ユニバーサル モーターは、AC および DC 電源の両方で動作できるタイプのモーターです。ユニバーサルモーターは順番に巻き付けられます（電機子巻線と界磁巻線は直列です）。直列接続のため、ユニバーサル モーターは多くのトルクを生成する可能性があるため、通常、駆動することになっているアイテムの内部に組み込まれています。
ユニバーサル モーターの大半は、最大 3500 RPM の速度で動作するように設計されています。 DC 電源では、これらのモーターは同じ電圧の AC 電源よりも速く回転します。これは、DC ではなく AC でのみ発生するリアクタンス電圧降下によるものと思われます。
ユニバーサル モーターの構築
界磁極が取り付けられた固定子は、ユニバーサル モーターを構成します。界磁極は界磁で包まれています。ユニバーサルモータの固定子界磁回路と電機子が積層されています。 AC電源を使用すると渦電流が発生するため、渦電流を減らすためにシートが必要です.
整流子とブラシは、ユニバーサル モーターの回転アーマチュアによって所定の位置に保持されます。このアーマチュアは、ストレートまたはスキュー スロットで構成されています。電機子コイルで生成される一般的な電流により、AC 送電は DC 送電よりも劣ります。その結果、使用されるブラシは非常に耐久性があります。
固定子界磁コイルは、整流直巻モーターの整流子を介して回転子巻線と直列に配線されます。 ACシリーズモーターは別名です。ユニバーサル モーターのアーキテクチャは、DC シリーズ モーターのアーキテクチャと比較的似ていますが、AC 電源で動作できるように大幅に調整されています。そのため、フィールドコイルとアーマチュア (および結果として生じる磁場) の両方の電流が電源と同時に反転 (横方向) するため、このタイプの電気モーターは AC で動作できます。その結果、結果として生じる機械力は、印加電圧の方向に関係なく連続方向に回転し、整流子と界磁コイルの極性によって決定されます。
ユニバーサルモーターの働き
- DC 電源に接続すると、
DC 電源を使用してユニバーサル モーターに電力を供給すると、DC シリーズ モーターになります。このシナリオで界磁巻線に電流が流れると、電磁界が発生します。電機子導体には同じ電流が流れます。電流が流れている導体は、磁場に置かれると圧縮力を受けます。ローターは、この機械的な力の結果として回転します。この力の方向は、フレミングの左手の法則によって決まります。
- AC 電源に接続されている場合
AC 電源がユニバーサル モーターに適用されると、一方向のトルクが生成されます。これは、電機子巻線と界磁巻線が直列かつ同相で接続されているためです。その結果、AC の極性が変化するたびに、電機子と界磁巻線の両方の電流が同時に方向を変えます。磁場と電機子電流の方向が反転しますが、電機子導体が受ける力は同じままです。ユニバーサル モーターは、電源が AC か DC かに関係なく、DC シリーズ モーターと同じ原理で動作します。
ユニバーサルモーターの短所
- ノイズが多い
- ユニバーサル モーターを別の方法で動かすのは難しいでしょう。
- モーターが過熱した場合、これを防ぐために新鮮な空気が必要です。
- 定期的なメンテナンスとメンテナンスが必要です。
ユニバーサルモーターの特徴
⇨ユニバーサルモーター効率
比較的小さいユニバーサル モーターの効率は 30% ですが、より大きなユニバーサル モーターの効率は 70 ～ 75% です。
⇨ユニバーサルモータ速度負荷特性
ユニバーサル モーターの速度は、完全に負荷がかかっているときに最も遅くなり、そうでないときに最も高くなります。必要な負荷で必要な速度を達成するために、歯車列が使用されます。上の図は、AC と DC の両方におけるユニバーサル モーターの速度負荷特性を示しています。
⇨ユニバーサルモータースピードコントロール
ユニバーサル モーターの速度は、無負荷時にモーターが有害な速度で動作するのを防ぐために制御されます。無負荷モードで動作しないガジェット内にユニバーサル モーターを組み込むことは、速度を制御する 1 つの方法です。これらの構成は、モーターが駆動するシステムに直接接続されている小規模アプリケーションに推奨されます。
モーターの速度を適切な値に調整するためのいくつかの異なるオプションがあります:
- 実際の負荷速度を最小限に抑えるために、歯車列が使用されます。
- 抵抗による速度の制御
- 遠心機構は遠心機構の一種です。
- フィールド タッチはスピード コントロール戦略です。
ユニバーサルモーターの使用
ユニバーサルモーターは、高速で正確な速度制御が必要な用途に使用されます。以下は、ユニバーサルモーターの多くの用途の一部です:
- 卓上扇風機、ヘアドライヤー、グラインダーはすべてユニバーサル モーターを採用しています。
- 持ち運び可能なドリル マシンに含まれています。
- ポリッシャー、送風機、キッチン家電などで使用されています。
結論:
AC電流フェーズの代わりにDC電流モードで使用すると、ユニバーサルモーターは多くの用途で削減できます。 DC 電流モードで機能することで、モーターのサイズと重量を削減するだけでなく、モーターの寿命を延ばし、モーターの騒音を低減します。
このエッセイで提案されている適応可能なアプローチは、低コストの 8 ビット ST6 マイクロコントローラーの使用に依存しています。
ST6マイクロコントローラーは、さまざまなユーザーディスプレイでDCまたはAC電流モーターを駆動できますが、明らかにハードウェア設計に依存します。モーター速度またはトルク制御、センサー監視、ディスプレイ制御、ソフトスタート、保護などの機能を実装できます。
