Vad är skillnaden mellan en permanentmagnetlikströmsmotor och en lindad fältlikströmsmotor?

När det gäller likströmsmotorer (DC) utmärker sig två framträdande typer: permanenta - magnet DC-motorer och lindade - fält DC-motorer. Som leverantör av DC-motorer har jag bevittnat de olika applikationerna och unika egenskaperna hos dessa två motortyper, som spelar en avgörande roll i olika industrier. Att förstå skillnaderna mellan dem är avgörande för att göra rätt val i olika scenarier.

Konstruktion och grundläggande principer

Låt oss börja med konstruktionen av dessa två typer av DC-motorer. En permanent-magnet DC-motor, som namnet antyder, använder permanentmagneter för att skapa magnetfältet i statorn. Dessa magneter är vanligtvis gjorda av material som neodym, samarium - kobolt eller ferrit, som kan upprätthålla ett starkt och stabilt magnetfält utan behov av en extern strömkälla. Rotorn i en permanentmagnet DC-motor är vanligtvis ett lindat ankare. När en elektrisk ström passerar genom ankarlindningarna genereras ett magnetfält runt rotorn. Interaktionen mellan magnetfältet hos permanentmagneterna i statorn och rotorns magnetfält får rotorn att rotera.

Å andra sidan har en likströmsmotor med lindat fält en stator med fältlindningar istället för permanentmagneter. Dessa fältlindningar är gjorda av koppartråd och är anslutna till en strömkälla. Genom att leda en elektrisk ström genom fältlindningarna skapas ett magnetfält i statorn. I likhet med den permanenta magnetiska likströmsmotorn, när ström appliceras på rotorlindningarna (armaturen), får interaktionen mellan statorns magnetfält och rotorns magnetfält att rotorn svänger.

Prestandaegenskaper

Hastighet och vridmoment

En av de betydande skillnaderna mellan dessa två typer av motorer ligger i deras hastighet - vridmomentegenskaper. En likströmsmotor med permanent magnet ger i allmänhet en relativt platt och linjär hastighets-vridmomentkurva. Detta gör att motorns varvtal inte förändras nämnvärt vid varierande belastning. Vridmomentet är direkt proportionellt mot ankarströmmen. Som ett resultat är dessa motorer väl lämpade för applikationer där en konstant hastighet krävs, såsom i vissa precisionsmaskiner eller små hushållsapparater.

Däremot har likströmsmotorer med lindat fält mer flexibilitet i hastighets- och vridmomentkontroll. De kan utformas för att ha olika typer av hastighet - vridmomentkurvor, beroende på hur fältlindningarna är anslutna. Till exempel, i en shuntlindad likströmsmotor (en vanlig typ av likströmsmotor med lindad fält) är fältlindningen parallellkopplad med ankaret. Denna konfiguration resulterar i en relativt stabil hastighet med förändringar i belastningen, men den tillåter också viss hastighetsjustering genom att ändra fältströmmen. Serielindade DC-motorer, där fältlindningen är seriekopplad med ankaret, har ett högt startmoment och en hastighet som minskar avsevärt när belastningen ökar. Detta gör dem idealiska för applikationer som elektriska tåg och hissar, där hög startkraft krävs.

Effektivitet

Effektivitet är en annan viktig faktor att ta hänsyn till. Permanenta likströmsmotorer är ofta mer effektiva än likströmsmotorer med lindade fält, särskilt i små till medelstora applikationer. Eftersom de inte kräver ström för att skapa statorns magnetfält, blir det mindre effektförlust i form av värme som genereras i fältlindningarna. Detta gör dem mer energieffektiva och lämpliga för batteridrivna enheter, såsom elfordon och bärbara verktyg.

Likströmsmotorer med lindningsfält kan dock vara mer effektiva i storskaliga industriella applikationer där förmågan att kontrollera fältströmmen möjliggör bättre optimering av motorns prestanda under olika driftsförhållanden. Till exempel, i vissa industriella processer där belastningen varierar avsevärt, kan en likströmsmotor med lindat fält justeras för att arbeta på en mer effektiv punkt genom att ändra fältströmmen.

Kostnad och underhåll

Kosta

Kostnaden för dessa två typer av DC-motorer skiljer sig också åt. Permanenta-magnet DC-motorer är i allmänhet dyrare att tillverka, särskilt när högpresterande permanentmagneter som neodym används. Kostnaden för dessa magneter kan vara relativt hög, vilket återspeglas i priset på motorn. För småskaliga tillämpningar där kostnaden inte är den enda avgörande faktorn och hög effektivitet och kompakt storlek krävs, kan den högre kostnaden vara acceptabel.

