Мир электродвигателей и его представители

Принцип преобразования электрической энергии в механическую сравнительно прост, но с конструкторской точки зрения эта задача со многими вариантами решения. Которые, по мере развития технологического прогресса, принимали различные воплощения. Среди наиболее востребованных типов электродвигателей – асинхронные, моторы постоянного тока, сервоприводы, вентильные электродвигатели и мотор-ролики.

Классические электродвигатели переменного тока разделяются на синхронные и асинхронные – разница в соотношении частоты вращения ротора по отношению к вращению магнитного поля. Конструкция асинхронных устройств проста, они дешевы, но их характеристики нестабильны, а КПД варьируется в очень широком диапазоне – в зависимости от ситуации. Соответственно, в точных механизмах с размеренным режимом работы предпочтительнее более дорогие, но надежные синхронные электродвигатели. А применение асинхронных механизмов – удел массового производства.

Двигатели постоянного тока до недавнего времени практически не использовались – не выдерживали конкуренции с устройствами переменного тока в экономическом отношении. Однако развитие полупроводниковых и микропроцессорных технологий дало начало эре вентильных электродвигателей на постоянном токе. Показатели КПД у них близки к 100%, частота вращения вала регулируется в невероятно огромном диапазоне значений, скорость переключения между режимами работы измеряется в микросекундах. Стоимость изготовления высокоточных вентильных двигателей велика, но это самые перспективные устройства в своем классе – из-за большого ресурса работы и быстрой окупаемости.

Отдельным направлением является разработка сервоприводов – электродвигателей классической конструкции, но с миниатюрными размерами и весом. Их отличительные черты – очень высокая скорость работы, отсутствие инерции, возможность высокоточной обратной связи. Данные устройства широко востребованы там, где необходима точность маневров, то есть, в робототехнике, космических технологиях, станках с ЧПУ и т.д. Частный случай применения сервоприводов – мотор-ролики, механизмы, в которых небольшой двигатель скрыт внутри самого движущегося узла, например, в приводах конвейерных линий. Они активируются непосредственно в момент необходимости работы и расходуют строго дозированное количество энергии, что обеспечивает экономичность, сравнительно высокий КПД и долгий срок службы. Уровень шума низкий, вероятность поломки невысока, а обслуживание мотор-роликов зачастую сводится к замене недорогого узла целиком – преимущества модульной схемы сборки.