Микродвигатели постоянного тока для игрушек

Обновлено: 05.05.2024

Электродвигатели с небольшой мощностью применяют в аппаратах и механизмах бытового назначения. В доме можно найти несколько микродвигателей: в магнитофонах, пылесосах, холодильниках, измерительной технике. Микродвигатели применяются в системах регулирования автоматического типа, авиации.

В технике бытового применения двигатели используют в пылесосах, бормашинах, швейных машинах, вентиляторах. Например, в конструкции видеокамеры имеется 6 микродвигателей. Сегодня необходимость в микродвигателях велика, появились специальные фирмы, производящие и разрабатывающие их.

Виды микродвигателей

Микродвигатели (МД) постоянного тока применяются для преобразования электрического тока в механическое вращение, называются исполнительными микродвигателями.

Виды микродвигателей разделяются на моторы с обычным, дисковым, полым и беспазовым якорем.

Микродвигатели с обычным якорем

В конструкции магнитный поток образуется возбуждающей обмоткой, находящейся на полюсах, либо постоянными магнитами. В первом варианте систему магнитов создают шихтованной, корпус и полюсы производят одним пакетом из листов, штампованных из профиля. Это требуется, так как микродвигатели эксплуатируются в переходных режимах.

При втором варианте на корпусе статора размещают мощный постоянный магнит формы цилиндра, либо несколько магнитов, сделанных в виде сердечников полюсов, скоб. В исполнительных моторах систему магнитов создают ненасыщенной, чтобы якорь не влиял на поток и на скорость вращения. Катушку якоря наматывают в пазах якоря и соединяют с ламелями коллектора по такому же принципу, как в обычном исполнении моторов постоянного тока.

Схема с полым якорем

Магнитный поток образуется от обмотки возбуждения или от постоянных магнитов. Якорь сделан в виде стакана, находящегося между полюсами и стоящим на месте сердечником из ферромагнитного материала. Его насаживают на втулку подшипникового щита. Внутри якоря вместо сердечника можно установить неподвижные постоянные магниты формы цилиндра. Катушку якоря наматывают на каркас, пропитывают эпоксидкой, концы катушки припаивают к пластинам. После застывания эпоксидки коллектор и якорь образуют монолит.

Инерционный момент полого якоря небольшой, повышается скорость двигателя. Из-за того, что нет насыщения зубцов, повышается индукция микродвигателя в воздушном пространстве микродвигателя, а, следовательно, и его момент вращения и магнитный поток в сравнении с микродвигателями с обычным якорем. Это также увеличивает быстродействие мотора.

Отрицательным явлением микродвигателей с полым якорем стала необходимость серьезного повышения МДС возбуждающей обмотки, потому что воздушный зазор намного больше, чем в моторах обычного вида. Это ведет к повышению веса, габаритов машины и снижения мощности в катушке возбуждения, но КПД этих микродвигателей из-за того, что нет потерь в стали, равен такому же значению, как в конструкции якоря обычного вида.

Микродвигатели с печатной обмоткой

Они имеют конструкцию диска и цилиндра. Дисковый имеет плоскую катушку якоря. Возбуждение создается магнитами с наконечниками из полюсов.

Этот тип микродвигателей оснащен плоской печатной катушкой якоря, которая нанесена на тонкий диск из текстолита или керамики. Возбуждение происходит постоянными магнитами с наконечниками в виде полюсов, сделанных как сегменты колец. Магнитный поток идет в направлении по двум воздушным зазорам и дискового якоря с печатной катушкой, замыкается на 2-х кольцах. Кольца сделаны из магнитномягкой стали, выполняют роль боковой поддержки. Магниты электрические или постоянные располагаются с одной или с двух сторон диска.

Все секции обмотки имеют в составе два проводника. Они находятся на разных сторонах диска. Количество активных проводников мало, ограничивается габаритами диска, для повышения напряжения используют обычную намотку волнового вида. Для снижения расстояния лобовых соединений, микродвигатели изготавливают с несколькими полюсами.

Иногда используют наконечники – полюсы. Они выходят за наружные соединения, становятся их частью. Для увеличения срока работы в конструкциях печатной катушки ставят коллектор. К нему подключают концы секций. В микродвигателях для быстродействия тормоза, от сигнала управления, диск изготавливают из алюминия, вместо изоляционного материала. Во время вращения диска образуются вихревые токи. Они образуют тормозной момент, зависящий от оборотов двигателя. Замедление сильно снижает число оборотов микродвигателя.

