обмоткой, или самонесущей конструкции, содержащей только магнитный провод и связующий материал. Ротор может помещаться внутри магнитов статора; магнитомягкий неподвижный цилиндр внутри ротора обеспечивает обратный путь для магнитного потока статора. Во второй конструкции корзина обмотки ротора окружает магниты статора. В этой конструкции ротор помещается внутри магнитомягкого цилиндра, который может служить корпусом для двигателя, а также обеспечивает обратный путь для магнитного потока.

Поскольку ротор намного легче по весу (массе), чем обычный ротор, сформированный из медных обмоток на стальных пластинах, ротор может ускоряться намного быстрее, часто достигая механической постоянной времени менее одной миллисекунды. Это особенно верно, если в обмотках используется алюминий, а не более тяжелая медь. Но поскольку в роторе нет металлической массы, которая могла бы служить радиатором, даже небольшие двигатели без сердечника часто должны охлаждаться принудительным воздухом. Перегрев может быть проблемой для двигателей постоянного тока без сердечника. Современное программное обеспечение, такое как Motor-CAD , может помочь повысить тепловой КПД двигателей еще на стадии проектирования.

Среди этих типов есть типы дискового ротора, более подробно описанные в следующем разделе.

Виброзвонок сотовых телефонов иногда генерируются крошечными цилиндрическими типами постоянных магнитов на местах, но есть и дискообразные типы , которые имеют тонкий многополярное поле диска магнит, и преднамеренно несбалансированная литой пластиковая конструкция ротора с двумя скрепленными тигельными катушками. Металлические щетки и плоский коммутатор переключают питание на катушки ротора.

Соответствующие приводы с ограниченным ходом не имеют сердечника и катушки, размещенной между полюсами тонких постоянных магнитов с высокой магнитной индукцией. Это быстрые позиционеры головки для жестких дисков ("жестких дисков"). Хотя современный дизайн значительно отличается от громкоговорителей, он все еще свободно (и неправильно) называется структурой «звуковой катушки», потому что некоторые более ранние головки жесткого диска двигались по прямым линиям и имели структуру привода, очень похожую на это громкоговоритель.

Блинный или осевой роторный двигатель [ править ]

Печатный якорь или двигатель-блинчик имеет обмотки в форме диска, движущиеся между массивами магнитов с большим магнитным потоком. Магниты расположены по кругу, обращенному к ротору, с промежутком между ними, образуя осевой воздушный зазор. ^[80] Эта конструкция широко известна как двигатель-блинчик из-за ее плоского профиля. С момента своего создания у технологии было много торговых марок, таких как ServoDisc.

Якорь с печатным рисунком (первоначально сформированный на печатной плате) в двигателе с печатным якорем сделан из перфорированных медных листов, которые ламинированы вместе с использованием современных композитных материалов, чтобы сформировать тонкий жесткий диск. Печатный якорь имеет уникальную конструкцию в мире щеточных двигателей, поскольку в нем нет отдельного кольцевого коммутатора. Щетки движутся непосредственно по поверхности якоря, что делает всю конструкцию очень компактной.

Альтернативный метод производства заключается в использовании намотанной медной проволоки, уложенной плоско с центральным обычным коммутатором, в форме цветка и лепестка. Обмотки обычно стабилизируются электрическими системами заливки эпоксидной смолой. Это эпоксидные смолы с наполнителем, которые имеют умеренную смешанную вязкость и длительное время гелеобразования. Они отличаются низкой усадкой и низким экзотермическим эффектом и, как правило, признаны UL 1446 в качестве заливочного компаунда с изоляцией до 180 ° C, класс H.

Уникальным преимуществом двигателей постоянного тока без железа является отсутствие зубцов (изменения крутящего момента, вызванные изменением притяжения между железом и магнитами). Паразитные вихревые токи не могут образовываться в роторе, поскольку он полностью не содержит железа, хотя железные роторы являются слоистыми. Это может значительно повысить эффективность, но контроллеры с регулируемой скоростью должны использовать более высокую частоту переключения (> 40 кГц) или постоянный ток из-за уменьшения электромагнитной индукции .

