Η ροπή (ή η ροπή) ενός κινητήρα παράγεται από τη στιγμή της δύναμης που αλληλεπιδρά μεταξύ του ηλεκτρικού ρεύματος και του μαγνητικού πεδίου μέσα στον κινητήρα. Αυτό καθορίζεται από τις βασικές αρχές λειτουργίας του κινητήρα, οι οποίες περιλαμβάνουν κυρίως κινητήρες άμεσης ρεύματος (κινητήρες DC) και κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος (κινητήρες AC).
1.
Μεταξύ των κινητήρων DC, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι: κινητήρες DC και κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες.
DC Motors: Οι κινητήρες DC δημιουργούν ρεύμα εφαρμόζοντας τάση DC στην τρέχουσα διαδρομή. Καθώς το ρεύμα διέρχεται από το πηνίο του κινητήρα (συνήθως ο στάτορας), δημιουργεί μια ροπή στο μαγνητικό πεδίο, προκαλώντας την περιστροφή του κινητήρα.
Οι κινητήρες DC χωρίς ψήκτρες (Motors BLDC): Οι κινητήρες BLDC χρησιμοποιούν ένα μαγνητικό πεδίο που παράγεται από μόνιμους μαγνήτες (συνήθως μαγνήτες στον ρότορα) για να αλληλεπιδρούν με το ρεύμα στον στάτορα. Αλλάζοντας την κατεύθυνση και το μέγεθος του ρεύματος την κατάλληλη στιγμή, ο κινητήρας μπορεί να περιστρέφεται.
2. Εναλλακτικός κινητήρας ρεύματος (κινητήρας AC):
Μεταξύ των κινητήρων AC, υπάρχουν κυρίως ασύγχρονοι κινητήρες (π.χ. κινητήρες επαγωγής) και σύγχρονους κινητήρες.
Κινητήρας επαγωγής: Στον κινητήρα επαγωγής, δεν υπάρχει μόνιμος μαγνήτης στον ρότορα. Όταν ένα εναλλασσόμενο ρεύμα διέρχεται μέσω του στάτορα, παράγει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο στον στάτορα που παράγει το επαγόμενο ρεύμα στον ρότορα. Ως αποτέλεσμα της σχετικής κίνησης, δημιουργείται μια ροπή που κάνει την εκκίνηση του ρότορα να περιστρέφεται.
Οι σύγχρονοι κινητήρες: οι σύγχρονοι κινητήρες λειτουργούν με συγχρονισμό με μια εξωτερική εναλλασσόμενη πηγή ενέργειας. Ο συγχρονισμός του μαγνητικού πεδίου μεταξύ του στάτορα και του ρότορα επιτρέπει τη δημιουργία ροπής, γεγονός που οδηγεί τον κινητήρα να περιστρέφεται.
Σε αυτούς τους κινητήρες, η δημιουργία του μαγνητικού πεδίου και η ροή του ρεύματος αλληλοσυνδέονται και ελέγχοντας την κατεύθυνση και το μέγεθος του ρεύματος, η ροπή του κινητήρα μπορεί να ελεγχθεί αποτελεσματικά. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση συσκευών όπως ελεγκτές κινητήρα ή ελεγκτές ταχύτητας για να διασφαλιστεί ότι ο κινητήρας είναι σε θέση να παρέχει την απαιτούμενη ροπή εξόδου υπό διάφορες συνθήκες φορτίου.
3. Βήματα κινητήρα:
Ένας βηματικός κινητήρας είναι ένας ειδικός τύπος κινητήρα του οποίου η περιστροφή επιτυγχάνεται με περιοδική εφαρμογή ρεύματος σε διαφορετικές φάσεις σε έναν οδηγό. Οι βηματοδοτημένοι κινητήρες περιστρέφονται με σταθερή γωνία σε κάθε κίνηση βηματοδότησης, η οποία συχνά αναφέρεται ως γωνία βήματος.
Ηλεκτρομαγνητικοί βηματικοί κινητήρες: Οι ηλεκτρομαγνητικοί κινητήρες βηματικών περιστρέφονται εναλλάσσοντας το ρεύμα μέσω ενός ηλεκτρομαγνητικού πηνίου σε διαφορετικές φάσεις. Όταν το ρεύμα διέρχεται από το πηνίο, το πηνίο δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που αλληλεπιδρά με τους μαγνητικούς πόλους που στερεώνονται στον ρότορα, ωθώντας έτσι τον ρότορα να περιστρέφεται.
4. Μόνιμος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη:
Οι μόνιμοι κινητήρες βηματικών μηχανών χρησιμοποιούν μόνιμους μαγνήτες που είναι σταθεροί στον ρότορα. Με την αλλαγή της φάσης του ρεύματος, ο κινητήρας μπορεί να ελέγξει την αλληλεπίδραση μεταξύ των μόνιμων μαγνητών και των πηνίων για την παραγωγή ροπής, η οποία οδηγεί τον κινητήρα να περιστρέφεται.
Η γωνία περιστροφής ενός βηματικού κινητήρα είναι συνήθως μικρή σε μια ενιαία δράση βηματισμού, αλλά με τη συσσώρευση πολλαπλών ενεργειών βηματισμού, μπορούν να επιτευχθούν μεγαλύτερες γωνίες και ακριβής έλεγχος θέσης.
Συνολικά, η παραγωγή ροπής σε έναν κινητήρα είναι μέσω της αλληλεπίδρασης μεταξύ του ρεύματος και του μαγνητικού πεδίου, ανάλογα με τον τύπο του κινητήρα και την αρχή της λειτουργίας. Το σύστημα σχεδιασμού και ελέγχου του κινητήρα εξασφαλίζει ότι η κατάλληλη ροπή είναι διαθέσιμη για να καλύψει τις ανάγκες μιας συγκεκριμένης εφαρμογής υπό διαφορετικές συνθήκες φορτίου.