Достоинства с применением печатных катушек якоря:

Слабый инерционный момент якоря, позволяет обеспечить быстродействие.
Лучшая коммутация вследствие небольшой индуктивности, увеличивается срок эксплуатации щеток, увеличивается способность к перегрузкам микродвигателя.
Хорошее охлаждение катушки печати, дает возможность увеличить плотность тока в проводах катушки якоря, снизить вес и габариты микродвигателей.
Малое влияние якоря, нет ферромагнитных частей, поток по воздуху замыкается.

Отрицательные стороны в сравнении с обычными:

Значительная движущая сила возбуждения, зазор увеличен.
Большие потери из-за увеличенной плотности тока катушки якоря, при возбуждении магнитными силами, из-за износа проводов печатной катушки.

Цилиндрический якорь также находит свое использование в микродвигателях. Их конструкция похожа на моторы с полым якорем, отличие в методе намотки катушки якоря. На двух сторонах полого якоря способом электромеханического воздействия создают печатную катушку, концы подключают к коллектору. Микродвигатели с печатным якорем в виде цилиндра и с полым якорем имеют похожие свойства.

Микродвигатели асинхронного типа с одной фазой широко распространены. Они изготовлены с учетом требований многих приводов аппаратов и приборов, отличаются малой ценой и шумностью, надежны, не требуют техобслуживания, подвижные контакты отсутствуют.

Подключение

Микродвигатель асинхронного типа имеет различные типы конструкций по числу обмоток: с 1-й, 2-мя, 3-мя обмотками. С одной катушкой в моторе отсутствует момент запуска, надо применять специальный пусковой мотор. В моторе с двумя катушками одна из них главная, соединяется к сети питания.

Для образования запуска нужен ток, который сдвинут по фазе от главной катушки. С этой целью к вспомогательной катушке последовательно подсоединяют сопротивление. Оно может быть разного вида.

В схему питания дополнительной катушки подключают конденсатор. Получают угол между фазами 90 градусов. Конденсатор называют рабочим, так как он всегда подключен. При пуске нужно создать увеличенный момент, параллельно емкости С_в во время пуска включают емкость пуска С_а. Когда двигатель наберет обороты, пусковая емкость отключится от реле.

Для реверсивного направления вала в цепь дополнительной катушки подключают катушку индуктивности, ток пойдет впереди по фазе тока дополнительной катушки. Больше применяют метод сдвига фаз между главной и дополнительной катушками, дополнительную катушку закорачивают.

Основная катушка связана магнитной силой с дополнительной. При включении основной обмотки в другой катушке образуется движущая сила и ток, сдвинутый от основной обмотки. Вал мотора вращается в сторону от основной катушки к дополнительной.

Двигатель асинхронного типа на трех фазах и с 3-мя обмотками применяют в однофазной сети.

Для образования нужного момента пуска по последовательной схеме с конденсатором включают сопротивление, размер его зависит от размера катушек мотора.

Обмотки

В 1-фазных моторах обмотки имеют разные параметры, в отличие от моторов с тремя обмотками с одинаковыми свойствами.

Для катушек, расположенных симметрично, число пазов на один полюс определяют по формуле:

q = N / 2pm , где N — число пазов; m — число обмоток; р — число полюсов. В катушках несимметричного расположения число пазов значительно меняется, обе катушки различны по числу витков.

Конструкция

На рисунке двигатель с 2-мя сосредоточенными обмотками, по полюсам. Каждая катушка состоит из двух катушек по полюсам. Их надевают на сердечник и устанавливают в ярмо формы квадрата. Обмотки крепятся выступами.

График индукции поля потока в зазоре схож с синусоидой. Кривая похожа на прямоугольник, если нет выступов. Элемент, сдвигающий фазы, для такого мотора – конденсатор или резистор. Целесообразно подключить вспомогательную катушку, тогда двигатель преобразовывается в асинхронный тип с расщепленными полюсами.

Микродвигатели с расщепленными полюсами применяют из-за малой цены, хорошей надежности, простоты. На статоре есть две обмотки. Основная обмотка подключена сразу в сеть питания. Дополнительная обмотка соединена накоротко, имеет 1-3 витка на один полюс.

Она объединяет часть полюса, это дало название двигателю. Дополнительная обмотка сделана из медной жилы, она делается по соответствующей форме. Выводы катушки сваривают. Ротор мотора изготовлен короткозамкнутым, на концах закреплены охлаждающие ребра, они отводят тепло от катушек статора.

Варианты конструкции моторов изображены на схеме. Основная катушка расположена симметрично от ротора. Двигатель рассеивает магнитный поток в наружной магнитной цепи, КПД менее 15%, моторы изготавливают небольшой мощности до 10 Вт.