Эти двигатели были первоначально изобретены для привода приводов магнитных лентопротяжных устройств, где минимальное время для достижения рабочей скорости и минимальный тормозной путь были критическими. Блинные двигатели широко используются в высокопроизводительных сервоуправляемых системах, роботизированных системах, промышленной автоматизации и медицинских устройствах. Благодаря разнообразию конструкций, доступных в настоящее время, технология используется в приложениях, от высокотемпературных военных до недорогих насосов и базовых сервоприводов.

Другой подход (Magnax) заключается в использовании одного статора, зажатого между двумя роторами. Одна такая конструкция обеспечивает пиковую мощность 15 кВт / кг, постоянную мощность около 7,5 кВт / кг. Этот двигатель с осевым потоком без ярма обеспечивает более короткий путь потока, удерживая магниты дальше от оси. Конструкция допускает нулевой вылет обмотки; Активны 100 процентов обмоток. Это усилено использованием медного провода прямоугольного сечения. Двигатели можно штабелировать для параллельной работы. Нестабильность сводится к минимуму за счет того, что два диска ротора прикладывают равные и противоположные силы к диску статора. Роторы напрямую соединены друг с другом через кольцо вала, что нейтрализует магнитные силы. ^[81]

Размеры двигателей Magnax варьируются от 0,15 до 5,4 метра (от 5,9 до 17 футов 8,6 дюйма) в диаметре. ^[81]

Серводвигатель [ править ]

Серводвигатель - это двигатель, который очень часто продается в виде готового модуля, который используется в системе управления положением или скоростью с обратной связью. Серводвигатели используются в таких приложениях, как станки, перьевые плоттеры и другие технологические системы. Двигатели, предназначенные для использования в сервомеханизмах, должны иметь хорошо задокументированные характеристики скорости, крутящего момента и мощности. Кривая зависимости скорости от крутящего момента очень важна и является высоким соотношением для серводвигателя. Также важны характеристики динамического отклика, такие как индуктивность обмотки и инерция ротора; эти факторы ограничивают общую производительность контура сервомеханизма. В больших, мощных, но медленно реагирующих сервоконтурах могут использоваться обычные двигатели переменного или постоянного тока и приводные системы с обратной связью по положению или скорости на двигателе. По мере увеличения требований к динамическому откликуиспользуются более специализированные двигатели, такие как двигатели без сердечника. Превосходная удельная мощность и характеристики ускорения двигателей переменного тока по сравнению с двигателями постоянного тока имеют тенденцию способствовать применению синхронных приводов с постоянными магнитами, BLDC, индукционных приводов и приводов SRM.^[80]

Сервосистема отличается от некоторых приложений с шаговыми двигателями тем, что обратная связь по положению работает непрерывно, пока двигатель работает. Шаговая система по своей природе работает с разомкнутым контуром - полагаясь на двигатель, чтобы не «пропускать шаги» для кратковременной точности - с любой обратной связью, такой как «исходный» переключатель или датчик положения, являющиеся внешними по отношению к двигательной системе. ^[82] Например, когда запускается типичный компьютерный принтер с точечной матрицей, его контроллер заставляет шаговый двигатель печатающей головки перемещаться в крайнее левое положение, где датчик положения определяет исходное положение и останавливает шаг. Пока питание включено, двунаправленный счетчик в микропроцессоре принтера отслеживает положение печатающей головки.

Шаговый двигатель [ править ]

Шаговые двигатели - это тип двигателей, который часто используется, когда требуется точное вращение. В шаговом двигателе внутренний ротор, содержащий постоянные магниты, или магнитно-мягкий ротор с явными полюсами управляется набором внешних магнитов, которые переключаются электронно. Шаговый двигатель также можно рассматривать как нечто среднее между электродвигателем постоянного тока и вращающимся соленоидом. Поскольку каждая катушка поочередно получает питание, ротор выравнивается с магнитным полем, создаваемым обмоткой возбуждения под напряжением. В отличие от синхронного двигателя, шаговый двигатель не может вращаться непрерывно; вместо этого он «шагает» - запускается и затем быстро останавливается - от одного положения к другому, поскольку обмотки возбуждения последовательно включаются и отключаются. В зависимости от последовательности, ротор может вращаться вперед или назад, может менять направление, останавливаться,произвольно ускоряться или замедляться в любое время.

