Pienjännitesähkömoottori


Yleistä

Sähkömoottorit muuntavat virtana ja jännitteenä sisään ottamansa sähköenergian mekaaniseksi energiaksi ja usein toimivat myös toisinpäin. Tässä artikkelissa käsitellään vain pienillä tasajännitteillä toimivia moottoreita, jotka tuottavat pyörivää liikettä.

moottori1.jpg
6V-12V tasajännitteellä toimiva sähkömoottori. Tasavirta tuodaan sisään ylhäällä takaosassa olevista aukoista.

Toimintaperiaate

Tasasähkömoottorin toiminta perustuu magneettisten samanpolaaristen napojen hylkivään ja eripolaaristen napojen toisiaan puoleensa vetäävään voimaan. Sähkömagneetin, joka on käytännössä käämi, napojen polaarisuutta voidaan vaihtaa virran kulkusuuntaa muuttamalla, mahdollistaen jatkuvan liikkeen. Harjattomassa tasavirtamoottorissa muutetaan Tasasähkömoottorin pyörimisnopeutta voidaan säätää jännitteen suuruudella ja vääntömomenttia virran suuruudella.
Tasasähkömoottoria voidaan käyttää myös tasavirtageneraattorina pyörittämällä sitä ulkopuolisella, jolloin se tuottaa aaltomuodoltaan kokoaaltotasasuunnatulta vaihtojännitteeltä näyttävää virtaa. [2]

Ideaalinen yksikääminen harjallinen tasavirtamoottori

Vasemmanpuoleisessa kuvassa keskellä pyörivä sähkömagneetti (4) pyörii kommutaattorin (3) kanssa samassa tahdissa myötäpäivään kestomagneettejen (1) magneettikentässä. Harjat (2) tuovat kommutaattorille virran, jonka suunta määrää sähkömagneetin magneettikentän polaarisuuden. Kuvan tilanteessa kestomagneettejen vastakkaiset navat vetävät puoleensa sähkömagneetin vastakkaisia ja samanpolaariset navat hylkivät toisiaan, aiheuttaen vääntömonentin pyörimisakselille.
Oikeanpuoleisessa kuvassa moottoriin ei kohdistu enää momenttia sähkömagneettisten voimien takia, koska harjat ovat kommutaattorin aukkokohdan kohdalla. Moottorilla on silti pyörimisnopeutta ja hitausmomenttia, eikä se siitä syystä pysähdy ennen kuin harjat koskettavat kommutaattoria uudelleen. Kun virta kulkee tämän jälkeen eri suuntaan, sähkömagneetin napojen polaarisuus vaihtuusiten, että siihen kohdistuu sitä samaan samaan suuntaan pyörittävä vääntömomentti sähkömagneettisten voimien takia.[3]
periaate1.jpgperiaate2.jpg



Todellinen sähkömoottori

Kuvan sähkömoottori on kolmikääminen ja markkinoilla on myös nelikäämisiä pienjännitesähkömoottoreita. Toimintaperiaate on kuitenkin pohjimmiltaan sama, kuin edellä tarkastellussa yksikäämisessä versiossa: Pääakseli pyörii magneettikentässä kommutaattorin vaihtaessa sähkömagneetin tai magneettien napaisuutta siten, että vääntömomentti säilyy. Todellisen moottorin sähkömagneetin polaarisuus ei kuitenkaan vaihdu heti virran lakattua, joten kommutaattorin aukko on sijoitettu se huomioon ottaen, jotta ajoitus napaisuuden vaihtumiselle on mahdollisimman hyvä. Useampikäämisessä moottorissa harjat saattavat koskea useampaankin kommutaattorin lohkoon yhtäaikaa ja niitä voi olla enemmän kuin 2 ( kuitenkin parillinen määrä )
Kestomagneetit eivät myöskään ole todellisuudessa kaksi erillistä magneettia, vaan niiden magneettivuon kulkee myös moottorin kuorenläpi, joten ne voidaan laskea käytännössä yhdeksi magneetiksi, jonka sisällä käämitykset pyörivät.[3]


Käyttökohteita

  • Pienet kodinkoneet ( CD/DVD-asema, hiustenkuivaaja, kirjoitin )
  • Auton elektroniikka ( Tuulilasinpyyhkijät, keskuslukitus, ikkunat )
  • Lelut
[1]

Lähdeluettelo


[1]}http://www.mabuchi-motor.co.jp

[2]TEL-1010 Tehoelektroniikan perusteet - pruju


[3]http://www.stefanv.com/rcstuff/qf200212.html