Мотор с симметричными обмотками в изготовлении требует сложного технологического процесса. Он состоит из составного статора, полюса, ротора, шунта магнитного. Полюсы мотора объединены ярмом, катушки находятся внутри системы, магнитные потоки меньше, чем у электродвигателя вышеописанной конструкции.

Для изменения числа оборотов двигателя применяют полюсы перекрестные. Переключение пар производится просто, чтобы их изменить необходимо катушки соединить встречной схемой. В моторах с полюсами расщепленного типа применяется регулирование числа оборотов, которое заключается в переключении с последовательной схемы на параллельную.

быстрый просмотр

$Электродвигатель 5В, 3750 оборотов/мин, 14593 двиг 5,0В\0,03А\прав\3750\ .$

быстрый просмотр

Прецизионные коллекторные микродвигатели Faulhaber с полым ротором

Диаметр корпуса – 6…38 мм, мощность – 0,12…406 Вт, номинальный крутящий момент – 0,11…150 мНм, скорость вращения на холостом ходу – 5 400 … 20 200 об/мин

Ссылки на подробное описание коллекторных микродвигателей постоянного тока:

Ссылки на сопутствующие компоненты малогабаритного привода:

Ознакомиться с описанием всей продукции компании Faulhaber можно по данной ссылке.

Малогабаритные коллекторные двигатели Dunkermotoren

Диаметр корпуса – 23…80 мм, мощность – 2,5…240 Вт, номинальный крутящий момент – 10…620 мНм, скорость вращения на холостом ходу – 3 100 … 6 300 об/мин

Ссылки на подробное описание малогабаритных коллекторных двигателей постоянного тока:

Ссылки на сопутствующие компоненты малогабаритного привода:

Ознакомиться с описанием всей продукции компании Dunkermotoren можно по данной ссылке.

Коллекторные двигатели Doga общего применения

Диаметр корпуса – 50…95 мм, номинальный крутящий момент – 210…800 мНм, номинальная скорость вращения – 675 … 4 000 об/мин

Ссылка на подробное описание малогабаритных коллекторных двигателей постоянного тока:

Диаметр корпуса – 50…95 мм, номинальный крутящий момент – 1,5…25 Нм, номинальная скорость вращения – 2 … 240 об/мин

Ссылка на подробное описание червячных мотор-редукторов на базе коллекторных двигателей постоянного тока:

Ознакомиться с описанием всей продукции компании Doga можно по данной ссылке.

Особенности коллекторных двигателей постоянного тока

Такие двигатели представляют собой оборудование, преобразующее электрическую энергию в механическую. При этом хотя бы одна, участвующая в преобразовании обмотка, должна быть соединена с коллектором. Он используется в качестве датчика для определения положения ротора и для переключения обмоток.

КД постоянного тока отличаются плавным управлением частоты вращения и высоким пусковым моментом. При этом их конструкция относительно простая. Коллекторный двигатель 220 в может быть на катушках возбуждения с обмотками различных типов или на постоянных магнитах.

Сфера использования двигателей постоянного тока

Двигатели данного типа выпускаются в большом ассортименте, что и обусловливает широкий спектр их применения. Небольшие КД применяются в детских игрушках и бытовой технике (миксерах, вентиляторах и прочее). Коллекторные двигатели также находят широкое применение в медицинском и промышленном оборудовании, на транспорте (например, электрички, трамваи).

Преимущества КД

Простота регулировки оборотов;
Приемлемая стоимость;
Многоуровневая защита от воды и попадания посторонних предметов;
Ремонтопригодность;
Большой ресурс.

Основные характеристики микродвигателей

Рабочие параметры таких двигателей определяются типом системы возбуждения. Также к их характеристикам относятся напряжение питания, скорость вращения, диаметр вала, пусковой момент и ток. При выборе модели необходимо ориентироваться на характеристики оборудования, для которого предназначен двигатель. Также важно учесть габаритные размеры. Сотрудники нашей компании работают оперативно, ответят на любые ваши вопросы.

Купить коллекторный двигатель постоянного тока 12В, 24В, 48В на выгодных условиях вы можете в нашей компании. Мы предлагаем только продукцию высокого качества известных европейских брендов, которая обладает высокой надежностью. Наши специалисты обладают большим опытом, работают напрямую с производителями, поэтому могут помочь подобрать оптимальный двигатель для любых задач. Для получения дополнительной информации по представленной на сайте продукции и оформления заказа вы можете связаться с нами по телефону, электронной почте или заполнить форму обратной связи. Сотрудники компании оперативно реагируют на все обращения и свяжутся с вами в кратчайшие сроки. При необходимости организуется доставка в любой регион России.

