Кіріспе
Электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіретін машина. Электр моторы – электр энергиясын механикалық энергияға түрлендіретін электр машинасы. Көптеген электр моторлары мотордың магнит өрісі мен сым орамындағы электр тогының өзара әрекеттесуі арқылы жұмыс істейді, бұл мотор білігіне қолданылатын момент түрінде күшті тудырады. Электр генераторы электр моторға механикалық тұрғыдан ұқсас, бірақ кері принцип бойынша жұмыс істейді, механикалық энергияны электр энергиясына түрлендіреді. Электр моторлары тұрақты ток (DC) көздерінен, мысалы, батареялардан немесе түзеткіштерден, немесе ауыспалы ток (AC) көздерінен, мысалы, электр желісінен, инверторлардан немесе электр генераторларынан қуат ала алады. Электр моторларын қуат көзінің түрі, құрылысы, қолданылуы және қозғалыс шығысының түрі сияқты факторларға сәйкес жіктеуге болады. Олар щеткалы немесе щеткасыз, бір фазалы, екі фазалы немесе үш фазалы, осьтік немесе радиалды ағынды болуы мүмкін және ауамен немесе сұйықтықпен салқындатылуы мүмкін. Стандартталған моторлар өнеркәсіптік қолдану үшін қуатты қамтамасыз етеді. Ең ірілері кемелерді қозғалтуға, құбырларды сығуға және сорғылы сақтау жүйелеріне қолданылады, олардың қуаты 100 мегаваттан асады. Олардың қолданылу аймағына өнеркәсіптік желдеткіштер, үрлегіштер және сорғылар, станоктар, тұрмыстық техникалар, электр құралдары, көлік құралдары және дискілік жетектер кіреді. Кішкентай моторларды электрлік сағаттарда табуға болады. Белгілі бір қолдануларда, мысалы, жетек моторларымен регенеративті тежеуде, электр моторларын кері бағытта генератор ретінде пайдалануға болады, бұл әйтпесе жылу мен үйкеліс түрінде жоғалатын энергияны қалпына келтіруге мүмкіндік береді. Электр моторлары сыртқы механизмді қозғалтуға арналған сызықтық немесе айналмалы күш (момент) тудырады. Бұл оларды іске қосу механизміне айналдырады. Олар көбінесе үздіксіз айналу үшін немесе олардың өлшеміне қарағанда айтарлықтай қашықтықта сызықтық қозғалыс үшін жасалған. Соленоидтар да электр қуатын механикалық қозғалысқа түрлендіреді, бірақ тек шектеулі қашықтықта ғана.
An electric motor is an electrical machine that converts electrical energy into mechanical energy. Most electric motors operate through the interaction between the motor's magnetic field and electric current in a wire winding to generate force in the form of torque applied on the motor's shaft. An electric generator is mechanically identical to an electric motor, but operates in reverse, converting mechanical energy into electrical energy. Electric motors can be powered by direct current (DC) sources, such as from batteries or rectifiers, or by alternating current (AC) sources, such as a power grid, inverters or electrical generators. Electric motors may be classified by considerations such as power source type, construction, application and type of motion output. They can be brushed or brushless, single phase, two phase, or three phase, axial or radial flux, and may be air cooled or liquid cooled. Standardized motors provide power for industrial use. The largest are used for ship propulsion, pipeline compression and pumped storage applications, with output exceeding 100 megawatts. Applications include industrial fans, blowers and pumps, machine tools, household appliances, power tools, vehicles, and disk drives. Small motors may be found in electric watches. In certain applications, such as in regenerative braking with traction motors, electric motors can be used in reverse as generators to recover energy that might otherwise be lost as heat and friction. Electric motors produce linear or rotary force (torque) intended to propel some external mechanism. This makes them a type of actuator. They are generally designed for continuous rotation, or for linear movement over a significant distance compared to its size. Solenoids also convert electrical power to mechanical motion, but over only a limited distance.
Ертедегі қозғалтқыштар
Қазіргі заманғы электромагниттік қозғалтқыштардан бұрын, электростатикалық күшпен жұмыс істейтін тәжірибелік қозғалтқыштар зерттелді. Алғашқы электр қозғалтқыштары – 1740 жылдары шотланд абызы Эндрю Гордон мен американдық тәжірибеші Бенджамин Франклиннің тәжірибелерінде сипатталған қарапайым электростатикалық құрылғылар болды. Олардың теориялық негізі – Кулон заңы – 1771 жылы Генри Кавендиш ашқан, бірақ жарияламаған. Бұл заңды 1785 жылы Шарль Огюстен де Кулон тәуелсіз түрде ашқан және оны жариялаған, сондықтан ол қазір оның атымен белгілі. Электростатикалық қозғалтқыштар қажетті жоғары кернеуді жасау қиын болғандықтан, ешқашан практикалық мақсаттарда қолданылмады. 1799 жылы Алессандро Вольтаның электрохимиялық батареяны ойлап табуы тұрақты электр тогын өндіруге мүмкіндік берді. Ханс Кристиан Эрстед 1820 жылы электр тогы магнит өрісін тудыратынын және ол магнитке күш түсіретінін ашты. Андре Мари Амперге электромагниттік өзара әрекеттесудің алғашқы формулировкасын жасауға және электр тогы мен магнит өрісінің өзара әрекеттесуінен туындайтын механикалық күшті сипаттайтын Ампер күш заңын ұсынуға бірнеше апта ғана уақыт кетті. Айналмалы қозғалыс әсерін алғаш рет Майкл Фарадей 1821 жылдың 3 қыркүйегінде Корольдік институттың жертөлесінде көрсетті. Бос ілінген сым сынап ваннасына батырылды, оның үстіне тұрақты магнит (ТМ) қойылды. Сым арқылы ток өткенде, сым магниттің айналасында айнала бастады, бұл ток сымның айналасында жақын шеңберлі магнит өрісін тудыратынын көрсетті. Фарадей өзінің жаңалығын "Quarterly Journal of Science" журналында жариялады және өзінің мақалаларының көшірмелерін, сондай-ақ құрылғысының кішкентай модельдерін әріптестеріне бүкіл әлемге жіберді, осылайша олар да электромагниттік айналу құбылысын көре алды. 1827 жылы венгр физигі Аньос Йедлик электромагниттік орамдармен тәжірибелер жүргізе бастады. Йедлик коммутаторды ойлап тауып, үздіксіз айналудың техникалық мәселелерін шешкеннен кейін, өзінің алғашқы құрылғыларын «электромагниттік өздігінен айналатын» деп атады. Олар тек оқу процесінде қолданылса да, 1828 жылы Йедлик практикалық тұрақты ток қозғалтқыштарының үш негізгі компонентін қамтитын алғашқы құрылғыны көрсетті: статор, ротор және коммутатор. Құрылғыда тұрақты магниттер қолданылмады, себебі стационарлық және айналатын компоненттердің магнит өрістері тек олардың орамдары арқылы өтетін токпен ғана тудырылды.