Простые драйверы шаговых двигателей полностью включают или полностью обесточивают обмотки возбуждения, приводя ротор к "зубчатому" перемещению в ограниченное количество положений; более сложные драйверы могут пропорционально управлять мощностью обмоток возбуждения, позволяя роторам располагаться между точками зубьев и, таким образом, вращаться чрезвычайно плавно. Этот режим работы часто называют микрошагом . Шаговые двигатели с компьютерным управлением - одна из самых универсальных форм систем позиционирования, особенно когда они являются частью цифровой системы с сервоуправлением .

Шаговые двигатели можно легко поворачивать на определенный угол дискретными шагами, и, следовательно, шаговые двигатели используются для позиционирования головки чтения / записи в дисководах компьютерных гибких дисков. Они использовались для той же цели в компьютерных дисковых накопителях до гигабайтной эпохи, где точность и скорость, которые они предлагали, были достаточными для правильного позиционирования головки чтения / записи жесткого диска. По мере увеличения плотности накопителей ограничения точности и скорости шаговых двигателей сделали их устаревшими для жестких дисков - ограничение точности сделало их непригодными для использования, а ограничение скорости сделало их неконкурентоспособными - таким образом, в новых жестких дисках используются системы привода головки на основе звуковой катушки. (Термин «звуковая катушка» в этой связи является историческим; он относится к структуре в типичном (конусном) громкоговорителе. Эта структура некоторое время использовалась для расположения голов.Современные приводы имеют поворотное крепление катушки; катушка раскачивается вперед и назад, что-то вроде лопасти вращающегося вентилятора. Тем не менее, подобно звуковой катушке, современные проводники катушки исполнительного механизма (магнитный провод) движутся перпендикулярно магнитным силовым линиям.)

Шаговые двигатели были и до сих пор часто используются в компьютерных принтерах, оптических сканерах и цифровых копировальных устройствах для перемещения оптического сканирующего элемента, каретки печатающей головки (точечных и струйных принтеров), а также валика или подающих роликов. Аналогичным образом, многие компьютерные плоттеры (которые с начала 1990-х были заменены широкоформатными струйными и лазерными принтерами) использовали вращающиеся шаговые двигатели для перемещения пера и валика; типичными альтернативами здесь были либо линейные шаговые двигатели, либо серводвигатели с аналоговыми системами управления с обратной связью.

Так называемые кварцевые аналоговые наручные часы содержат самые маленькие обычные шаговые двигатели; у них одна катушка, они потребляют очень мало энергии и имеют ротор с постоянными магнитами. Такой же двигатель приводит в действие кварцевые часы с батарейным питанием. Некоторые из этих часов, например хронографы, содержат более одного шагового двигателя.

Тесно связанные по конструкции с трехфазными синхронными двигателями переменного тока, шаговые двигатели и SRM классифицируются как двигатели с переменным сопротивлением. ^[83] Шаговые двигатели были и до сих пор часто используются в компьютерных принтерах, оптических сканерах и станках с числовым программным управлением (ЧПУ), таких как маршрутизаторы, плазменные резаки и токарные станки с ЧПУ.

Линейный двигатель [ править ]

Линейный двигатель - это, по сути, любой электродвигатель, который был «раскручен» так, что вместо создания крутящего момента (вращения) он создает прямолинейную силу по всей своей длине.

Линейные двигатели чаще всего представляют собой асинхронные двигатели или шаговые двигатели. Линейные двигатели обычно встречаются во многих американских горках, где быстрое движение безмоторного железнодорожного вагона контролируется рельсом. Они также используются в поездах на магнитной подвеске , где поезд «летает» над землей. В меньшем масштабе перьевой плоттер HP 7225A 1978 года использовал два линейных шаговых двигателя для перемещения пера по осям X и Y. ^[84]

Сравнение по основным категориям [ править ]

Электромагнетизм [ править ]

Сила и крутящий момент [ править ]

Основная цель подавляющего большинства электродвигателей в мире - электромагнитным путем вызвать относительное движение в воздушном зазоре между статором и ротором для создания полезного крутящего момента или линейной силы.

