Hebrew 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hindi 
מנוע DC יכול להמיר ביציבות זרם ישר לאנרגיה מכנית סיבובית, בעיקר על ידי טיפול בבעיית "השדה המגנטי החד-כיווני" הנוצר על ידי זרם ישר באמצעות תכנון מבני מיוחד. הוא מסתמך על "קומוטטור" כדי לשמור על כיוון עקבי של הכוח (受力) של הרוטור, ופעולתו כוללת שלושה רכיבים מרכזיים - סטטור, רוטור וקומוטטור - כמו גם שני תהליכים מרכזיים: פעולת כוח אלקטרומגנטי כיוונית וקומוטציה מכנית. ניתן לחלק את העיקרון הספציפי לשלושת החלקים הבאים:
1. רכיבי ליבה: בניית "המסגרת המבנית" לכוח כיווני
התכנון המבני של מנוע DC מתמקד בצורך ב"סיבוב רציף", כאשר כל אחד משלושת הרכיבים משרת מטרה נפרדת:
- גַלגַל מְכַוֵןכחלק קבוע של המנוע, הוא מורכב בעיקר מקטבים מגנטיים עיקריים, מסגרת ומברשות. הקטבים המגנטיים העיקריים מלופפים בדרך כלל בסלילי שדה; כאשר זרם ישר עובר דרכם, נוצר שדה מגנטי קבוע (עם קטבים N ו-S לסירוגין), המספק סביבה לרוטור לחוות כוח. המברשות קבועות על המסגרת - קצה אחד מחובר לספק כוח חיצוני DC, והקצה השני נמצא במגע עם הקומוטטור של הרוטור, האחראי על העברת הזרם לרוטור.
- רוטור (ארמטורה)ממוקם בתוך השדה המגנטי של הסטטור, הוא יכול להסתובב סביב ציר המנוע ומורכב מליבת ארמטורה וסלילי ארמטורה. ליבת הארמטורה עשויה על ידי הערמת יריעות פלדת סיליקון כדי להפחית הפסדי זרמי מערבולת. סלילי הארמטורה מלופפים בחריצי הליבה על פי תבנית מסוימת ומשמשים כרכיב הליבה ליצירת כוח אלקטרומגנטי באמצעות האינטראקציה בין הזרם לשדה המגנטי.
- קוֹמוּטָטוֹר"חידוש מרכזי" של מנועי DC, הוא קבוע על ציר הרוטור ומחובר לשני קצוות סלילי הארמטורה. הוא מורכב ממספר מקטעי נחושת מבודדים (מספר מקטעי הנחושת תואם למספר הסיבובים בסלילי הארמטורה). הוא פועל כ"ממיר כיוון זרם", ומשנה את כיוון הזרם בסלילי הארמטורה בזמן אמת באמצעות מגע החלקה עם המברשות.
2. מנגנון הפעלה: "ההיגיון המרכזי" להשגת סיבוב רציף
סיבוב מנוע DC תלוי בסינרגיה בין "יצירת כוח אלקטרומגנטי" ל"התאמת קומוטטור", כאשר התהליך הספציפי מחולק לשני שלבים:
- יצירה כיוונית של כוח אלקטרומגנטיכאשר זרם ישר חיצוני זורם לתוך הקומוטטור דרך המברשות ולאחר מכן לתוך סלילי הארמטורה, מוליכי סלילי הארמטורה - הממוקמים בשדה המגנטי הקבוע של הסטטור - חווים כוח אלקטרומגנטי בהתאם לכלל השמאלי של פלמינג. לדוגמה, מוליכים מתחת לקוטב ה-N של הסטטור חווים כוח ימינה, בעוד שאלו מתחת לקוטב ה-S חווים כוח שמאלה. כוחות אלה יוצרים יחד מומנט אלקטרומגנטי שמניע את הרוטור להסתובב עם כיוון השעון.
- פונקציית קומוטציה של הקומוטטורכאשר הרוטור מסתובב עד לנקודה שבה "מוליכי פיתולי הארמטורה חוצים את קו המרכז של הקטבים המגנטיים של הסטטור", אם כיוון הזרם נשאר ללא שינוי, כיוון השדה המגנטי הפועל על המוליכים יתהפך, מה שיגרום לכיוון הכוח האלקטרומגנטי להתהפך ולמנוע מהרוטור להסתובב ברציפות. בנקודה זו, הקומוטטור מסתובב באופן סינכרוני עם הרוטור. באמצעות החלפת המגע בין מקטעי הנחושת למברשות, הוא הופך במדויק את כיוון הזרם במוליך - זרם שזרם במקור פנימה זורם כעת החוצה - תוך שמירה על אותו כיוון של הכוח האלקטרומגנטי (עדיין דוחף את הרוטור להסתובב עם כיוון השעון). מחזור זה חוזר על עצמו: בכל פעם שהרוטור מסתובב 180°, הקומוטטור מתאים את כיוון הזרם פעם אחת, ומבטיח שהרוטור תמיד מקבל מומנט אלקטרומגנטי באותו כיוון ומאפשר סיבוב רציף.
3. משמעות מעשית של העיקרון: קביעת הביצועים והיישומים של מנועי DC
עיקרון ליבה זה מעניק למנועי DC יתרונות ייחודיים: על ידי התאמת מתח הארמטורה או זרם השדה, ניתן להשיג בקלות ויסות מהירות חלק (למשל, שינוי רציף ממהירות נמוכה לגבוהה). בנוסף, יש להם מומנט התנעה גבוה, המאפשר להם להפעיל ציוד בעל עומס כבד. לכן, מנועי DC נמצאים בשימוש נרחב בתרחישים הדורשים דיוק גבוה בבקרת מהירות, כגון הנעות ציר למכונות כלים ומכונות גרירה למעליות במגזר התעשייתי, מערכות הנעה לרכבים חשמליים מסורתיים במגזר התחבורה, ומנועי כלי עבודה חשמליים והליכונים במכשירי חשמל ביתיים. עם זאת, בשל החיכוך המכני בין הקומוטטור למברשות, למנועי DC עלויות תחזוקה גבוהות יחסית ואורך חיים קצר יותר בהשוואה למנועי AC. עובדה זו גם הובילה לפיתוח מנועי DC ללא מברשות (המשתמשים בקומוטציה אלקטרונית במקום בקומוטציה מכנית).