ДБ қозғалтқыштары
Бірінші коммутаторлы тұрақты ток электр қозғалтқышын 1832 жылы ағылшын ғалымы Уильям Стерджен ойлап тапты. Стердженнің жұмысына сүйене отырып, американдық өнертапқыштар Томас Дэвенпорт пен Эмили Дэвенпорт коммутаторлық типтегі тұрақты ток электр қозғалтқышын құрды, оны 1837 жылы патенттеді. Моторлар минутына 600 айналымға дейін жұмыс істеп, құрал-жабдықтар мен баспа машиналарын қуатпен қамтамасыз етті. Бастапқы батареялардың жоғары құнына байланысты моторлар коммерциялық тұрғыдан сәтті болмады және Дэвенпортты банкротқа дейін жеткізді. Бірнеше өнертапқыштар Стердженнің жұмысын жалғастырып, тұрақты ток моторларын жетілдіруге тырысты, бірақ барлығы бірдей батарея құнының мәселесіне тап болды. Сол кезде электр энергиясын тарату жүйесі болмағандықтан, бұл моторларға коммерциялық нарық пайда болған жоқ. Көптеген сәтті немесе толыққанды сәтті болмаған әрекеттерден кейін, салыстырмалы түрде әлсіз айналатын және поршендік механизмдерді пайдаланған пруссиялық/ресейлік Мориц фон Якоби 1834 жылдың мамыр айында алғашқы нақты айналатын электр қозғалтқышын жасады. Ол керемет механикалық қуатты дамытты. Оның моторы әлемдік рекорд орнатты, ал Якоби оны төрт жылдан кейін, 1838 жылдың қыркүйегінде жақсартты. Оның екінші моторы 14 адаммен қайықпен кең өзенді кесіп өтуге жеткілікті қуатты болды. 1839-1840 жылдары басқа да дамытушылар ұқсас, кейін жоғары өнімділікке ие моторларды құрастыра алды. 1827-1828 жылдары Джедлик өзінің электромагниттік роторларында қолданылатын принциптерге ұқсас құрылғыны жасады, ол пайдалы жұмыс істей алды. 1864 жылы Антонио Пачинотти сақиналы арматураны алғаш рет сипаттады (алғашқыда тұрақты ток генераторында, яғни динамода қолданылуы жоспарланған). Үлкен бұрылыс 1871 жылы Зеноб Граммнің Пачиноттидің дизайнын қайта ойлап табуымен және Вернер Сименстің кейбір шешімдерін қабылдауымен болды, соның арқасында алғашқы коммерциялық тұрақты ток моторлары пайда болды. Тұрақты ток машиналарын жетілдіруге 1867 жылы Siemens компаниясы жариялаған және 1869 жылы Пачинотти байқаған электр машинасының қайтымдылығының ашылуы да септігін тигізді. 1872 жылы Siemens & Halske компаниясының Фридрих фон Хефнер Альтенек Пачиноттидің сақиналы арматурасын барабан роторымен алмастырды, осылайша машинаның тиімділігін арттырды. Сент-Луис моторы, ұзақ жылдар бойы сыныптарда мотор принциптерін көрсету үшін қолданылған, сол себепті тиімді емес, сонымен қатар қазіргі заманғы моторға ұқсамайды. Электр моторлары өнеркәсіпте революция жасады. Өнеркәсіптік процестер енді желілік валдар, белбеулер, қысылған ауа немесе гидравликалық қысымды пайдалана отырып, қуат берумен шектелмеді. Оның орнына әрбір машина өзінің қуат көзімен жабдықталуы мүмкін, бұл пайдалану кезінде оңай басқаруды қамтамасыз етеді және қуат беру тиімділігін жақсартады. Ауыл шаруашылығында қолданылатын электр моторлары адам және жануарлардың бұлшық еттерінің күшін алмастырды. Электр моторларын тұрмыста пайдалану (мысалы, кір жуғыш машиналарда, ыдыс жуғыш машиналарда, желдеткіштерде, кондиционерлерде және тоңазытқыштарда (мұздатқыштарды алмастыратын) үйдегі ауыр жұмысты азайтып, ыңғайлылықтың, жайлылықтың және қауіпсіздіктің жоғары деңгейін қамтамасыз етті. Бүгінде АҚШ-та өндірілетін электр энергиясының жартысынан астамын электр моторлары тұтынады.
Қалқымалы тораптар
1824 жылы француз физигі Франсуа Араго айналмалы магниттік өрістердің бар екенін болжады, оларды Араго айналымдары деп атады. 1879 жылы Уолтер Бейли қолмен қосқыштарды қосып-өшіру арқылы осы айналымдарды көрсетті, бұл алғашқы қарапайым индукциялық мотор болып есептелді. 1880-жылдары көптеген өнертапқыштар жұмыс істейтін AC моторларын жасауға тырысты, себебі AC-нің ұзақ қашықтыққа жоғары кернеуді берудегі артықшылықтары AC-де моторларды пайдалану мүмкін еместігімен теңестірілді. Алғашқы ауыспалы ток коммутаторсыз индукциялық қозғалтқышын 1885 жылы Галилео Феррарис ойлап тапты. Феррарис 1886 жылы одан да жетілдірілген конструкцияларды жасау арқылы алғашқы дизайнын жақсарта алды. 1888 жылы Турин Корольдік ғылым академиясы Ферраристің мотордың жұмыс принципін егжей-тегжейлі сипаттаған зерттеулерін жариялады, сонымен қатар сол кезде "осы принципке негізделген аппарат мотор ретінде коммерциялық маңызы жоқ" деген қорытындыға келді. Өнеркәсіптік даму мүмкіндігін Никола Тесла көз алдына келтірді, ол 1887 жылы тәуелсіз түрде индукциялық моторын ойлап тапты және 1888 жылдың мамырында патент алды. Сол жылы Тесла AIEE-ге «Алмас ток моторлары мен трансформаторларының жаңа жүйесі» деген мақаласын ұсынды, онда үш патенттелген екі фазалы төрт полюсті статорлы мотордың түрі сипатталды: біреуі төрт полюсті ротормен, өздігінен іске қосылмайтын кедергілі мотор, екіншісі – өздігінен іске қосылатын индукциялық моторды құрайтын ротормен, ал үшіншісі – ротор орамына жеке қосылған тұрақты токпен қамтамасыз етілген нағыз синхронды мотор. Алайда, Тесла 1887 жылы тіркеген патенттерінің бірі қысқа тұйықталған орамалы роторлы индукциялық моторды да сипаттады. Джордж Вестингхаус, Феррариден құқықтарды сатып алғаннан кейін (1000 АҚШ доллары), Тесланың патенттерін жылдам сатып алды (60 000 АҚШ доллары плюс сатылған әрбір жылдамдық бірлігі үшін 2,50 АҚШ доллары, 1897 жылға дейін төленді). Тұрақты жылдамдықтағы AC индукциялық моторы көліктер үшін қолайлы емес деп табылса, Вестингхаус 1892 жылы алғашқы практикалық индукциялық моторын жасады және 1893 жылы полифазды 60 герц индукциялық моторлардың желісін әзірледі, бірақ бұл алғашқы Вестингхаус моторлары екі фазалы роторлары бар екі фазалы моторлар болды. Кейін Б.Г. Ламме айналмалы таяқшалы роторды жасады. Михаил Доливо-Добровольский Тесланың моторы екі фазалы пульсациялардың салдарынан практикалық емес деп мәлімдеді, бұл оны үш фазалы жұмысын жалғастыруға ынталандырды. General Electric компаниясы 1891 жылы үш фазалы индукциялық моторларды әзірлеуді бастады. 1980 жылдан бері DC моторлардың нарықтағы үлесі AC моторлардың пайдасына төмендеді.
Құралымдары
Электр қозғалтқышының екі механикалық бөлігі бар: қозғалатын ротор және қозғалмайтын статор. Электр тұрғысынан қозғалтқыш екі бөліктен тұрады: өріс магниттері мен якорь, олардың біреуі роторға, екіншісі статорға бекітіледі. Олар бірге магниттік тізбек құрайды. Магниттер якорь арқылы өтетін магниттік өріс жасайды. Бұл электромагниттер немесе тұрақты магниттер болуы мүмкін. Өріс магниті әдетте статорда, ал якорь роторда орналасады, бірақ олардың орны ауысуы мүмкін.
