الاختلافات بين المغناطيس الدائم والمحركات السائر ذات الممانعة المتغيرة

الاختلافات بين المغناطيس الدائم والمحركات السائر ذات الممانعة المتغيرة

أصبحت المحركات السائر جزءًا لا يتجزأ من عدد لا يحصى من الصناعات ، من التصنيع والأتمتة إلى الروبوتات والإلكترونيات. من بين الأنواع المختلفة لمحركات السائر المتوفرة في السوق ، هناك خياران شائعان هما المغناطيس الدائم ومحركات السائر ذات الممانعة المتغيرة. بينما يخدم كلا النوعين نفس الغرض من تحويل النبضات الكهربائية إلى حركات ميكانيكية دقيقة ، فإن لهما اختلافات واضحة تجعلهما مناسبين لتطبيقات محددة. في هذه المقالة ، سوف نستكشف ونقارن خصائص ومزايا وعيوب المغناطيس الدائم ومحركات السائر ذات الممانعة المتغيرة.

خصائص محركات السائر ذات المغناطيس الدائم

1. ارتفاع عزم الدوران والدقة

تشتهر محركات الخطوة ذات المغناطيس الدائم (PMSMs) بعزم دورانها العالي ودقتها. وهي تتكون من دوار بمغناطيس دائم وعضو ثابت بملفات كهرومغناطيسية. عندما يتم تنشيط الجزء الثابت ، يقوم العضو الدوار بالمغناطيس الدائم بمحاذاة نفسه ، مما يؤدي إلى خطوات دقيقة ودقيقة. يخلق التفاعل المغناطيسي بين الدوار والجزء الثابت عزم الدوران المطلوب لتحريك المحرك.

2. تكوينات ثنائية القطب وأحادية القطب

يمكن تصنيف PMSMs إلى شكلين: ثنائي القطب وأحادي القطب. تحتوي المحركات ثنائية القطب على سلكين في كل مرحلة ، بينما تحتوي المحركات أحادية القطب عادةً على خمسة أو ستة خيوط ، مما يسمح لها بالعمل مع معدلات جهد أقل. تميل المحركات ثنائية القطب إلى امتلاك قدرات عزم دوران أعلى ، بينما توفر المحركات أحادية القطب تحكمًا أفضل ودقة أكثر دقة بسبب حنفيات الملف الإضافية.

3. سرعة عالية وتسريع سريع

نظرًا لخصائص عزم الدوران العالية ، يمكن أن تحقق PMSM سرعات عالية وتسارعات سريعة. وهذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب حركات سريعة ودقيقة ، مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد ، وآلات CNC ، والأذرع الآلية.

4. المزيد من الأسلاك المعقدة

عيب واحد من PMSMs هو الحاجة إلى أسلاك أكثر تعقيدًا مقارنة بأنواع المحركات السائر الأخرى. تتطلب أنظمة PMSM ثنائية القطب دائرة سائق H-bridge للتحكم في التدفق الحالي والاتجاه عبر الملفات. من ناحية أخرى ، تتطلب أنظمة PMSM أحادية القطب ترانزستورات أو محركات إضافية لتمكين التحكم الديناميكي في التدفق الحالي.

خصائص المحركات السائر ذات الممانعة المتغيرة

1. بناء بسيط

تتميز محركات السائر ذات الممانعة المتغيرة (VRSMs) ببناء أبسط مقارنة بـ PMSMs. وهي تتكون من دوار به أسنان وعضو ثابت مع ملفات كهرومغناطيسية. على عكس PMSMs ، لا تحتوي VRSM على مغناطيس دائم. بدلاً من ذلك ، يعتمدون على مبدأ التردد المغناطيسي لتوليد عزم الدوران.

2. انخفاض عزم الدوران والدقة

مقارنةً بـ PMSMs ، تُظهر VRSM عمومًا قدرات عزم دوران أقل ودقة. يؤدي عدم وجود مغناطيس دائم إلى انخفاض القوى المغناطيسية بين العضو الدوار والجزء الثابت. هذا يحد من استخدامها في التطبيقات التي تتطلب عزم دوران عالي أو تحديد المواقع بدقة.

