Het opeenvolgend stimuleren van de statorspoelen met eenrichtings "gepulste gelijkstroom" om een stapsgewijs roterend magnetisch veld te genereren, dat de rotor aantrekt om continu te draaien. Visuele uitleg en regeling van de werking van borstelloze motoren.
Elke magneet heeft twee uiteinden, de N-pool (Noordpool/Rood) en de S-pool (Zuidpool/Blauw).
Wanneer twee magneetpolen dicht bij elkaar komen:
• Gelijksoortige polen stoten elkaar af: N-pool ontmoet N-pool, of S-pool ontmoet S-pool, ze stoten elkaar krachtig af.
• Ongelijksoortige polen trekken elkaar aan: N-pool en S-pool ontmoeten elkaar en trekken elkaar stevig aan als goede vrienden.
Een gewone koperen spoel verandert onmiddellijk in een elektromagneet wanneer er stroom doorheen loopt. Bovendien kunnen we de magnetische kracht op elk moment in- en uitschakelen door de schakelaar te bedienen. De motor vertrouwt op deze in- en uitschakelbare elektromagneten om de centrale magneet continu aan te trekken en te laten draaien!
In dit model zijn de drie spoelen van de stator (A, B, C) elk verbonden met een schakelaar (MOSFET). De externe ingang is een zuivere gelijkstroomvoeding (VCC). Door de schakelaars opeenvolgend in te schakelen volgens een specifieke timing via een microcontroller (MCU), stroomt de gelijkstroom in één richting in de vorm van pulsen door de spoel van elke fase. Wanneer een spoel onder stroom wordt gezet, wordt deze een elektromagneet met een vaste N-pool, die de S-pool van de rotor opeenvolgend aantrekt om uit te lijnen, waardoor een continue rotatie wordt gerealiseerd.
Laden...
| Stap | Rotorhoek | MOS A (Spoel A) | MOS B (Spoel B) | MOS C (Spoel C) | Richting van magnetisch veld | Type stroom |
|---|
Traditionele borstelloze wisselstroommotoren veranderen de richting van de spoelstroom om de polen tussen N en S te wisselen. In een unipolaire borstelloze motor is de polariteit van elke spoel vast (genereert alleen een N-pool). We hoeven de positieve en negatieve polen niet om te wisselen; we hoeven alleen de volgorde "A aan -> A uit/B aan -> B uit/C aan" te volgen. Dit is vergelijkbaar met het opeenvolgend inschakelen van magnetische veldsignaallampen op verschillende fysieke locaties. De S-pool van de rotor wordt, dankzij de aantrekkingskracht van ongelijksoortige polen, opeenvolgend getrokken door het magnetische veld van de statorspoelen om in een specifieke richting te draaien.
In de 3-staps volledige stapmodus moet het magnetische veld van de rotor bij elke spoelwisseling 120° springen. Een te grote staphoek veroorzaakt sterke trillingen. De halve stapmodus introduceert de status "twee fasen gelijktijdig ingeschakeld": wanneer spoelen A en B tegelijkertijd onder stroom staan, overlappen hun magnetische velden om een gecombineerd magnetisch veld in het midden (60°) te produceren. Hierdoor wordt de spronghoek gehalveerd van 120° naar 60°, voor een totaal van 6 stappen. De rotatie is aanzienlijk soepeler en vloeiender vergeleken met de volledige stapmodus.
Hoewel het unipolaire gepulste DC-stuurcircuit uiterst eenvoudig is, is op elk moment 2/3 van de motorspoelen volledig inactief en worden de koperen spoelen niet in twee richtingen efficiënt gebruikt. Dit resulteert in een zeer lage vermogensdichtheid en materiaalefficiëntie. Moderne mainstream borstelloze motoren gebruiken echte bidirectionele wisselstroom (driefasige sinusvormige wisselstroom) in de spoelen, waardoor de statorspoelen 100% van de tijd continu worden gebruikt, wat een extreem hoge efficiëntie en een zeer soepel koppel oplevert.
Statorspoelen zijn sterk inductieve belastingen. Wanneer de MOSFET plotseling wordt uitgeschakeld, kan de stroom in de spoel niet onmiddellijk verdwijnen en genereert deze een zeer hoge transiënte tegen-elektromotorische kracht (EMK) (tot wel honderden volts), wat de MOSFET gemakkelijk kan beschadigen. Vrijloopdioden die parallel aan elke spoel zijn aangesloten, bieden een pad voor het ontladen van deze resterende energie; de stroom circuleert en neemt af binnen de diode en de spoel, waardoor de veiligheid van het stuurcircuit wordt gegarandeerd.
Dit visualisatiehulpmiddel is uitstekend geschikt als aanvullend lesmateriaal voor elektrotechniek, automatisering, mechatronica en andere gerelateerde vakgebieden. Docenten kunnen dit interactieve model gebruiken om spoelstimulatie, MOSFET-schakeling, unipolaire gepulste gelijkstroom en de rotatie van de rotor in het stappenveld te demonstreren zonder ingewikkelde formules.
De pagina bevat een eenvoudig te begrijpen "Het geheim van magneten" kaart. Door visuele vergelijkingen van polariteit kunnen studenten en hobbyisten zonder natuurkundige achtergrond snel en intuïtief het concept van magnetische aantrekking, afstoting en elektromagneten begrijpen.
Het in realtime gesynchroniseerde schema van het stuurcircuit toont MOSFET-stuursignalen, de werking van vrijloopdioden en de stroomloop in de spoelen, waardoor ingenieurs de logica van eenvoudige gepulste DC-motoren snel kunnen begrijpen.
Ontwikkelaars kunnen de timing van de microcontroller observeren bij het schakelen tussen de volledige en halve stapmodus. De waarheidstabel toont de logica van de stappen voor de regeling.
Nederlands, Chinees, Engels, Japans en 30 andere hoofdtalen worden ondersteund. Alle interface-teksten kunnen dynamisch worden gewijzigd zonder de pagina te herladen.
Maakt het mogelijk om te schakelen tussen de volledige stapmodus (3 stappen) en de halve stapmodus (6 stappen) om te zien hoe de staphoek de soepelheid van de rotatie beïnvloedt.
Ondersteunt automatisch en handmatig stapsgewijs draaien (Vorige/Volgende/Reset) met continu regelbare afspeelsnelheid (0,3 tot 2,5 seconden per stap) voor een nauwkeurige analyse.
Rotorrotatie, spoelverlichting, MOSFET-indicatoren en de stroomrichting zijn volledig realtime gesynchroniseerd.
De waarheidstabel wordt gemarkeerd in synchronisatie met de huidige stap. Klik direct op de tijdslijnknooppunten om naar de overeenkomstige status te springen.
Schakelt met één klik tussen donkere en lichte thema's en slaat de selectie op in localStorage voor visueel comfort tijdens het studeren.