Ротор
Ротор – механикалық қуатты жеткізетін қозғалатын бөлік. Роторда әдетте ток өткізгіштер орналасады, оларға статордың магниттік өрісі күш түсіріп, білікті айналдырады. Кейбір роторлар тұрақты магниттерді де ұстайды. Тұрақты магниттер кең жұмыс жылдамдығы және қуат диапазонында жоғары тиімділікке қол жеткізеді.
Статор
Статор роторды қоршап тұрады және көбінесе электромагниттер (ферромагниттік темір өзекке оралған сым орамалары) немесе тұрақты магниттерден тұратын магниттік өріс магниттерін ұстайды. Бұл ротор арматурасы арқылы өтетін магниттік өріс құрайды, ол ротор орамаларына күш түсіреді. Статордың өзегі бір-бірінен оқшауланған, ламинациялар деп аталатын көптеген жұқа металл парақтардан жасалған. Бұл ламинациялар белгілі бір магниттік өткізгіштікке, гистерезиске және қанығуға ие электр болаттан жасалады. Ламинациялар қатты өзекті пайдаланғанда туындайтын, айналмалы токтардың салдарынан болатын шығындарды азайтады. Желілік токпен жұмыс істейтін айнымалы ток моторлары әдетте вакуумде лакпен сіңдіру арқылы орамдардағы сымдарды бекітеді. Бұл орамдағы сымдардың бір-біріне соқтығысып, сымның оқшаулануын тоздырып, мерзімінен бұрын бұзылуына алып келуін болдырмайды. Терең құдыққа батырылатын сорғыларда, кір жуғыш машиналарда және кондиционерлерде қолданылатын шайырға толтырылған моторлар статорды пластик шайырмен қаптап, коррозияны болдырмау және/немесе таралатын шуды азайту үшін қолданылады.
Қашықтық
Статор мен ротор арасындағы ауа саңылауы оның айналуына мүмкіндік береді. Саңылаудың ені қозғалтқыштың электрлік қасиеттеріне маңызды әсер етеді. Ол әдетте, мүмкіндігінше кіші болу үшін жасалады, себебі үлкен саңылау тиімділікті төмендетеді. Керісінше, тым кішкентай саңылаулар шуға қоса, үйкеліс тудыруы мүмкін.
Қалқа
Арматура ферромагниттік өзектегі сым орамаларынан тұрады. Сым арқылы өтетін электр тогы магнит өрісінің оған күш (Лоренц күші) түсіріп, роторды айналдырады. Ораулар – токпен қуатталғанда магниттік полюстерді қалыптастыру үшін ламинатталған, жұмсақ, темірден жасалған ферромагниттік өзекке оралған сымдар. Электр машиналары анық және анық емес полюсті конфигурацияларда келеді. Анық полюсті электр қозғалтқышта ротор мен статордың ферромагниттік өзектерінде бір-біріне қарама-қарсы бағытталған полюстер деп аталатын өспелер болады. Сым әр полюстің полюс бетінің астына оралады, ток сым арқылы өткенде олар солтүстік немесе оңтүстік полюске айналады. Анық емес полюсті (таратылған өріс немесе дөңгелек роторлы) электр қозғалтқышта ферромагниттік өзек тегіс цилиндр болып табылады, ал ораулар шеңбер бойындағы ойықтарда тегіс таратылады. Орауларға айнымалы ток бергенде өзекте үздіксіз айналатын полюстер пайда болады. Көлеңкелі полюсті электр қозғалтқышта полюстің бір бөлігіне орау жасалады, ол сол полюстің магнит өрісінің фазасын кешіктіреді.
Коммутатор
Коммутатор – роторға ток жеткізетін айналмалы электрлік қосқыш. Вал айналғанда ротор орамдарындағы ток бағытын үнемі өзгертіп отырады. Ол арматурадағы көптеген металл контактілік сегменттерден тұратын цилиндрден құралады. Коммутаторға көміртек сияқты жұмсақ, тоқ өткізгіш материалдан жасалған "щеткалар" деп аталатын екі немесе одан көп электрлік контактілер тиейді. Щеткалар ротор айналғанда, роторға ток жеткізу үшін бірінен соң бірі ауысып отыратын коммутатор сегменттерімен сырғанап жанасады. Ротордағы орамдар коммутатор сегменттеріне жалғанады. Коммутатор ротор орамдарындағы ток бағытын әр жарты айналымда (180°) өзгертеді, соның арқасында роторға қолданылатын айналу моменты әрқашан бір бағытта болады. Бұл өзгерту болмаса, әрбір ротор орамындағы айналу моментінің бағыты әр жарты айналымда өзгеріп, ротор тоқтап қалар еді. Коммутациялық моторлар көбінесе щеткасыз моторлармен, тұрақты магнитті моторлармен және индукциялық моторлармен алмастырылды.
Шахта
Қозғалтқыш білігі қозғалтқыштың сыртына шығып тұрады, онда ол жүктеменің талаптарын орындайды. Жүктен туындайтын күштер ең сыртқы подшипник шегінен тысқары жерде әсер ететіндіктен, жүк консольдік типтес деп есептеледі.
Брусталған тұрақты ток моторы
Көптеген DC моторлары кішкентай тұрақты магнитті (PM) типтер болып табылады. Олардың құрамында ток бағытын айналумен синхронды түрде өзгерту үшін щеткалы ішкі механикалық коммутация бар.
Тұрақты магнит
Тұрақты магнит (ТМ) қозғалтқышы статор қаңқасында өріс орауларына ие болмайды, оның орнына магнит өрісін жасау үшін ТМ-ға сүйенеді. Үлкен қозғалтқыштарда жүктеме астында коммутацияны жақсарту үшін арматурамен тізбектелген компенсациялық орамдар қолданылуы мүмкін. Бұл өріс бекітілген және жылдамдықты реттеу үшін өзгертілмейді. ТМ өрістері (статорлар) өріс орауларының қуат тұтынуын болдырмау үшін кішкентай қозғалтқыштарда ыңғайлы. Көптеген үлкен тұрақты ток қозғалтқыштары "динамо" типіне жатады, оларда статор орамдары болады. Тарихи тұрғыдан алғанда, ТМ-ды бөлшектеген кезде жоғары магниттік ағынды сақтап тұру мүмкін болмады, ал қажетті ағынды алу үшін өріс орамдары тиімдірек болды. Дегенмен, үлкен ТМ-дар қымбатқа соғады, сондай-ақ қауіпті және құрастыру қиын; бұл үлкен машиналар үшін ораулы өрістерді пайдалануға ыңғайлы жағдай жасайды. Жалпы салмақ пен көлемді азайту үшін кішкентай ТМ қозғалтқыштары неодимнен жасалған жоғары энергиялы магниттерді пайдалануы мүмкін; көбінесе бұл неодим-темір-бор қорытпасы болады. Жоғары магниттік ағын тығыздығының арқасында жоғары энергиялы ТМ-дармен жабдықталған электр машиналары, ең кемінде, барлық оңтайлы жобаланған синхронды және индукциялық электр машиналарымен бәсекелесе алады. Кішкентай қозғалтқыштар суретте көрсетілген құрылымға ұқсас, бірақ оларда кемінде үш ротор полюсі болады (ротордың орнына қарамастан, іске қосылуын қамтамасыз ету үшін) және олардың сыртқы корпусы – иісті өріс магниттерінің сыртқы беттерін магниттік байланысқа түсіретін болат түтік болып табылады.