Согласно закону силы Лоренца сила проводника обмотки может быть просто выражена как:

${\displaystyle \mathbf {F} =I{\boldsymbol {\ell }}\times \mathbf {B} \,\!}$

или, в более общем смысле, для работы с проводниками любой геометрии:

${\displaystyle \mathbf {F} =\mathbf {J} \times \mathbf {B} }$

В наиболее общих подходах к вычислению сил в двигателях используются тензоры. ^[95]

Мощность [ править ]

Где об / мин - это скорость вала, а T - крутящий момент , механическая выходная мощность двигателя P _em определяется выражением ^[96].

в британских единицах, где T выражается в фут-фунтах,

${\displaystyle P_{em}={\frac {rpm\times T}{5252}}}$ (лошадиные силы), и,

в единицах СИ с угловой скоростью вала, выраженной в радианах в секунду, и Т, выраженной в ньютон-метрах,

${\displaystyle P_{em}={angularspeed\times T}}$ (Вт).

Для линейного двигателя с силой F, выраженной в ньютонах, и скоростью v, выраженной в метрах в секунду,

${\displaystyle P_{em}=F\times {v}}$ (Вт).

В асинхронном или асинхронном двигателе соотношение между скоростью двигателя и мощностью воздушного зазора без учета скин-эффекта выражается следующим образом:

${\displaystyle P_{airgap}={\frac {R_{r}}{s}}*I_{r}^{2}}$, куда

R _r - сопротивление ротора

I _r ² - квадрат индуцированного тока в роторе

s - пробуксовка двигателя; т.е. разница между синхронной скоростью и скоростью скольжения, которая обеспечивает относительное движение, необходимое для индукции тока в роторе.

Назад ЭДС [ править ]

Поскольку обмотки якоря постоянного или универсального двигателя движутся через магнитное поле, в них индуцируется напряжение. Это напряжение имеет тенденцию противодействовать напряжению питания двигателя и поэтому называется « противоэлектродвижущей силой (ЭДС) ». Напряжение пропорционально скорости вращения двигателя. Обратная ЭДС двигателя плюс падение напряжения на внутреннем сопротивлении обмотки и щетках должны равняться напряжению на щетках. Это обеспечивает основной механизм регулирования скорости в двигателе постоянного тока. Если механическая нагрузка увеличивается, двигатель замедляется; в результате возникает ЭДС нижней части спины, и больше тока потребляется от источника питания. Этот увеличенный ток обеспечивает дополнительный крутящий момент для балансировки новой нагрузки. ^[97]

В машинах переменного тока иногда полезно учитывать источник обратной ЭДС внутри машины; например, это особенно важно при точном регулировании скорости асинхронных двигателей на частотно-регулируемых приводах. ^[97]

Убытки [ править ]

Потери двигателя в основном связаны с резистивными потерями в обмотках, потерями в сердечнике и механическими потерями в подшипниках, а также аэродинамическими потерями, особенно при наличии охлаждающих вентиляторов.

Потери также возникают при коммутации, искре механических коммутаторов и электронных коммутаторах, а также рассеивании тепла.

Эффективность [ править ]

Для расчета КПД двигателя механическая выходная мощность делится на входную электрическую мощность:

${\displaystyle \eta ={\frac {P_{m}}{P_{e}}}}$,

где - эффективность преобразования энергии , - входная электрическая мощность и - механическая выходная мощность:${\displaystyle \eta }$${\displaystyle P_{e}}$${\displaystyle P_{m}}$

${\displaystyle P_{e}=IV}$

${\displaystyle P_{m}=T\omega }$

где - входное напряжение, - входной ток, - выходной крутящий момент и - выходная угловая скорость. Можно аналитически вывести точку максимальной эффективности. Обычно он составляет менее 1/2 крутящего момента при остановке . ^{[ необходима цитата ]}${\displaystyle V}$${\displaystyle I}$${\displaystyle T}$${\displaystyle \omega }$

Различные регулирующие органы во многих странах приняли и внедрили законы, поощряющие производство и использование электродвигателей с более высоким КПД. Электродвигатели имеют КПД от 20% до 98% ^{[98] [99],} причем КПД также зависит от нагрузки. Пиковая эффективность обычно составляет 75% от номинальной нагрузки. Так (например) двигатель мощностью 10 л.с. наиболее эффективен при движении нагрузки, требующей 7,5 л.с. ^[100] Некоторые двигатели не могут работать непрерывно дольше указанного периода времени (например, более часа за запуск) ^[101]

