تصنيف -المحركات ذات الأغراض العامة

محركات بدون فرش ذات مغناطيس دائم

نشأت المحركات بدون فرش في أواخر الستينيات وتطورت بسرعة جنبًا إلى جنب مع تكنولوجيا المواد المغناطيسية الدائمة والإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا إلكترونيات الطاقة وتكنولوجيا المحركات. المحرك بدون فرش هو منتج كهروميكانيكي متكامل نموذجي، يتكون بشكل رئيسي من جسم المحرك، مستشعر الموضع، ودوائر التبديل الإلكترونية. يُطلق على المحرك بدون فرش ذو الدوار المصنوع من مادة المغناطيس الدائم أيضًا اسم المحرك بدون فرش ذو المغناطيس الدائم، والغالبية العظمى من المحركات بدون فرش تستخدم دوارات المغناطيس الدائم.

يمكن تقسيم المحركات بدون فرش ذات المغناطيس الدائم إلى نوعين: محركات DC بدون فرش (BLDCM) مدفوعة بموجة مربعة (يتم حقنها بتيار موجة مربعة في اللفات الثابتة لجسم المحرك) ومحركات متزامنة ذات مغناطيس دائم (PMSM) مدفوعة بموجة جيبية. بالمقارنة مع محركات التيار المستمر المصقولة التقليدية، تستبدل BLDCM التبديل الميكانيكي لمحركات التيار المستمر التقليدية بالتبديل الإلكتروني وعكس الجزء الثابت والدوار (يستخدم الجزء الدوار مغناطيسًا دائمًا)، مما يلغي الحاجة إلى مبدل ميكانيكي وفرش. من ناحية أخرى، تستبدل وحدات PMSM ملفات الإثارة في الجزء المتحرك للمحرك المتزامن للجزء المتحرك -بمغناطيس دائم، مع الحفاظ على الجزء الثابت دون تغيير، وبالتالي القضاء على الحاجة إلى ملفات الإثارة، وحلقات الانزلاق، والفرش. نظرًا لأن تيار الجزء الثابت لـ BLDCM مدفوع بموجة مربعة، فمن الأسهل بكثير على العاكس الحصول على موجة مربعة تحت نفس الظروف مقارنة بالمحرك الجيبي لـ PMSM. علاوة على ذلك، فإن التحكم فيه أبسط من التحكم في PMSM (على الرغم من أن أدائه عند السرعات المنخفضة أسوأ من أداء PMSM- ويرجع ذلك أساسًا إلى تأثير عزم الدوران النابض). لذلك، اكتسبت BLDCMs اهتمامًا أوسع.

حظيت المحركات بدون فرش ذات المغناطيس الدائم باهتمام متزايد بسبب أدائها المتفوق ومزاياها التكنولوجية التي لا يمكن تعويضها. منذ أواخر السبعينيات على وجه الخصوص، أدى التقدم السريع في دعم التقنيات مثل المواد الأرضية النادرة الهيدرومغناطيسية وإلكترونيات الطاقة والتحكم في الكمبيوتر، إلى جانب التحسينات المستمرة في عمليات تصنيع المحركات الصغيرة-، إلى تحسينات مستمرة في تكنولوجيا وأداء المحركات بدون فرش ذات المغناطيس الدائم. تم استخدامها في البداية في محركات المؤازرة الصغيرة والمتوسطة-في مجال الطيران والروبوتات والأجهزة المنزلية، ولكنها الآن يتم تطبيقها على نطاق واسع في السيارات الكهربائية والوحدات الكهربائية المتعددة والسفن الكهربائية. في المستقبل، مع التطوير المستمر لتكنولوجيا محركات التيار المستمر بدون فرش ذات المغناطيس الدائم والتقنيات الداعمة ذات الصلة، بالإضافة إلى التقدم المستمر للمجتمع البشري، ستجد المحركات بدون فرش ذات المغناطيس الدائم تطبيقات أوسع.

المحركات الخطية

لقد تم إحراز تقدم كبير في نظرية تصميم المحركات، مما أدى إلى تعزيز تطبيق المحركات الخطية وإعادتها إلى دائرة الضوء.

في السنوات الأخيرة، تم تطبيق المحركات الخطية عمليا في الآلات الصناعية، والنقل بالسكك الحديدية، والمصاعد، وقاذفات الطائرات لحاملات الطائرات، والمدافع الكهرومغناطيسية، وقاذفات الصواريخ، والغواصات ذات الدفع الكهرومغناطيسي. إن ما يسمى-"مصعد الفضاء" الذي تجري أبحاثه في الولايات المتحدة ودول أخرى يتضمن استخدام محركات خطية لإطلاق مكوكات فضائية أو مركبات فضائية إلى الفضاء.