Бөршелісіз DC
Брусталған DC қозғалтқыштың кейбір мәселелері BLDC конструкциясында шешіледі. Бұл қозғалтқышта механикалық "айналмалы қосқыш" немесе коммутатор сыртқы электрондық қосқышпен алмастырылады, ол ротордың орнына синхронды түрде жұмыс істейді. BLDC қозғалтқыштары әдетте 85% және одан жоғары тиімділікке ие, ең жоғасы 96,5%-ға жетеді, ал щеткалы DC қозғалтқыштарының тиімділігі әдетте 75–80% құрайды. BLDC қозғалтқышының ерекше трапеция тәрізді кері электр қозғалатын күшінің (CEMF) толқын формасы статор орамдарының біркелкі таралуының және ротордың тұрақты магниттерінің орналасуының нәтижесінде пайда болады. Электрондық коммутацияланған DC немесе "іштен сыртқа" DC қозғалтқыштары деп те аталатын BLDC қозғалтқыштарының статор орамдары бір фазалық, екі фазалық немесе үш фазалық болуы мүмкін және ротордың орналасуын анықтау және төмен құнмен жабық циклды коммутаторды басқару үшін оларға Холл эффекті сенсорлары орнатылады. BLDC қозғалтқыштары жылдамдықты дәл басқару қажет болған жағдайларда жиі қолданылады, мысалы компьютерлік дискілерде немесе бейнекассета жазғыштарында. CD, CD-ROM (және т.б.) дискілеріндегі шпиндельдер, кеңсе техникаларындағы механизмдер, мысалы желдеткіштер, лазерлік принтерлер және көшіргіштерде қолданылады. Олар дәстүрлі қозғалтқыштарға қарағанда бірнеше артықшылықтарға ие: көлеңкелі полюсті қозғалтқыштарды пайдаланатын AC желдеткіштерге қарағанда тиімдірек және AC аналогтарынан әлдеқайда салқын жұмыс істейді. Бұл салқын жұмыс желдеткіштің подшипниктерінің қызмет ету мерзімін ұзартады. Коммутатордың болмауы BLDC қозғалтқышының коммутаторлы щеткалы DC қозғалтқышқа қарағанда айтарлықтай ұзақ қызмет ету мерзімін қамтамасыз етеді. Коммутация электрлік және радиожиілік шуды тудырады; коммутаторы немесе щеткалары жоқ BLDC қозғалтқышы аудио жабдықтары немесе компьютерлер сияқты электрлік сезімтал құрылғыларда қолданылуы мүмкін. Коммутацияны қамтамасыз ететін Холл эффекті сенсорлары жабық циклды басқару (серво басқарылатын) қолданбалар үшін ыңғайлы тахометр сигналын беруге қабілетті. Желдеткіштерде тахометр сигналы "желдеткіш жұмыс істеп тұр" сигналын алу үшін, сондай-ақ жылдамдық туралы кері байланыс беру үшін пайдаланылуы мүмкін. Мотордың жылдамдығын дәл басқару үшін оны ішкі немесе сыртқы сағатқа синхрондауға болады. BLDC қозғалтқыштары ұшқын шығармайды, сондықтан олар тұрақсыз химиялық заттар мен отын бар ортада қолдануға жарамды. Ұшқын шығару озонды да тудырады, ол нашар желдетілетін ғимараттарда жиналуы мүмкін. BLDC қозғалтқыштары әдетте компьютерлер сияқты кішігірім жабдықтарда қолданылады және жылуды кетіру үшін желдеткіштерде қолданылады. Олар аз шу шығарады, бұл дірілге сезімтал жабдықтар үшін маңызды артықшылық. Қазіргі BLDC қозғалтқыштарының қуаты бірнеше ваттан көптеген киловаттқа дейін жетеді. Электрлік көліктерде шамамен 100 кВт дейін қуаты бар үлкен BLDC қозғалтқыштары қолданылады. Олар электрлік модельді ұшақтарда да қолданылады.
They are more efficient than AC fans using shaded pole motors, running much cooler than the AC equivalents. This cool operation leads to much improved life of the fan's bearings. Without a commutator, the life of a BLDC motor can be significantly longer compared to a brushed DC motor with a commutator. Commutation tends to cause electrical and RF noise; without a commutator or brushes, a BLDC motor may be used in electrically sensitive devices like audio equipment or computers. The same Hall effect sensors that provide the commutation can provide a convenient tachometer signal for closed loop control (servo controlled) applications. In fans, the tachometer signal can be used to derive a "fan OK" signal as well as provide running speed feedback. The motor can be synchronized to an internal or external clock, providing precise speed control. BLDC motors do not spark, making them better suited to environments with volatile chemicals and fuels. Sparking also generates ozone, which can accumulate in poorly ventilated buildings. BLDC motors are usually used in small equipment such as computers and are generally used in fans to remove heat. They make little noise, which is an advantage in equipment that is affected by vibrations. Modern BLDC motors range in power from a fraction of a watt to many kilowatts. Larger BLDC motors rated up to about 100 kW are used in electric vehicles. They also find use in electric model aircraft.
Қосылған қарсы қозғалтқыш
Қосылған қарсыласу моторында (SRM) щеткалар немесе тұрақты магниттер жоқ, сондай-ақ роторда электр тогы да болмайды. Айналу моменті ротордағы полюстердің статордағы полюстермен шамалы бұрылысқандығынан туындайды. Ротор статордың магнит өрісіне қарай бағдарланады, ал статордың орамдары ретті түрде қосылып, статор өрісін айналдырады. Өріс орамдарынан туындайтын магнит ағыны, ең аз кедергіге ие жолмен, статордың қосылған полюстеріне ең жақын ротор полюстері арқылы өтеді, осылайша ротордың сол полюстерін магниттеу арқылы айналу моментін жасайды. Ротор айналғанда, әртүрлі орамдар қосылып, оның айналуын қамтамасыз етеді. SRM кейбір тұрмыстық техникаларда және көлік құралдарында қолданылады.
