چکیده:

این مقاله اصول عملکرد موتورهای بدون هسته را بررسی می کند. این موتورها از خانواده بزرگ میکروموتورها می باشند.

ونیز .(voice coil motors) میکروموتورها انواع مختلفی دارند: موتورهای بدون هسته، بدون جاروبک، موتورهای خطی پله ای ومحرکها

برخی از کاربرد های آنها را برای درک اهمیت امروزه آنها را ذکر می کنیم.

کلمات کلیدی: مغناطیس دایم، موتورهای بدون هسته، مغناطیس زدایی

مقدمه:

هدف از کاربرد ابزار وآلات و دستگاههای الکتریکی، تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی (حرکت مکانیکی )ویا

نیروی مکانیکی می باشد. این دستگاهها، بر اساس دو فاکتور مهم ارزان بودن وکارکرد ساده کاربردهای متفاوت وگوناگونی دارند.

بحث می کند که می توان آنها را درحجم DC فراوانی وجود دارد، اما این مقاله روی آن نوع از موتورهای DC موتورهای

کوچک ساخت و آنها را در کاربردهای مختلف و دلخواهی که براساس اصول پایة عملکرد ماشینهای الکتریکی و بعضی

بدون هسته DC محدودیتها می باشد به کار برد. موتورهایی که در این مقاله در مورد آنها صحبت می کنیم میکروموتورهای

هستند. دلیل مهمی که باعث شده که این موتورها مورد بحث قرار گیرند، اینست که موتورهای بدون هسته اولین پله برای ساخت

سایر میکروموتورها می باشند. از آنجائیکه این موتورها هسته ندارند، امکان ساخت آنها در ابعاد کوچک وجود دارد. یکی از عیوب

مهم آنها اینست که از جاروبک وکموتاتور در آنها استفاده می شود. در این موتورها ازآهنربای دایم استفاده می کنیم.

موتورهای بدون هسته:

موتورهای بدون هسته یا موتورهای بدون آهن، موتورهایی هستند که نام آنها بدلیل عدم وجود آهن در هسته شان به آنها

اطلاق می گردد. در آنها به جای اینکه از هسته آهنی استفاده کنیم، سیم بندیها بوسیله یک پلاستیک و یا رزین همدیگررا دریک

ساختارسفت وسخت نگه می دارند. در نتیجه آرمیچر میان تهی و یاخالی از مواد مغناطیسی می باشد و آهنربای دائمی میتوانددرون

سیم پیچی قرار گیرد. مزیت موتورهای بدون هسته اینست که می توانند کوچک باشند و همچنین از نظر وزن نسبت به موتورهای

هسته دارسبک تر می باشند. شکل ( .) نشان دهنده ساختمان آرمیچراین نوع موتورها می باشد. اصول عملکرد, بسیار ساده است،

( شکل ( .

می باشد بعلت وجود میدان I زیرا سیم بندی های زیادی آهنربای دائم را احاطه کرده اند. هنگامی که سیم بندیها حامل جریان

می باشد طبق قانون فاراده بر آن نیرو وارد می شود و گشتاور تولید می کند. B ثابت ناشی از آهنربای دائم که دارای چگالی شار

کیفیت موتور بستگی به کیفیت آهنربای دائم بکار رفته در آن دارد. جریان از طریق جاروبک وکموتاتور به سیم بندیها داده

می شود. یکی از مشخصات مهم موتورهای بدون هسته ثابت زمانی مکانیکی آن می باشد که به صورت زیر تعریف می شود:

. M = R a J / K T K E

بکار رفته در این معادله بیانگر ثابت های نیرو محرکه الکتریکی و گشتاور می باشند. KT و KE مقاومت آرمیچرو

را براساس سایر پارامترهابدست آورد. (این روابط KT و KE همچنین میتوان با توجه به روابط گشتاور ونیروی محرکه الکتریکی

درزیر آورده شده است).

T = ZRBLI = RBL I a / و 2 . =.RLB .T =( Z /. ). .I a / 2 . K T =( Z / 2. ).

شعاع آرمیچرمی باشد. اگر R جریان آرمیچر و I a ، طول موثر هادیها در میدان مغناطیسی L ، تعداد هادیها z که دراین روابط

بچرخد، می توانیم رابطه نیرو محرکه الکتریکی رابه صورت زیربنویسیم: (تعداد هادیهای سری . روتور با سرعت

اگر سرعت محیطی، که با رابطه تعریف می شود را در رابطه بالا بکار ببریم آنگاه E = KE. ( است (z/ شده( .

می توان نوشت که:

و

تعریف شده باشند. برای اینکه ثابت زمانی مکانیکی کوچک باشد، باید تا (SI زمانی برابرندکه در یک سیستم(مث ً لا K T و KE

را بزرگ درنظربگیریم.تاکنون راجع به اصول کارکرد موتورهای بدون هسته صحبت کردیم. حال KT و KE جائی که ممکن است

راجع به انواع مختلف این نوع موتورها بحث می کنیم.

موتورهای روتور استوانه ای بامیدان خارجی:

درشکل( .)برش مقطعی وطولی یک موتور استوانه ای میدان خارجی نشان داده شده است. آهنربای بکار رفته در این موتور

از نوع آلنیکو بوده که دارای پسماند بالا و نیروی خنثی کننده کمی می باشد. برای جلوگیری از مغناطیس زدائی، از یک آهنربای

V = .R

دراز که بصورت طولی مغناطیس شده است استفاده می کنیم. در موتورهای میدان خارجی معمو ً لا از مس به عنوان هادیهای روتور

کاهش می یابد بعضی از این موتورها دارای ثابت زمانی ( Ra J ) استفاده می شود. اما اگر از آلومینیم استفاده کنیم آنگاه

برای مس و آلومینیم به صورت زیر است. . M 1می باشند. نسبت msec کوچکتراز

( شکل( .

( . M ratio)cu: Al=.:.,...

از آنجایی که موتورهای با میدان خارجی دارای کاربردهای با شتاب بالا می باشند، دو مشکل عمده سر راه ما قرار دارد. اول اینکه

کویلها باید دارای قدرت تحمل بارهای بزرگ را داشته باشند. ثانیًا خنک کردن روتور وسایر اجزای موتور، کاربرد این نوع موتور

را با مشکل مواجه می کند.

برای رفع هر کدام از این مشکلات راه حلهایی پیشنهاد گردیده است. برای رفع مشکل اول، کویل ها بوسیلة فایبرگلاس ویا رزین