Elektromotory - přehled úvodem
Elektromotory jsou klíčovou součástí pohonu a je kolem nich spousta nejasností. V tomto seriálu se pokusíme většinu z nich srozumitelnou a hlavně stručnou formou objasnit.
V současné době se v modelech letadel, vrtulníků a koptér používají ve valné většině tzv. bezkartáčové stejnosměrné motory (BLDC - brush less direct curent), špatně označované jako střídavé. Toto označení vzniklo zřejmě tím, že do nich vedou z regulátorů 3 vodiče a tedy připomínají skutečné třífázové elektromotory na střídavý proud, používané ve strojích - z běžného života známé třeba z míchaček na maltu, cirkulárek a podobně. Mají s nimi však společné jen to, že se točí a vykonávají práci, jinak je princip funkce odlišný.
Tyto motory BLDC motory se vyrábí už dlouho a používají se např. v CD mechanikách, magnetofonech, počítačových ventilátorech a všude tam, kde je třeba tichý chod bez rušení s možností přesného řízení a velmi dlouhá životnost. Tyto motorky mají však velmi malý výkon, proto je dlouho nebylo možné používat k pohonu modelů nebo v jiných náročnějších aplikací.
Zde vidíme otevřený motorek z disketové mechaniky - umožňuje tichý pohon diskety bez rušení s velmi dlouhou životností. Výkon je samozřejmě mizivý a pro jiné použití je tento motor nevhodný.
Prvním problémem byla neexistence velmi silných neodymových magnetů a druhým neexistence výkonových tranzistorů, které jsou schopny v regulátorech spínat značné procházející proudy. Bez silných magnetů a velkých proudů prostě nelze dosáhnout s bezpečným nízkým napětím velkých výkonů, potřebných pro pohon. Vše je ale vyřešeno a BLDC motory jsou nyní nejpoužívanějším typem.
Princip jejich funkce vychází z klasických motorků s komutátorem a kartáčky, zná je každý a jsou všude - v hračkách, autíčkách z autodráhy, ve vážnější modelařině potom v miniaturizovaných verzích v servech a podobně. Jejich předností je jednoduchost, nevýhodou potom hlavně jejich řídící prvek, kterým je komutátor a kartáčky. Ty se opalují a jiskří, mají proto omezenou životnost a způsobují rušení. Dosud se však používají třeba v levných malých modelech aut, protože mají velký kroutící moment již od okamžiku rozběhu.
BLDC motory komutátor a kartáčky nemají a odpadají u nich výše zmínené problémy. Jejich životnost omezuje v podstatě jen životnost ložisek, to jsou jejich jediné mechanické součásti. Resp. ony tyto motory komutátor i kartáčky mají a to v elektronické podobě, jejich úlohu zastává regulátor otáček, který tvoří s motorem nedílný celek. BLDC motor bez regulátoru nemůže fungovat.
Tyto bezkartáčkové motory se dělí ještě na dva podtypy - tzv. outrunnery (nazývané také oběžky) - motory s rotačním pláštěm, kdy je stator s cívkami pevný a okolo něj se točí plášť s magnety
a inrunnery, kdy jsou cívky v plášti a rotorem je dvoupólový magnet. Inrunnery dosahují opravdu vysokých otáček až desítek tisíc za minutu a používají se k pohonu např. dmychadel.
Outrunnery mají otáčky nižší, ale zato mají větší kroutící moment, takže mohou napřímo pohánět vrtule. Potom ještě existují outrunnery s pevným pláštěm, kdy je celý motor zapouzdřen, např. kvůli snadnější ínstalaci do modelu.
BLDC motory jsou potom ještě se senzory a bez senzorů - těch je nyní většina. Senzory udávají regulátoru polohu rotoru vůči statoru, v bezsenzorových motorech se tato poloha indikuje analýzou napětí - to si probereme v jednom z příštích dílů.
Příklad senzorového motoru a regulátoru vidíme zde, používají se třeba v modelech aut, kde je nutný velký kroutící moment od nízkých otáček.
Tolik krátce úvodem, v dalších dílech začneme postupně rozebírat vše, co se elektromotorů týče.