Әдеттегі AC/DC қозғалтқышы
Коммутациялық, электрлік қоздырылатын, қатарлы немесе параллель орамды қозғалтқыш – әмбебап қозғалтқыш деп аталады, себебі оны айнымалы (AC) немесе тұрақты (DC) тоқпен жұмыс істеуге бейімдеуге болады. Әмбебап қозғалтқыш AC тоғымен жақсы жұмыс істейді, өйткені өріс және якорь орамдарындағы ток (соның салдарынан туындайтын магниттік өрістер) синхронды түрде полярлігін өзгертеді, демек, механикалық күш тұрақты айналу бағытында пайда болады. Электр желісінің қалыпты жиіліктерінде жұмыс істейтін әмбебап қозғалтқыштар көбінесе бір киловатқа дейінгі қуатталатын құрылғыларда қолданылады. Әмбебап қозғалтқыштар электрлік теміржолдардағы дәстүрлі теміржол тарту қозғалтқыштарының негізін құрады. Мұндай жағдайда, DC тоғымен жұмыс істеуге арналған қозғалтқышта AC тоғын пайдалану тиімділіктің төмендеуіне алып келеді, себебі магниттік компоненттердің, әсіресе мотор өрісінің полюс бөліктерінің бұрандалы токтан қызуына себеп болады, ал DC үшін қатты (ламинацияланбаған) темір қолданылған. Қазіргі уақытта олар сирек қолданылады. Артықшылығы – егер жоғары айналу жылдамдығы қажет болса, AC тоғын жоғары бастапқы айналу моментіне және ықшам конструкцияға ие қозғалтқыштарда пайдалануға болады. Керісінше, олардың күтімі күрделі және қызмет ету мерзімі қысқа. Мұндай қозғалтқыштар жиі қолданылмайтын және жоғары бастапқы айналу моментін қажет ететін құрылғыларда қолданылады. Өріс орамасындағы бірнеше қосылымдар (дәл емес) жылдамдықты сатылап реттеуге мүмкіндік береді. Көп жылдамдықты жарнамалайтын тұрмыстық блендерлер әдетте бірнеше қосылымдары бар өріс орамасын және мотормен тізбекте қосылатын диодты (мотордың жартылай толқынмен түзетілген AC тоғымен жұмыс істеуіне себеп болады) біріктіреді. Әмбебап қозғалтқыштар жылдамдықты электрондық түрде реттеуге де ыңғайлы, сондықтан олар тұрмыстық кір жуу машиналарын сияқты құрылғылар үшін тамаша таңдау болып табылады. Мотор барабанды (алға және артқа) якорьға қатысты өріс орамасын ауыстыру арқылы қозғалта алады. SCIM (асинхронды қозғалтқыш) электр желісінің жиілігінен жоғары жылдамдықпен айнала алмайды, ал әмбебап қозғалтқыштар әлдеқайда жоғары жылдамдықпен жұмыс істей алады. Бұл оларды жоғары жылдамдық пен жеңіл салмақты қажет ететін блендерлер, шаң сорғыштар және шаш кептіргіштер сияқты құралдар үшін пайдалы етеді. Олар сондай-ақ бұрғылар, шлифовкалау машиналары, дискілі және лобзиктер сияқты портативті электр құралдарда жиі қолданылады, онда қозғалтқыштың сипаттамалары жақсы жұмыс істейді. Көптеген шаң сорғыштар мен шөп кескіштердің қозғалтқыштары минутына 10 000 айналымнан асып түседі, ал миниатюралық ұнтақтағыштар минутына 30 000 айналымнан асып түсуі мүмкін.
Сыртқы коммутацияланатын ауыспалы тоқ машинасы
АЖ индукциялық және синхронды қозғалтқыштар, АЖ электр желісімен тұрақты жылдамдықпен жұмыс істеуге немесе өзгермелі жиілікті жетектеушілерден (VFD) өзгермелі жылдамдықпен жұмыс істеуге арналған синусоидты немесе жартылай синусоидты толқынмен қуатпен жұмыс істеу үшін оңтайландырылған.
Индукциялық қозғалтқыш
Индукциялық мотор – электр магниттік индукция арқылы роторға қуат берілетін асинхронды айныма ток мотор, бұл трансформатордың жұмыс принципіне ұқсас. Индукциялық мотор айналатын трансформаторға ұқсайды, себебі статор (тұрақты бөлігі) – трансформатордың бірінші жағы, ал ротор (айналмалы бөлігі) – екінші жағы болып табылады. Көп фазалы индукциялық моторлар өнеркәсіпте кеңінен қолданылады.
Қосқыш және бұрандалы ротор
Индукциялық қозғалтқыштар тікелей қорапты индукциялық қозғалтқыштар (ТҚІҚ) және орамды роторлы индукциялық қозғалтқыштар (ОРІҚ) болып бөлінеді. ТҚІҚ-тың роторында әдетте алюминий немесе мыстан жасалған, ротор ұштарындағы сақиналармен электрлік байланыста болатын қатты тақталардан тұратын ауыр орау болады. Бұл тақталар мен сақиналар жануардың айналатын жаттығу клеткасына ұқсайды. Осы орамға индукцияланған ток ротордың магниттік өрісін жасайды. Ротор тақталарының пішіні жылдамдық-моменттік сипаттамаларды анықтайды. Төмен жылдамдықтарда тікелей қораптағы ток желілік жиілікке жақын болады және қораптың сыртқы бөліктерінде қалуға бейім. Мотордың жылдамдығы артқан сайын, сырғанау жиілігі төмендейді және көбірек ток ішкі бөлікке жетеді. Қораптың ішкі және сыртқы бөліктеріндегі орам бөліктерінің кедергісін өзгерту арқылы ротор тізбегіне тиімді түрде өзгермелі кедергі енгізіледі. Дегенмен, көптеген моторлар біркелкі тақталарды қолданады. ОРІҚ-та ротор орамы оқшауланған сымнан жасалған және мотор білігіндегі сырғанау сақиналарына қосылған. Ротор тізбегіне сыртқы резистор немесе басқа басқару құрылғысын қосуға болады. Резисторлар мотордың жылдамдығын басқаруға мүмкіндік береді, бірақ айтарлықтай қуатты ысыраптайды. Конвертер ротор тізбегінен қуат ала алады және ысырап болатын сырғанау жиілігін инвертор немесе жеке генератор арқылы қуат жүйесіне қайтара алады. ОРІҚ негізінен жоғары инерциялық жүктемені немесе толық жылдамдық диапазонында жоғары бастапқы моментті қажет ететін жүктемені іске қосу үшін қолданылады. Екінші резисторда немесе сырғанау сақинасындағы старттағыштарда қолданылатын резисторларды дұрыс таңдау арқылы мотор нөлдік жылдамдықтан толық жылдамдыққа дейін салыстырмалы түрде төмен тоқпен максималды моментті тудыра алады. Мотордың жылдамдығын өзгертуге болады, себебі мотордың моменттік қисығы ротор тізбегіне қосылған кедергі мөлшерімен өзгереді. Кедергіні арттыру максималды моменттің жылдамдығын төмендетеді. Егер кедергі нөлдік жылдамдықта максималды момент пайда болатын нүктеден асып кетсе, момент одан әрі төмендейді. Жылдамдықпен өсетін моменттік қисыққа ие жүктемемен жұмыс істегенде, мотор мотордың дамытқан моменті жүктеме моментіне тең болатын жылдамдықпен жұмыс істейді. Жүктемені азайту мотордың жылдамдығын арттырады, ал жүктемені арттыру мотордың жылдамдығын азайтады, жүктеме мен мотор моменті қайтадан теңелгенше. Осылай жұмыс істегенде, сырғанау шығыны екінші резисторларда таралады және маңызды болуы мүмкін. Жылдамдық реттелуі және жалпы тиімділігі нашар.
Мотордың айналым күші
Мотор торы тоқтаған кезде, яғни ротор бұрылудан тоқтатылғанда, зақымданусыз, шексіз жұмыс істей алады. Бұл режимде мотор жүктемеге тұрақты момент түсіреді. Көп қолданылатын жері – таспа жетегіндегі таспаны беру және қабылдау дөңгелектері. Бұл қолданыста, төмен кернеумен жұмыс істейтін бұл моторлардың сипаттамалары, таспа бастарынан таспа өтіп жатса да, жоқ болса да, таспаға тұрақты, жеңіл кернеу түсіреді. Жоғары кернеумен (күшті момент беру үшін) жұмыс істегенде, моторлар жылдам оралу және кері оралу операцияларын қосымша механизмдар, мысалы, тісті дөңгелектер немесе муфталарсыз жүзеге асыра алады. Компьютерлік ойындарда мотор торы күшті кері байланыс рульдерінде қолданылады. Тағы бір кең таралған қолданылуы – ішкі жану қозғалтқышының газды электронды басқарумен басқарылуы. Мотор кері серіппеге қарсы жұмыс істейді, газды басқарушының шығысына сәйкес жылжытады. Ал басқарушы, қозғалтқыштың айналу жылдамдығын тұтану жүйесінен немесе магниттік сенсордан келетін электр импульстарын санау арқылы бақылайды және жылдамдыққа байланысты ток мөлшерін аздап түзетулер жасайды. Егер қозғалтқыш қажетті жылдамдықтан баяуласа, ток күшейеді, күш артады, кері серіппеге қарсы тартылып, газ ашылады. Егер қозғалтқыш тым жылдам жұмыс істесе, басқарушы токты азайтады, кері серіппеге газды жабуға мүмкіндік береді.