Likströmsmotorer med lindningsfält är å andra sidan ofta mer kostnadseffektiva i storskalig produktion. Materialen som används för fältlindningarna är relativt billiga och tillverkningsprocessen är väletablerad. Detta gör dem till ett populärt val för stora industrimotorer.

Underhåll

Underhållskraven är också olika. Permanent - magnet DC-motorer har färre rörliga delar och behöver inte underhålla fältlindningarna. Detta resulterar generellt i lägre underhållskostnader och längre livslängd. Men permanentmagneterna kan förlora sin magnetism med tiden på grund av faktorer som höga temperaturer eller starka externa magnetfält, vilket kan kräva byte av magneterna.

Likströmsmotorer med lindad fält behöver regelbundet underhåll av fältlindningarna. Lindningarna kan skadas av överhettning eller kortslutning, och de måste inspekteras och repareras med jämna mellanrum. Dessutom måste borstarna i en likströmsmotor med borstat lindat fält (liksom i likströmsmotorer med borstad permanentmagnet) bytas ut regelbundet, eftersom de slits ut under drift.

Ansökningar

Varje typ av motor har sin egen nisch när det gäller applikationer. Permanenta - magnet DC-motorer används ofta i hemelektronik, såsom hårddiskar, DVD-spelare och elektriska tandborstar. Deras kompakta storlek, höga effektivitet och stabila hastighet gör dem idealiska för dessa applikationer. De används också ofta i små elfordon, som skotrar och elcyklar, och i vissa robotapplikationer. Du kan kolla in vår36V borstlös likströmsmotorför vissa högpresterande permanent-magnet DC-motoralternativ.

Likströmsmotorer med lindningsfält är vanligare i industriella tillämpningar. Deras förmåga att hantera hög effekt och ge högt startmoment gör dem lämpliga för tunga maskiner, såsom kranar, transportörer och valsverk. De används också i vissa kraftgenereringssystem och i elektriska dragsystem, såsom i tunnelbanetåg. För mindre lindade fält DC-motorbehov, vår24V Borstad DC elmotorerbjuder en pålitlig lösning.

Kraft och storlek

När det kommer till effektmärken kan likströmsmotorer med lindade fält i allmänhet hantera mycket högre effektnivåer jämfört med likströmsmotorer med permanent magnet. Detta beror på att magnetfältet i en likströmsmotor med lindat fält kan ökas genom att öka strömmen genom fältlindningarna, vilket möjliggör större vridmomentproduktion. I stora industriella applikationer där högeffektsmotorer krävs, är likströmsmotorer med lindade fält ofta det föredragna valet.
När det gäller storlek tenderar likströmsmotorer med permanent magnet att vara mer kompakta. Eftersom de inte behöver stora fältlindningar kan de designas för att vara mindre och lättare, vilket gör dem lämpliga för applikationer där utrymmet är begränsat. Till exempel, i små drönare eller bärbara medicinska apparater, är den lilla storleken på permanentmagnet DC-motorer en betydande fördel. Om du letar efter en högeffekts men ändå relativt liten motor, vårborstlös likströmsmotor 450Wkan uppfylla dina krav.

Slutsats

Sammanfattningsvis beror valet mellan en likströmsmotor med permanent magnet och en likströmsmotor med lindat fält på olika faktorer, inklusive de specifika applikationskraven, kostnadsöverväganden, effektivitetsbehov och underhållskapacitet. Som leverantör av DC-motorer förstår vi vikten av dessa faktorer och är engagerade i att förse våra kunder med rätt motorlösningar. Oavsett om du behöver en kompakt och effektiv likströmsmotor med permanent magnet eller en likströmsmotor med hög effekt, kan vi erbjuda ett brett utbud av produkter för att möta dina behov. Om du är intresserad av våra DC-motorer eller vill diskutera dina specifika krav är du välkommen att kontakta oss för ytterligare information och en upphandlingsdiskussion.

Referenser

• Fitzgerald, AE, Kingsley, C., & Umans, SD (2003). Electric Machinery (6:e upplagan). McGraw - Hill.
• Chapman, SJ (2012). Electric Machinery Fundamentals (5:e upplagan). McGraw - Hill.