في محركات أقراص الكمبيوتر، يوجد نوع من المحركات الذي يحرك رأس القراءة/الكتابة يسمى محرك الملف الصوتي، والذي يمكن اعتباره أيضًا نوعًا من المحركات الخطية.

لا تقتصر المحركات الخطية على المحركات الكهربائية؛ هناك أيضًا مولدات خطية. يوضح الشكل 2-7 مولدًا خطيًا يحركه الموجة.

المحركات السائر
تقوم محركات السائر بتحويل إشارات النبض الكهربائية إلى إزاحة زاويّة للتحكم في دوران العضو الدوار، وتعمل كمحركات في أجهزة التحكم الآلي. تؤدي كل إشارة نبضية مدخلة إلى تحرك المحرك السائر خطوة واحدة للأمام، ومن ثم يطلق عليه أيضًا محرك النبض. مع تطور الإلكترونيات الدقيقة وتكنولوجيا الكمبيوتر، يتزايد الطلب على المحركات السائر يوميًا، ويتم استخدامها في جميع قطاعات الاقتصاد الوطني.

يتكون مصدر طاقة محرك السائر من مصدر إشارة نبض محول التردد، وموزع النبض، ومضخم النبض، الذي يوفر تيارًا نبضيًا لملفات المحرك. يعتمد أداء تشغيل محرك السائر على التنسيق الجيد بين المحرك ومصدر طاقة المحرك.

يتم تصنيف المحركات الخطوية إلى نوعين أساسيين بناءً على نوع محركها: الكهروميكانيكية والكهربائية المغناطيسية. تتكون محركات السائر الكهروميكانيكية من قلب حديدي وملفات وآليات تروس. عندما يتم تنشيط الملف اللولبي، فإنه يولد قوة مغناطيسية، والتي تشغل قلب الحديد، مما يؤدي إلى تحركه. تعمل آلية التروس على تدوير عمود الخرج بزاوية، كما يعمل ترس مضاد للدوران على إبقاء عمود الخرج في وضع العمل الجديد. عندما يتم تنشيط الملف مرة أخرى، يدور العمود بزاوية أخرى، وهكذا، مؤديًا حركة متدرجة. تأتي محركات السائر الكهرومغناطيسية بشكل رئيسي في ثلاثة أشكال: المغناطيس الدائم، والمغناطيس التفاعلي، والمغناطيس الدائم.

المحركات فائقة التوصيل لا تختلف المحركات فائقة التوصيل كثيرًا عن المحركات العادية من حيث مبادئ تحويل الطاقة الكهروميكانيكية، باستثناء أن ملفاتها تستخدم مواد فائقة التوصيل، والتي يمكن أن تقلل الحجم بشكل كبير وتوفر الطاقة. نظرًا لأن الموصلية الفائقة تتطلب معدات تبريد، فإن الهيكل معقد بشكل خاص، وبالتالي يتم استخدامها بشكل عام فقط في المولدات أو المحركات الكبيرة (مثل تلك المستخدمة لدفع السفن الضخمة). يوضح الشكل 2-9 محرك DC فائق التوصيل للسفن.

المحركات الكهرضغطية بالموجات فوق الصوتية المحركات الكهرضغطية بالموجات فوق الصوتية هي نوع جديد من أجهزة القيادة التي تم تطويرها في منتصف-الثمانينيات. ليس لديها مجال مغناطيسي أو ملفات، ومبدأها يختلف تمامًا عن المحركات الكهرومغناطيسية التقليدية. إنها تستخدم التأثير الكهرضغطي العكسي للمواد الكهرضغطية لتحويل الطاقة الكهربائية إلى اهتزاز بالموجات فوق الصوتية لجسم مرن، ومن ثم تحويل نقل الاحتكاك إلى حركة دورانية أو خطية للجسم المتحرك. يتميز هذا النوع من المحركات بمزايا مثل سرعة التشغيل المنخفضة والإنتاج العالي والهيكل المدمج والحجم الصغير والضوضاء المنخفضة. علاوة على ذلك، فهو لا يتأثر بالمجالات المغناطيسية البيئية ويمكن تطبيقه في مجالات مثل علوم الحياة البيولوجية، والأدوات البصرية، والآلات عالية الدقة.