Синхронды қозғалтқыш
Синхронды электр қозғалтқышы – АЖ қозғалтқышы. Ол айналуды қамтамасыз ететін роторды қамтиды, ротордың катушкалары AC жиілігімен бірдей жиілікте магниттердің арасынан өтеді және оны қозғау үшін магниттік өріс тудырады. Қалыпты жұмыс жағдайында сырғанауы нөлге тең. Керісінше, индукциялық қозғалтқыштар айналым моментін жасау үшін сырғанауы керек. Синхронды қозғалтқыштың бір түрі индукциялық қозғалтқышқа ұқсас, бірақ роторы DC өрісімен қоздырылады. Слип-сақиналар мен щеткалар роторға ток жеткізеді. Ротор полюстері бір-бірімен байланысып, бірдей жылдамдықпен айналады. Тағы бір түрі, төмен жүктемелі айналым күші үшін, дискретті полюстер жасау үшін стандартты бөрік қақпағы роторының бетіне жалпақ жалатылады. Екінші дүниежүзілік соғысқа дейінгі сағаттар үшін және ескі Hammond органдарында Hammond жасаған тағы бір түрі ротор орамдары мен дискретті полюстері жоқ. Ол өздігінен іске қосылмайды. Сағаттың арт жағындағы кішкентай тұтқаны қолмен бұру арқылы іске қосу қажет, ал ескі Hammond органдарында серіпті жүктемелі қолмен басқарылатын қосқыш арқылы қосалқы іске қосу қозғалтқышы болған. Гистерезистік синхронды қозғалтқыштар әдетте (негізінен) бір фазаға фазалық ығысу конденсаторы қосылған екі фазалы қозғалтқыштар болып табылады. Олар индукциялық қозғалтқыштар сияқты іске қосылады, бірақ сырғанау жылдамдығы жеткілікті түрде төмендегенде, ротор (тегіс цилиндр) уақытша магниттеледі. Оның тараған полюстері тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыш сияқты жұмыс істейді. Ротор материалы, мысалы, қарапайым шеге сияқты, магниттелген күйінде қалады, бірақ оны оңай магниттендіруге болады. Іске қосылғаннан кейін ротор полюстері өз орнында қалады, олар жылмайды немесе қозғалмайды. Аз қуатты синхронды уақыт қозғалтқыштары (әдеттегі электрлік сағаттардағы сияқты) көп полюсті тұрақты магнитті сыртқы стақан роторларын қолдануы мүмкін және іске қосу моментін қамтамасыз ету үшін көлеңкелік орамдарды пайдаланады. Telechron сағаттарының қозғалтқыштарында іске қосу моменті үшін көлденең полюстер және дискретті екі полюсті ротор сияқты жұмыс істейтін екі тіректі сақиналы ротор болады.
Қос қоректендірілген электр машинасы
Қос қоректендірілген электр қозғалтқыштарында екі тәуелсіз көп фазалы орау жиынтығы болады, олар энергияны түрлендіру процесіне белсенді (яғни, жұмыс істейтін) қуатты қосады, ал орау жиынтықтарының кем дегенде бірі айнымалы жылдамдықпен жұмыс істеу үшін электрондық түрде басқарылады. Бір топтамада топологияны қайталамай, екі тәуелсіз көп фазалы орау жиынтығы (яғни, қос арматура) максималды мүмкіндік болып табылады. Қос қоректендірілген электр қозғалтқыштарының берілген қозу жиілігінде синхронды жылдамдықтан екі есе артық тиімді тұрақты момент жылдамдық диапазоны бар. Бұл, тек бір белсенді орау жиынтығына ие электр машиналарындағы тұрақты момент жылдамдық диапазонынан екі есе көп. Қос қоректендірілген қозғалтқыш кішірек электрондық түрлендіргішті пайдалануға мүмкіндік береді, бірақ ротор орауы мен сырғанақ сақиналарының құны қуат электроникасы компоненттеріндегі үнемдеуді теңдестіруі мүмкін. Синхронды жылдамдыққа жақын жылдамдықты басқаруда қиындықтар туындауы мүмкін.
Роторлы темірсіз немесе өзектісіз қозғалтқыш
Дәнекерсіз немесе темірсіз DC мотор – тұрақты магнитті DC мотордың ерекше түрі. Бұл конструкция, жалпақ пішініне байланысты, көбінесе «панкейк мотор» деп аталады. Арматура (алғашқыда баспалы тізбек тақтасында жасалған) алдыңғы қатарлы композиттерді пайдаланып, жұқа, берік дискіні құру үшін біріктірілген, тесілген мыс жақтарынан тұрады. Арматурада жеке сақиналы коммутатор болмайды. Щеткалар тікелей арматура бетімен жылғалы қалыптастырады, бұл бүкіл конструкцияны ықшам етеді. Баламалы конструкцияда орталықтағы дәстүрлі коммутатормен жазық орналастырылған оралған мыс сым қолданылады, пішіні гүл мен жапырақшаға ұқсайды. Ораулар әдетте электрлік эпоксидті құю жүйелерімен бекітіледі. Бұл толтырылған эпоксидтер орташа, аралас тұтқырлыққа және ұзақ гелдену уақытына ие. Олар төмен қысымға және төмен экзотермияға ие, әдетте UL 1446 стандарты бойынша 180 °C (356 °F) H классындағы құймалық материал ретінде танылады. Темірсіз DC моторлардың ерекше артықшылығы – тіректің болмауы (темір мен магниттер арасындағы тартылыс өзгеруінен туындаған айналу моментінің өзгеруі). Роторда паразиттік едіс тоқтары пайда бола алмайды, себебі ол толығымен темірсіз, бірақ темір роторлар ламинатталған. Бұл тиімділікті едәуір арттыра алады, бірақ өзгермелі жылдамдықты басқару құрылғылары төмендеген электромагниттік индукцияға байланысты жоғары ауысу жиілігін (>40 кГц) немесе DC қолдануы керек. Бұл моторлар магниттік таспа жетегін басқару үшін ойлап табылды, онда операциялық жылдамдыққа жету үшін минималды уақыт және минималды тоқтату қашықтығы маңызды болды. Панкейк моторлары жоғары өнімді серво басқарылатын жүйелерде, роботтық жүйелерде, өнеркәсіптік автоматтандыруда және медициналық құрылғыларда кеңінен қолданылады. Қазіргі қол жетімді конструкциялардың әртүрлілігіне байланысты технология жоғары температурадағы әскери қолданыстан бастап, төмен құнға арналған сорғылар мен қарапайым серво механизмдерге дейін қолданылады. Тағы бір тәсіл (Magnax) – екі ротордың арасына орналасқан бір статорды пайдалану. Мұндай конструкциялардың бірі 15 кВт/кг дейін шыңдық қуатты, ал тұрақты қуаты шамамен 7,5 кВт/кг құрайды. Бұл осьтік ағынды, темірсіз мотор ағынның қысқа жолын ұсынады, магниттерді осьтен алыстатады. Конструкция ораманың нөлдік шамадан асып кетуіне мүмкіндік береді; орамалардың 100 пайызы белсенді. Бұл тікбұрышты қималы мыс сымды қолдану арқылы күшейтіледі. Моторларды параллель жұмыс істеу үшін тізбектей қоюға болады. Тұрақсыздық екі роторлық дискінің статорлық дискіге тең және қарама-қарсы күштерді түсіруін қамтамасыз ету арқылы азайтылады. Роторлар магниттік күштерді жою үшін тікелей біріктірілген шахта сақинасы арқылы байланысады.