Фактор доброты [ править ]

Эрик Лэйтуэйт ^[102] предложил метрику для определения «качества» электродвигателя: ^[103]${\displaystyle G={\frac {\omega }{resistance\times reluctance}}={\frac {\omega \mu \sigma A_{m}A_{e}}{l_{m}l_{e}}}}$

Где:

${\displaystyle G}$ - фактор качества (факторы выше 1, вероятно, будут эффективными)

${\displaystyle A_{m},A_{e}}$ - площади поперечного сечения магнитной и электрической цепи

${\displaystyle l_{m},l_{e}}$ длины магнитной и электрической цепей

${\displaystyle \mu }$ проницаемость керна

${\displaystyle \omega }$ угловая частота, при которой двигатель работает

Исходя из этого, он показал, что наиболее эффективные двигатели имеют относительно большие магнитные полюса. Однако это уравнение напрямую относится только к двигателям без ПМ.

Параметры производительности [ править ]

Крутящий момент типов двигателей [ править ]

В этом разделе описывается только один узкоспециализированный аспект связанной с ним темы . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив больше общей информации. Страница обсуждения может содержать предложения. ( Март 2012 г. )

Все электромагнитные двигатели, включая упомянутые здесь типы, получают крутящий момент из векторного произведения взаимодействующих полей. Для расчета крутящего момента необходимо знать поля в воздушном зазоре. После того, как они были установлены путем математического анализа с использованием FEA или других инструментов, крутящий момент может быть вычислен как интеграл всех векторов силы, умноженных на радиус каждого вектора. Ток, протекающий в обмотке, создает поля, и для двигателя, использующего магнитный материал, поле не линейно пропорционально току. Это затрудняет расчет, но компьютер может выполнить множество необходимых расчетов.

Как только это будет сделано, число, связывающее ток с крутящим моментом, можно использовать в качестве полезного параметра для выбора двигателя. Максимальный крутящий момент двигателя будет зависеть от максимального тока, хотя обычно его можно использовать только до тех пор, пока не будут преобладать тепловые соображения.

При оптимальном проектировании в пределах заданного ограничения насыщения сердечника и для заданного активного тока (т. Е. Тока крутящего момента), напряжения, числа пар полюсов, частоты возбуждения (т. Е. Синхронной скорости) и плотности потока в воздушном зазоре, все категории электродвигателей либо генераторы будут демонстрировать практически одинаковый максимальный непрерывный крутящий момент на валу (то есть рабочий крутящий момент) в пределах заданной области воздушного зазора с пазами обмотки и глубиной задней части, которая определяет физический размер электромагнитного сердечника. Для некоторых приложений требуются всплески крутящего момента, превышающие максимальный рабочий крутящий момент, например, короткие всплески крутящего момента для ускорения электромобиля с места. Всегда ограничено насыщением магнитопровода или безопасной рабочей температурой Повышение и напряжение, способность к скачкам крутящего момента сверх максимального рабочего крутящего момента значительно различается между категориями электродвигателей или генераторов.

Не следует путать способность выдерживать скачки крутящего момента с возможностью ослабления поля. Ослабление поля позволяет электрической машине работать за пределами расчетной частоты возбуждения. Ослабление поля выполняется, когда максимальная скорость не может быть достигнута путем увеличения приложенного напряжения. Это относится только к двигателям с полями, управляемыми током, и поэтому не может быть достигнуто с двигателями с постоянными магнитами.

Электрические машины без топологии трансформаторной цепи, такие как WRSM или PMSM, не могут реализовать всплески крутящего момента, превышающие максимальный расчетный крутящий момент, без насыщения магнитного сердечника и без того, чтобы любое увеличение тока было бесполезным. Кроме того, сборка постоянных магнитов PMSM может быть непоправимо повреждена, если будут предприняты попытки увеличения крутящего момента, превышающего максимально допустимый рабочий крутящий момент.