3. انخفاض التكلفة

نظرًا لبنائها الأبسط وقدرات عزم الدوران المنخفضة ، تعد VRSM أكثر فعالية من حيث التكلفة بشكل عام مقارنةً بـ PMSM. غالبًا ما يتم استخدامها في التطبيقات التي لا تكون فيها الدقة أمرًا بالغ الأهمية ، ولكن التكلفة تلعب دورًا مهمًا ، كما هو الحال في بعض الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية وأنظمة التشغيل الآلي المنخفضة النهاية.

4. قدرة أفضل على التكيف مع تحميل الاختلافات

تشتهر VRSM بقدرتها على التكيف بشكل أفضل مع متغيرات التحميل. يمكنهم التعامل مع تغييرات الحمل المفاجئة بشكل أكثر فعالية بسبب طبيعة مبدأ ممانعتهم المغناطيسية. تجعلها هذه الميزة مناسبة للتطبيقات التي قد تختلف فيها خصائص التحميل.

مقارنة المغناطيس الدائم والمحركات السائر ذات الممانعة المتغيرة

1. عزم الدوران والدقة

يتفوق PMSMs على VRSM من حيث قدرات عزم الدوران والدقة. ينتج عن وجود مغناطيس دائم في PMSM مجالات مغناطيسية أقوى وإخراج عزم دوران أعلى ، مما يجعلها أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تتطلب حركات دقيقة وقوية. ومع ذلك ، لا يزال بإمكان VRSM أن تعمل بشكل مناسب في التطبيقات التي لا يمثل فيها عزم الدوران العالي والدقة متطلبات حرجة.

2. التكلفة

تعد VRSMs بشكل عام أكثر فعالية من حيث التكلفة مقارنة بـ PMSM. يساهم غياب المغناطيس الدائم والبناء الأبسط لـ VRSM في انخفاض تكاليف التصنيع. إذا كانت التكلفة اعتبارًا أساسيًا ولم تكن الدقة أمرًا بالغ الأهمية ، يمكن أن تكون VRSM خيارًا مناسبًا.

3. التعقيد

تتطلب PMSMs أسلاكًا ودوائر محرك أكثر تعقيدًا مقارنةً بـ VRSMs. تضيف الحاجة إلى سائقي جسر H أو ترانزستورات إضافية للتحكم في التدفق الحالي عبر الملفات تعقيدًا لأنظمة PMSM. من ناحية أخرى ، لا تتطلب أنظمة VRSM دوائر إضافية ، مما يجعلها أسهل في التفاعل والتحكم.

4. السرعة والتسارع

تتفوق PMSMs في تحقيق سرعات عالية وتسارع سريع. تسمح لهم قدرات عزم الدوران العالية بتحريك الأحمال بسرعة وبدقة. على الرغم من أن VRSM أبطأ بشكل عام ، إلا أنه لا يزال بإمكانها توفير سرعة وتسريع كافيين للعديد من التطبيقات. يعتمد الاختيار بين الاثنين على متطلبات السرعة المحددة للتطبيق.

5. القدرة على التكيف لتحميل المتغيرات

نظرًا لمبدأ التردد المغناطيسي ، تتمتع VRSM بقدرة أفضل على التكيف مع تغيرات التحميل. يمكنهم التعامل مع التغييرات المفاجئة وغير المتوقعة في الحمل بشكل أكثر فعالية مقارنة بـ PMSM. في التطبيقات التي قد تختلف فيها خصائص الحمل ، يمكن أن تكون VRSM هي الخيار الأنسب.

خاتمة

باختصار ، كل من المغناطيس الدائم ومحركات السائر ذات الممانعة المتغيرة لها خصائصها الفريدة التي تجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة. توفر PMSMs عزم دوران عاليًا ودقة وسرعة وتسريعًا ، ولكنها تأتي مع زيادة التعقيد والتكلفة. من ناحية أخرى ، توفر VRSM بناءًا أبسط ، وتكلفة أقل ، وقدرة أفضل على التكيف مع تغيرات الحمل ، وإن كان ذلك بقدرات عزم دوران أقل ودقة. يمكن أن يساعد فهم الاختلافات بين هذين النوعين من المحركات المهندسين والمصممين على اختيار المحرك الأنسب لتطبيقهم المحدد ، وتحقيق التوازن بين متطلبات عزم الدوران والدقة والتكلفة والتعقيد.