Сервомотор
Сервомотор – позицияны немесе жылдамдықты басқарудың кері байланыс жүйесінде қолданылатын мотор. Сервомоторлар станоктар, қаламдық принтерлер және басқа да процестік жүйелерде қолданылады. Сервомеханизмде қолданылатын моторлар жылдамдық, айналу моменты және қуат сипаттамалары бойынша болжамды болуы керек. Жылдамдық/айналу моменты қисығы маңызды және сервомотор үшін жоғары коэффициентке ие. Орама индуктивтігі және ротор инерциясы сияқты динамикалық жауап сипаттамалары маңызды; осы факторлар өнімділікті шектейді. Ірі, қуатты, бірақ жауабы баяу сервожүйелерде дәстүрлі айныма ток немесе тұрақты ток моторлары мен позициялық немесе жылдамдық кері байланысы бар жетек жүйелері қолданылуы мүмкін. Динамикалық жауап талаптары артқан сайын, ядросыз моторлар сияқты арнайы моторлар қолданылады. Айныма ток моторларының жоғары қуат тығыздығы мен үдеу сипаттамалары тұрақты магниттік синхронды, BLDC, индукциялық және SRM жетектеріне басымдық береді.
Степерлі қозғалтқыш
Степперлі қозғалтқыштар көбінесе дәл айналуды қамтамасыз ету үшін қолданылады. Ішкі роторы, тұрақты магниттерді немесе магниттік жұмсақ полюстерді қамтиды, ал оны электронды түрде ауыстырылатын сыртқы магниттер жиынтығы басқарады. Степперлі қозғалтқышты тұрақты ток электр қозғалтқышы мен ротациялық соленоидтың аралас түрі деп қарастыруға болады. Әрбір орам кезекпен қуатталғанда, ротор энергияланған өріс орамдары тудырған магнит өрісімен сәйкестендіріледі. Синхронды қозғалтқыштан айырмашылығы, степперлі қозғалтқыш үздіксіз айналуы мүмкін емес; керісінше, ол қадамдармен қозғалады – басталып, тоқтап, өріс орамдары тізбектеп қуаттандырылып, қуаты алынып тұрғанда бір жағдайдан екіншісіне өтеді. Ретке байланысты ротор алға немесе артқа бұрылуы мүмкін, сондай-ақ ол бағытын өзгерте, тоқтата, жылдамдығын арттыра немесе кез келген уақытта баяулата алады. Жақсырақ драйверлер өріс орамдарына толық қуат береді немесе толығымен қуатын алып қояды, нәтижесінде ротор шектеулі сандағы жағдайларға "құлап" түседі. Микроқадамдық драйверлер өріс орамдарына қуатты пропорционалды түрде басқара алады, бұл роторларға тірек нүктелері арасында орналасуына және тегіс айналуына мүмкіндік береді. Компьютермен басқарылатын степперлі қозғалтқыштар – ең әмбебап позициялық жүйелердің бірі, әсіресе цифрлық сервожүйелердің құрамында. Степперлі қозғалтқыштарды дискретті қадамдармен белгілі бір бұрышқа оңай айналдыруға болады, сондықтан олар ерте дискілерде оқу/жазу басын орналастыру үшін қолданылды, онда олар ұсынған дәлдік пен жылдамдық оқу/жазу басын дұрыс орналастыруға мүмкіндік берді. Дискінің тығыздығы артқан сайын, дәлдік пен жылдамдық шектеулері оларды қатты дискілер үшін пайдасыз етті – дәлдік шектеулері оларды қолдануға жарамсыз етті, ал жылдамдық шектеулері оларды бәсекеге қабілетсіз етті. Сондықтан, жаңа қатты дискілерде дауыс орамға негізделген басқару жүйелері қолданылады. (Бұл жерде "дауыс орам" термині тарихи мағынада қолданылады; ол конус тәрізді динамиктегі құрылымды білдіреді.) Степперлі қозғалтқыштар компьютерлік принтерлерде, оптикалық сканерлерде және цифрлық фотокөшіргіштерде белсенді элементті, бас басымды тасымалдағышты (сиырқұйрықты принтерлерде) және платинаны немесе қоректендіру роликтерін жылжыту үшін жиі қолданылады. Кварцты аналогтік сағаттарда ең көп таралған кішкентай степперлі қозғалтқыштар бар; олар бір орамды, аз қуатты тұтынады және тұрақты магнитті роторға ие. Сол сияқты, аккумулятормен жұмыс істейтін кварцты сағаттар да осы типтегі қозғалтқыштармен жұмыс істейді. Бұл сағаттардың кейбіреулері, мысалы, хронографтар, бірнеше степперлі қозғалтқыштарды қамтиды. Құрылысы жағынан үш фазалы айнымалы ток синхронды қозғалтқыштарымен тығыз байланысты, степперлі қозғалтқыштар мен SRМ өзгермелі релюктансты қозғалтқыштарының түрі ретінде жіктеледі.
Сызықтық
Сызықтық мотор – негізінен, айналу моментін (айналысын) өндірудің орнына, өзінің ұзындығы бойымен түзу сызықты күшті өндіретіндей етіп "жазылған" кез келген электр қозғалтқышы. Сызықтық моторлар көбінесе индукциялық моторлар немесе қадамдық моторлар болып табылады. Сызықтық моторлар көбінесе дөңгелекті тау-кен жолдарында қолданылады, онда моторсыз вагонның жылдам қозғалысын рельс бақылайды. Олар магниттік серпінді пойыздарда да қолданылады, онда пойыз жер үстінен "ұшады". Шағын масштабта 1978 жылғы HP 7225A қалам сызғышы қаламды X және Y осьтері бойынша жылжыту үшін екі сызықтық қадамдық моторды қолданды.
Электростатикалық
Электростатикалық қозғалтқыш электр зарядының тартылуы мен тебілуіне негізделген. Көбінесе электростатикалық қозғалтқыштар, дәстүрлі катушкаға негіделген қозғалтқыштардың кері нұсқасы болып табылады. Олар әдетте жоғары кернеулі қуат көзін қажет етеді, бірақ кішкентай қозғалтқыштар төмен кернеуді пайдаланады. Дәстүрлі электр қозғалтқыштары керісінше, магниттік тартылыс пен тебілуді пайдаланады және төмен кернеуде жоғары ток талап етеді. 1750 жылдары Бенджамин Франклин мен Эндрю Гордон алғашқы электростатикалық қозғалтқыштарды ойлап тапты. Электростатикалық қозғалтқыштар микроэлектромеханикалық жүйелерде (МЭМЖ) жиі қолданылады, онда олардың жұмыс кернеуі 100 вольттан төмен болады, ал жылжымалы зарядталған пластиналарды жасау, катушкалар мен темір өзектерге қарағанда әлдеқайда оңай. Тірі жасушаларды басқаратын молекулалық механизмдер көбінесе сызықтық және айналмалы электростатикалық қозғалтқыштарға негізделген.