Электрические машины с топологией трансформаторной схемы, такие как асинхронные машины, индукционные электрические машины с двойным питанием и асинхронные или синхронные машины с двойным питанием с фазным ротором (WRDF), демонстрируют очень высокие всплески крутящего момента, поскольку активный ток, индуцированный ЭДС, на обоих стороны трансформатора расположены напротив друг друга и, таким образом, не вносят никакого вклада в плотность потока магнитного сердечника трансформатора, что в противном случае привело бы к насыщению сердечника.

Электрические машины, основанные на индукционных или асинхронных принципах, закорачивают один порт цепи трансформатора, и в результате реактивное сопротивление цепи трансформатора становится доминирующим по мере увеличения скольжения, что ограничивает величину активного (то есть реального) тока. Тем не менее, всплески крутящего момента, которые в два-три раза превышают максимальный расчетный крутящий момент, возможны.

Бесщеточная машина с синхронным двойным питанием с фазным ротором (BWRSDF) - единственная электрическая машина с действительно двухпортовой топологией трансформаторной схемы (т. Е. Оба порта возбуждаются независимо без короткозамкнутого порта). ^[104]Топология схемы с двумя портами трансформатора, как известно, нестабильна и требует многофазного узла контактного кольца-щетки для передачи ограниченной мощности на обмотку ротора. Если бы были доступны прецизионные средства для мгновенного управления углом крутящего момента и скольжением для синхронной работы во время движения или генерации, одновременно обеспечивая бесщеточную энергию для набора обмоток ротора, активный ток машины BWRSDF не зависел бы от реактивного сопротивления цепи трансформатора и всплески крутящего момента, значительно превышающие максимальный рабочий крутящий момент и намного превосходящие практические возможности любого другого типа электрической машины, были бы возможны. Были рассчитаны всплески крутящего момента, превышающие рабочий крутящий момент в восемь раз.

Плотность постоянного крутящего момента [ править ]

Плотность постоянного крутящего момента обычных электрических машин определяется размером области воздушного зазора и глубиной задней части, которые определяются номинальной мощностью набора обмоток якоря, скоростью машины и достижимым воздушным потоком. плотность потока в зазоре до насыщения активной зоны. Несмотря на высокую коэрцитивную силу неодимовых или самариево-кобальтовых постоянных магнитов, постоянная плотность крутящего момента практически одинакова для электрических машин с оптимально спроектированными наборами обмоток якоря. Постоянная плотность крутящего момента относится к способу охлаждения и допустимому периоду эксплуатации до разрушения из-за перегрева обмоток или повреждения постоянного магнита.

Другие источники утверждают, что различные топологии электронных машин имеют разную плотность крутящего момента. Один источник показывает следующее: ^[105]

где - удельная плотность крутящего момента нормирована на 1,0 для SPM - бесщеточный переменный ток, токопроводимость 180 °, SPM - машина с поверхностным постоянным магнитом.

Плотность крутящего момента для электродвигателей с жидкостным охлаждением примерно в четыре раза больше, чем для электродвигателей с воздушным охлаждением.

Источник, сравнивающий постоянный ток (DC), асинхронные двигатели (IM), синхронные двигатели с постоянными магнитами (PMSM) и реактивные реактивные двигатели (SRM), показал: ^[106]

Другой источник отмечает, что синхронные машины с постоянными магнитами мощностью до 1 МВт имеют значительно более высокую плотность крутящего момента, чем асинхронные машины. ^[107]

Постоянная удельная мощность [ править ]

Постоянная плотность мощности определяется произведением постоянной плотности крутящего момента на диапазон скорости постоянного крутящего момента электрической машины. Электродвигатели могут достигать плотности до 20 кВт / кг, что означает выходную мощность 20 киловатт на килограмм веса. ^[108]

Акустический шум и вибрации [ править ]

Акустический шум и вибрации электродвигателей обычно разделяют на три источника:

• механические источники (например, подшипники )
• аэродинамические источники (например, из-за установленных на валу вентиляторов )
• магнитные источники (например, из-за магнитных сил, таких как силы Максвелла и магнитострикции, действующие на статор и конструкции ротора)

Последний источник, который может быть причиной «воющего шума» электродвигателей, называется акустическим шумом, индуцированным электромагнитным полем .

