Klasifikacija motorjev-za splošno uporabo

Brezkrtačni motorji s trajnim magnetom

Brezkrtačni motorji so nastali v poznih šestdesetih letih prejšnjega stoletja in so se hitro razvijali skupaj s tehnologijo materialov s trajnimi magneti, tehnologijo mikroelektronike in močnostne elektronike ter tehnologijo motorjev. Brezkrtačni motor je tipičen elektromehanski integriran izdelek, sestavljen predvsem iz ohišja motorja, senzorja položaja in elektronskega preklopnega vezja. Brezkrtačni motor z rotorjem iz trajnega magnetnega materiala se imenuje tudi brezkrtačni motor s trajnim magnetom in velika večina brezkrtačnih motorjev uporablja rotorje s trajnimi magneti.

Brezkrtačne motorje s trajnimi magneti lahko razdelimo na dve vrsti: brezkrtačne enosmerne motorje (BLDCM), ki jih poganja kvadratni val (vbrizgan s pravokotnim tokom v statorska navitja telesa motorja) in sinhrone motorje s trajnimi magneti (PMSM), ki jih poganja sinusni val. V primerjavi s tradicionalnimi krtačenimi enosmernimi motorji BLDCM nadomeščajo mehansko komutacijo tradicionalnih enosmernih motorjev z elektronsko komutacijo in obračajo stator in rotor (rotor uporablja trajne magnete), s čimer odpravljajo potrebo po mehanskem komutatorju in ščetkah. Po drugi strani pa PMSM zamenjajo vzbujalna navitja v rotorju sinhronskega motorja z navitim-rotorjem s trajnimi magneti, medtem ko stator ostane nespremenjen, s čimer se odpravi potreba po vzbujevalnih tuljavah, drsnih obročih in ščetkah. Ker statorski tok BLDCM poganja kvadratni val, je za pretvornik veliko lažje doseči kvadratni val pod enakimi pogoji v primerjavi s sinusnim pogonom PMSM. Poleg tega je njegovo krmiljenje enostavnejše kot pri PMSM (čeprav je njegovo delovanje pri nizkih vrtljajih slabše kot pri PMSM-predvsem zaradi vpliva pulzirajočega navora). Zato so BLDCM pridobili večjo pozornost.

Brezkrtačni motorji s trajnimi magneti so zaradi vrhunske zmogljivosti in nenadomestljivih tehnoloških prednosti vzbujali vse večjo pozornost. Zlasti od poznih sedemdesetih let prejšnjega stoletja je hiter napredek v podpornih tehnologijah, kot so hidromagnetni materiali redkih zemelj, močnostna elektronika in računalniški nadzor, skupaj z nenehnimi izboljšavami proizvodnih procesov mikro-motorjev, privedel do nenehnih izboljšav v tehnologiji in zmogljivosti brezkrtačnih motorjev s trajnimi magneti. Sprva so se uporabljali v majhnih in srednje-velikih servo pogonih v letalstvu, robotiki in gospodinjskih napravah, zdaj pa se pogosto uporabljajo v električnih vozilih, električnih motornih enotah in električnih ladjah. V prihodnosti bodo z nenehnim razvojem tehnologije brezkrtačnih enosmernih motorjev s trajnimi magneti in povezanih podpornih tehnologij ter s stalnim napredkom človeške družbe brezkrtačni motorji s trajnimi magneti našli še širšo uporabo.

Linearni motorji

V teoriji oblikovanja motorjev je bil dosežen pomemben napredek, ki spodbuja uporabo linearnih motorjev in jih vrača v središče pozornosti.

V zadnjih letih se linearni motorji praktično uporabljajo v industrijskih strojih, železniškem transportu, dvigalih, lansirnih letalih letalonosilk, elektromagnetnih puškah, lansirnih raketah in podmornicah z elektromagnetnim pogonom. Tako-imenovano »vesoljsko dvigalo«, ki ga raziskujejo Združene države in druge države, vključuje uporabo linearnih motorjev za izstrelitev raketoplanov ali vesoljskih plovil v vesolje.

V računalniških diskovnih pogonih obstaja vrsta motorja, ki poganja bralno/pisalno glavo, imenovana motor z glasovno tuljavo, ki se lahko šteje tudi za vrsto linearnega motorja.

Linearni motorji niso omejeni na elektromotorje; obstajajo tudi linearni generatorji. Slika 2-7 prikazuje valovno voden linearni generator.

Koračni motorji
Koračni motorji pretvarjajo električne impulzne signale v kotni premik za krmiljenje vrtenja rotorja in služijo kot aktuatorji v napravah za avtomatsko krmiljenje. Vsak vhodni impulzni signal povzroči, da se koračni motor premakne za en korak naprej, zato ga imenujemo tudi impulzni motor. Z razvojem mikroelektronike in računalniške tehnologije povpraševanje po koračnih motorjih narašča iz dneva v dan in se uporabljajo v vseh sektorjih nacionalnega gospodarstva.

Pogonski napajalnik za koračni motor je sestavljen iz impulznega vira signala frekvenčnega pretvornika, impulznega razdelilnika in impulznega ojačevalnika, ki zagotavlja impulzni tok navitjem motorja. Učinkovitost delovanja koračnega motorja je odvisna od dobre koordinacije med motorjem in napajanjem pogona.

Koračni motorji so glede na vrsto motorja razvrščeni v dve osnovni vrsti: elektromehanski in magnetoelektrični. Elektromehanski koračni motorji so sestavljeni iz železnega jedra, tuljav in zobniških mehanizmov. Ko je elektromagnetna tuljava pod napetostjo, ustvari magnetno silo, ki aktivira železno jedro in povzroči njegovo premikanje. Zobniški mehanizem zavrti izhodno gred za določen kot, zobnik proti-rotaciji pa ohranja izhodno gred v novem delovnem položaju. Ko je tuljava spet pod napetostjo, se gred zavrti za drug kot in tako naprej, pri čemer izvaja korakajoče gibanje. Elektromagnetni koračni motorji so večinoma v treh oblikah: trajni magneti, reaktivni in indukcijski trajni magneti.

Superprevodni motorji Superprevodni motorji se glede načel elektromehanske pretvorbe energije ne razlikujejo veliko od običajnih motorjev, le da njihova navitja uporabljajo superprevodne materiale, kar lahko močno zmanjša velikost in prihrani energijo. Ker superprevodnost zahteva hladilno opremo, je struktura še posebej zapletena, zato se na splošno uporabljajo samo v velikih generatorjih ali motorjih (kot so tisti, ki se uporabljajo za pogon velikih ladij). Slika 2-9 prikazuje superprevodni enosmerni motor za ladje.

Ultrazvočni piezoelektrični motorji Ultrazvočni piezoelektrični motorji so nova vrsta pogonske naprave, razvite sredi-1980-ih. Nimajo magnetnega polja ali navitij, njihov princip pa je popolnoma drugačen od tradicionalnih elektromagnetnih motorjev. Uporablja inverzni piezoelektrični učinek piezoelektričnih materialov za pretvorbo električne energije v ultrazvočne vibracije elastičnega telesa in nato pretvori prenos trenja v rotacijsko ali linearno gibanje premikajočega se telesa. Ta tip motorja ima prednosti, kot so nizka delovna hitrost, visoka moč, kompaktna zgradba, majhna velikost in nizek hrup. Poleg tega nanj ne vplivajo okoljska magnetna polja in se lahko uporablja na področjih, kot so biološke znanosti o življenju, optični instrumenti in visoko precizni stroji.