Пьезоэлектрлік
Пьезоэлектрлік мотор немесе пьезоэлектрлік қозғалтқыш – электр өрісі қолданылғанда пьезоэлектрлік материалдың пішіні өзгеруіне негізделген электр қозғалтқышының бір түрі. Пьезоэлектрлік қозғалтқыштар материалдың сызықтық немесе айналма қозғалыс жасау үшін акустикалық немесе ультрадыбыстық дірілдерді пайдаланатын кері пьезоэлектрлік эффектті қолданады. Бір механизмде, бір жазықтықтағы созу қатарлы созулар мен позицияны сақтап тұру үшін пайдаланылады, бұл құрттың жылжу әдісіне ұқсас.
Электрмен қозғалтқыш
Электр қуатымен жұмыс істейтін ғарыш кемесінің қоздырғыш жүйесі ғарыш кеңістігінде ғарыш кемелерін жылға беру үшін электр моторларының технологиясын пайдаланады. Көптеген жүйелер қозғалтқышты жоғары жылдамдыққа электрлік түрде үдетуге негізделген, ал кейбір жүйелер магнитосфераға ие болатын электродинамикалық тіреуіштердің қозғалыс принциптеріне негізделген.
Артқы ЭМҚ
Арматуралық орамдардың тұрақты ток немесе әмбебап мотордың магнит өрісінде қозғалуы оларда кернеу тудырады. Бұл кернеу мотордың қоректендіру кернеуіне қарсы келеді, сондықтан ол "кері электр қозғалтқыш күші (ЭМҚ)" деп аталады. Кернеу мотордың айналу жылдамдығына пропорционалды. Мотордың кері ЭМҚ-сы, орамның ішкі кедергісіндегі және щеткалардағы кернеудің төмендеуімен бірге, щеткалардағы кернеуге тең болуы керек. Бұл тұрақты ток моторларында жылдамдық реттеудің негізгі механизмін қамтамасыз етеді. Механикалық жүктеме артса, мотордың айналуы баяулайды, кері ЭМҚ төмендейді және қоректенуден көбірек ток тартылады. Бұл артқан ток жүктемені теңестіру үшін қосымша айналу моментін қамтамасыз етеді. Кезектес ток машиналарында машина ішіндегі кері ЭМҚ көзін қарастыру кейде пайдалы, бұл индукциялық моторлардың VFD-дегі жылдамдығын дәл реттеу үшін ерекше маңызды. Тиімділік жүктемеге де байланысты. Ең жоғары тиімділік әдетте номиналды жүктеменің 75%-ында байқалады. Мысалы, 10 а.к. (HP) мотор 7,5 а.к. (HP) жүктемені басқанда ең тиімді жұмыс істейді. Тиімділік мотордың өлшеміне де байланысты; үлкен моторлар көбінесе тиімдірек болады. Кейбір моторлар белгілі бір уақыттан артық үздіксіз жұмыс істей алмайды (мысалы, бір рет бір сағаттан артық).
Дәнекерлеу
Электромагниттік моторлар өзара әрекеттесетін өрістердің векторлық көбейтіндісінен айналу моментін алады. Айналу моментін есептеу үшін ауа саңылауындағы өрістерді білу қажет. Бұл өрістер анықталғаннан кейін, айналу моменті – барлық күш векторларының радиусқа көбейтілген интегралы болып табылады. Орамдардағы ток өрістерді тудырады. Магниттік материалды қолданатын мотор үшін өріс токқа пропорционал емес. Ток пен айналу моменті арасындағы байланысты көрсететін график моторды таңдауда көмектеседі. Мотордың максималды айналу моменті максималды токқа байланысты, жылулық ескерілер болмаса. Белгілі бір өзек қанықтығы шегінде және белгілі бір белсенді ток (яғни, айналу тогы), кернеу, полюстік жұптар саны, қозу жиілігі (яғни, синхронды жылдамдық) және ауа саңылауындағы магниттік ағын тығыздығы үшін оңтайлы жобаланған кезде, барлық электр моторлары/генераторларының санаттары, орама ұялары мен артқы темір қалыңдығы бар белгілі бір ауа саңылауының ауданында, электр орталық ядросының физикалық өлшемдерін анықтайтын, шамамен бірдей максималды үздіріссіз біліктің айналу моментін (яғни, жұмыс моментін) көрсетеді. Кейбір қолданыстар максималды айналу моментінен асып түсетін қысқа мерзімді күш беруді қажет етеді, мысалы, электр көлігін тұрған жерден жылдамдату үшін. Магниттік өзек қанықтығымен немесе қауіпсіз жұмыс температурасының өсуімен және кернеумен шектелген, максималды айналу моментінен асып түсетін күш беру мүмкіндігі мотор/генератор түрлеріне қарай айтарлықтай өзгереді. Трансформатор тізбегі топологиясы жоқ электр машиналары, мысалы, WRSM немесе PMSM, магниттік өзек қанықтырылмайынша айналу моментін қамтамасыз ете алмайды. Бұл жағдайда қосымша ток айналу моментін арттыра алмайды. Сонымен қатар, PMSM-нің тұрақты магнитты жинағы қайта қалпына келтірілмейтін зақымдануға ұшырауы мүмкін. Трансформатор тізбегі топологиясы бар электр машиналары, мысалы, индукциялық моторлар, индукциялық қос қоректендірілетін электр машиналары және индукциялық немесе синхронды роторлы қос қоректендірілетін (WRDF) машиналары, айналу моментінің күш беруіне мүмкіндік береді, өйткені трансформатордың екі жағындағы ЭҚК-ның белсенді тогы бір-біріне қарсы келеді және осылайша трансформатормен байланысқан магниттік өзек ағыны тығыздығына ешқандай үлес қоспайды, өзек қанықтығынан сақтайды. Индукциялық немесе асинхронды принциптерге негізделген электр машиналары трансформатор тізбегінің бір портын қысқа тұйықтап, нәтижесінде трансформатор тізбегінің реактивті кедергісі тайғанақтың өсуімен басым болады, бұл белсенді (яғни, нақты) ток мөлшерін шектейді. Мотордың максималды конструкциялық айналу моментінен екі-үш есе жоғары айналу моментін іске асыруға болады. Сыртқы роторлы синхронды қос қоректендірілетін (BWRSDF) машинасы – екі портты трансформатор тізбегі топологиясы бар жалғыз электр машинасы (яғни, екі порт та қысқа тұйықталған портсыз тәуелсіз қоздырылады). Екі портты трансформатор тізбегі топологиясы тұрақсыз екені белгілі және ротор орамалар жинағына шектеулі қуатты тарату үшін көп фазалы сырғанақ сақиналы щеткалар жинағы қажет. Егер дәл құрал синхронды жұмыс істеу үшін жұмыс кезінде айналу бұрышын және тайғанақты бірден басқаруға мүмкіндік берсе, сонымен бірге ротор орамалар жинағына сыртқы қуат беруді қамтамасыз ететін болса, BWRSDF машинасының белсенді тогы трансформатор тізбегінің реактивті кедергісіне тәуелсіз болады және айналу моментінің күш беруі ең жоғары жұмыс істеу айналу моментінен әлдеқайда жоғары және кез келген басқа электр машинасының практикалық мүмкіндіктерінен әлдеқайда асып түседі. Айналу моментінің сегіз еседен жоғары жұмыс істеу моменті есептелген.
Тұрақты қуат тығыздығы
Тұрақты қуат тығыздығы үздіксіз айналу моменті тығыздығы мен тұрақты айналу моментінің жылдамдық диапазонының көбейтіндісі арқылы анықталады. Электр моторлары 20 кВт/кг дейін тығыздыққа жете алады, яғни бір килограммға 20 киловатт шығыс қуаты.