Стандарты [ править ]

Ниже приведены основные стандарты проектирования, производства и испытаний электродвигателей:

• Американский институт нефти : асинхронные двигатели с цилиндрической обмоткой по API 541 - 375 кВт (500 лошадиных сил) и больше
• Американский институт нефти : Бесщеточные синхронные машины API 546 - 500 кВА и больше
• Американский институт нефти : API 547 Универсальные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и цилиндрической обмоткой - 250 л.с. и больше
• Институт инженеров по электротехнике и электронике : Стандартная процедура испытаний IEEE Std 112 для многофазных асинхронных двигателей и генераторов
• Институт инженеров по электротехнике и электронике : IEEE Std 115 Руководство по процедурам испытаний для синхронных машин
• Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике : Стандарт IEEE Std 841 для нефтяной и химической промышленности - Высокоэффективные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором для тяжелых условий эксплуатации (TEFC) с короткозамкнутым ротором включительно - до 370 кВт (500 л.с.) включительно
• Международная электротехническая комиссия : IEC 60034 Вращающиеся электрические машины
• Международная электротехническая комиссия : IEC 60072 Размеры и серия мощности для вращающихся электрических машин.
• Национальная ассоциация производителей электрооборудования : MG-1 Motors and Generators
• Лаборатории Underwriters : UL 1004 - Стандарт для электродвигателей
• Индийский стандарт : IS: 12615-2018 - Трехфазные двигатели переменного тока с линейным приводом (IE CODE) «Классы эффективности и технические характеристики» (третья редакция)

Немагнитные двигатели [ править ]

Электростатический двигатель основан на притяжении и отталкивании электрического заряда. Обычно электростатические двигатели являются двойными по сравнению с обычными двигателями с катушкой. Обычно для них требуется высоковольтный источник питания, хотя в очень маленьких двигателях требуется более низкое напряжение. Вместо этого обычные электродвигатели используют магнитное притяжение и отталкивание и требуют высокого тока при низких напряжениях. В 1750-х годах Бенджамин Франклин и Эндрю Гордон разработали первые электростатические двигатели. Сегодня электростатический двигатель часто используется в микроэлектромеханических системах ( MEMS), где их управляющие напряжения ниже 100 вольт, и где они движутся, заряженные пластины гораздо легче изготовить, чем катушки и железные сердечники. Кроме того, молекулярные механизмы, управляющие живыми клетками, часто основаны на линейных и вращающихся электростатических двигателях. ^{[ необходима цитата ]}

Пьезоэлектрический двигатель или пьезодвигатель - это тип электродвигателя, основанный на изменении формы пьезоэлектрического материала при приложении электрического поля . Пьезоэлектрические двигатели используют обратный пьезоэлектрический эффект, в результате чего материал производит акустические или ультразвуковые колебания для создания линейного или вращательного движения. ^[109] В одном механизме удлинение в одной плоскости используется для выполнения серии растяжек и удержаний положения, подобно тому, как движется гусеница. ^[110]

В двигательной установке космического корабля с электроприводом используется технология электродвигателя для продвижения космического корабля в космическое пространство, причем большинство систем основано на электрическом приводе в действие ракетного топлива с высокой скоростью, а некоторые системы основаны на принципах электродинамического троса для движения к магнитосфере. ^[111]

См. Также [ править ]

• Электрический генератор
• Регенеративный тормоз
• Фактор доброты
• Конденсатор двигателя
• Тяговый двигатель

Примечания [ править ]

Ссылки [ править ]

Библиография [ править ]

Дальнейшее чтение [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Викискладе есть медиафайлы по теме электродвигателей .

• Электродвигатель в Британской энциклопедии
• Анимированное объяснение того, как работают двигатели переменного и постоянного тока WeCanFigureThisOut.org
• SparkMuseum: Первые электродвигатели
• Изобретение электродвигателя с 1800 по 1893 год , организованное Мартином Доппельбауэром из Технологического института Карлсруше.
• Электродвигатели и генераторы , мультимедийный ресурс Physclips Университета Нового Южного Уэльса
• Анимированное объяснение того, как работают двигатели переменного и постоянного тока WeCanFigureThisOut.org
• MAS.865 2018 Как сделать что-то, что делает (почти) что угодно , гифки с замедленным движением и осциллограммы для многих типов двигателей.