Каталог

Несколько слов о компании

Наши специалисты находятся в непосредственном контакте с производителем, поэтому всегда готовы помочь, оперативно дать исчерпывающие ответы на Ваши вопросы, посоветовать оптимальное решение.

Контактная информация

Продукция FAULHABER Group

Немецкая группа компаний FAULHABER имеет широчайший мировой опыт работы с микроприводными системами, предлагая различные возможности для модернизации изделий

Продукция PiezoMotor

PiezoMotor - ведущий в мире разработчик и производитель инновационных микромоторов на основе пьезоэлектрических материалов. Электродвигатели характеризуются высокой точностью позиционирования и перемещения.

Продукция Copley Controls

Цифровые и аналоговые сервоприводы Copley Controls для управления коллекторными, бесколлекторными двигателями постоянного тока, шаговыми двигателями

Продукция Doga

Испанские моторы и мотор-редукторы Doga бюджетных серий

Продукция Phytron

Немецкие шаговые двигатели Phytron для работы в специальных условиях и управляющие контроллеры для двухфазных шаговых двигателей

Продукция HanZhen

Волновые редукторы HanZhen с пониженным люфтом

Продукция Nanotec

Nanotec Electronic GmbH & Co. KG входит в число ведущих мировых производителей электродвигателей и контроллеров для высококачественных решений в автоматизации технологических процессов.

Насос, который делает жизнь с диабетом легче

Диабет относится к самым распространенным болезням современных обществ. Если болезнь своевременно не лечить или лечить неправильно, то могут серьезно пострадать такие важные органы, как сердце, глаза и почки. Хронически больные пациенты могут оптимально контролировать свою терапию с помощью инсулинового насоса, снабженного микродвигателями от компании «FAULHABER».

Микропрецизионный хирургический помощник

Миниатюрный высокоточный гексапод с 6 степенями подвижности используются в качестве проводника-помощника для спинальной хирургии. Система под названием «SpineAssist», которая устанавливается на кости, будет аккуратно направлять хирурга с целью обеспечить максимальную точность при размещении имплантатов, предназначенных для стабилизации артродеза позвонков (спондилодеза) при открытой и минимально инвазивной хирургии. Помимо миниатюрного робота-гексапода, система включает в себя программное обеспечение для предоперационного планирования с автоматической обработкой рентгеновских изображений и компьютерных томограмм и набор жестких зажимов для фиксации костей и платформ.

Взаимодействие микроэлектроники и микротехники

На сегодняшний день использование робототехнических захватов в промышленном производстве ограничено грубыми дву- и трехпалыми захватами. Они применяются для выполнения относительно простых движений. Робототехнических захваты для более деликатных задач показали свою неэффективность ввиду отсутствия достаточных технических возможностей. Положительное взаимодействие микроэлектроники и микромеханики наконец дало долгожданный прорыв. Действительно, технологический прогресс в данной области постоянно возрастает. Таким образом, созданные на основе человеческой кисти робототехнические захваты с управляемыми по отдельности пальцами и сочленениями больше не являются фантастикой и, вероятно, вскоре станут доступны в промышленном секторе в регулярном режиме.

О компании

Компания "Микропривод" поставляет прецизионные микроэлектродвигатели (коллекторные, бесколлекторные постоянного тока, шаговые, линейные), малогабаритные мотор-редукторы (с цилиндрическими, планетарными, волновыми редукторами) в сборе с требуемыми компонентами привода (оптическими и магнитными датчиками абсолютного и относительного отсчёта, электромагнитными тормозами и др.), микромоторы, микроконтроллеры а также управляющую электронику к ним (шаговые, DC, BLDC контроллеры).

Данные прецизионные электроприводы для приборов характеризуются:
1) малыми габаритами (диаметр корпуса от 3 мм);
2) высоким качеством изготовления и долгим сроком службы (продукция изготавливается в Европе);
3) превосходной удельной производительностью и, соответственно, низким энергопотреблением.

Компания "Микропривод" обеспечивает оптовые поставки компонентов приводов и выполняет специализированные заказы по специфическим требованиям заказчиков. Наши специалисты находятся в непосредственном контакте с производителем, поэтому они всегда готовы помочь, оперативно дать исчерпывающие ответы на все Ваши вопросы, посоветовать оптимальное решение.

Расширение бесколлекторных серводвигателей Faulhaber серии BXT

Серия двигателей BXT, состоящая из бесколлекторных серводвигателей постоянного тока с особо короткой конструкцией, была дополнена до всех типоразмеров с встроенным контроллером скорости, соответствующего диаметра.

Плоские бесколлекторные двигатели постоянного тока Nanotec

Компания Nanotec расширила свою номенклатуру плоских бесколлекторных двигателей постоянного тока новой линейкой двигателей с внешним ротором.

Мощность при новых размерах - Новая серия двигателей BXT от FAULHABER

Компания FAULHABER подняла планку в области высокопроизводительных приводов, представив семейство плоских бесколлекторных двигателей постоянного тока FAULHABER BXT.

FAULHABER приобретает Dimatech SA

Начиная с 19 июля 2018 года FAULHABER Drive Systems становится владельцем акций компании Dimatech SA.

FAULHABER расширил серию двигателей BP4

FAULHABER расширил серию двигателей BP4 с бесколлекторным серводвигателем постоянного тока 2264 . BP4. Помимо превосходного отношения крутящего момента к габаритам и весу, миниатюрный привод оснащен встроенными датчиками и широким диапазоном скоростей.

Группа компаний FAULHABER представила новые коллекторный и бесколлекторный двигатели

FAULHABER представили новое поколение контроллеров движения

FAULHABER представили новое поколение контроллеров движения Motion Controller V3.0

FAULHABER опубликовали обновлённый каталог продукции

Доступен новый каталог материалов, посвящённых прецизионным малогабаритным электродвигателям FAULHABER

Наверняка у тех, кто имеет детей, накапливается куча старых сломанных игрушек. Где-то отломаны колеса, сломаны пульты. Дети в них уже давно не играют, и все это барахло валяется под ногами.

Дары китайской промышлености

Время от времени мы проводим ревизию игрушек и отбираем те, которые пойдут на разбор.

Внутри типичной китайской игрушки можно найти много полезных деталей:

Один-два мотора с редукторами

NiMh или LiIon аккумуляторы

Имея все эти запчасти и конструктор лего можно увлечь детей конструированием новых игрушек. Приведу пару примеров. Слева моторчик, вклеенный в кубик от лего-дупло. Справа к мотору с мощным редуктором я приклеил платформу от лего.

Тумблер в кубике от лего

Светодиоды оказались необычные. При подаче на них постоянного напряжения они начинают сами мигать разными цветами.

В основной массе китайских игрушек оказались стандартные моторчики, как на картинке выше. Они довольно слабосильные и не могут крутить колеса напрямую. К ним нужен редуктор. Вот, например, небольшой редуктор, сделанный из имеющихся деталей лего-техник. Рядом можно видеть батарейный отсек на платформе от лего.

На Али для таких моторчиков продается готовый редуктор с колесами.

Редуктор с Али

Сгоревший моторчик легко заменяется на запасной. У этого редуктора нет штатных мест крепления, поэтому я прикрутил к нему планку от лего-техник саморезами прямо в корпус.

Отдельного описания заслуживает плата управления. В основной массе китайских игрушек они на 4-5 каналов.

Мне попалась плата на чипе TXM8D423TS. Даташит на этот чип мне найти не удалось, но можно обойтись и без него. Я нашел на этой микросхеме 4 выхода, плюс еще один не распаянный.

На плате есть монтажные точки с надписями F,B,L,R - это выходы вперед, назад, влево, вправо. К ним напрямую можно подключать моторы.

На плате написано 40М, значит, этот приемник работает на частоте 40МГц. Был найден пульт, работающий на 40МГц, но он не смог управлять платой.

Плата управления

Я предположил, что плата настроена на какую-то неправильную частоту. В углу видна катушка с винтом для подстройки частоты приемника, но для начала надо определить частоту передатчика.

Берем осциллограф. Соединяем кончик щупа с его землей. Получается виток. Этот виток надеваем на антенну пульта, нажимаем на кнопки и видим на экране осциллографа несущую с частотой 40,7 МГц

Измерение частоты пульта

Затем внимательно смотрим на плату приемника в районе надпись ANT - это место присоединения антенны. Рядом есть транзистор. Если подать на плату управления питание 5 вольт и взяться щупом за одну из ног транзистора, то тоже можно увидеть какую-то частоту. При этом не обязательно нажимать на пульт. Вращая винт на подстроечной катушке можно получить частоту нашего пульта 40,7 МГц.

Сигнал на транзисторе рядом с антенной

Как только мы подстроили частоту, выходы F,B,L,R оживают. Изначально на них уровень "0". При нажатии на кнопки пульта на выходах устанавливается уровень питания.

Кстати, о питании. Я на плату управления подавал 8 вольт (2 Li-Ion аккумулятора) и она работала.

В итоге из платы управления и моторчиков дети собрали вот такую машинку на радиоуправлении

Читайте также: