![Page 1: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/1.jpg)
Stejnosměrné motory v medicínských
aplikacích
![Page 2: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/2.jpg)
Požadavky na motory kladené
Výkon
~ 1W manipulátory a nástroje pro operace
~ 10 W peristaltické pumpy, brusky,
~ 100 W pohony, trakce, vozíky
Kroutící moment bývá 1-100 mNm, pomocí převodovky jej lze zvýšit
Napětí 3 V - 48 V
![Page 3: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/3.jpg)
Ampérův zákon celkového proudu
U přímého vodiče
H 2r = I
r
IldH
![Page 4: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/4.jpg)
Lorentzova sílavíme, že F = Q v x B,
dldB
Ir0
![Page 5: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/5.jpg)
Vodič v magnetickém poli - Lorentzova síla
F = Q v x B víme, že Q = I dt , v = dl/dt
F = I dl x B
![Page 6: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/6.jpg)
Vodič v magnetickém poli - Lorentzova síla
F = Q v x B víme, že Q = I t , v = dl/dt
F = I dl x B
Biot-Savartův zákon
![Page 7: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/7.jpg)
Náhradní schéma stejnosměrného motorupro ustálený stav bez budicího obvodu
Platí rovnice
U = Ui + RaIa
přičemž
Ui = c1 Φ n
M = c2 Φ IaUi – vnitřní indukované napětí
Ra – odpor vinutí kotvy
Ia – proud kotvou
n – otáčky motoru
M – kroutící moment motoru
Φ – magnetický tok v budícím obvodu
c1, c2 - konstanty závislé na uspořádání motoru
![Page 8: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/8.jpg)
Trocha teorie
![Page 9: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/9.jpg)
Trocha teorie
][NmP
M
][NmIcM
][WbIL
![Page 10: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/10.jpg)
Rozdělení stejnosměrných motorů
![Page 11: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/11.jpg)
Derivační motor
Vinutí statoru připojeno paralelně ke kotvě. Často používaný pro své konstantní otáčky nezávislé na zatížení. U menších motorků je statorové vinutí nahrazeno trvalými magnety.
![Page 12: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/12.jpg)
Seriový motor
Seriový motor nesmí být používán bez zatížení, otáčky by šly k nekonečnu a motor by se poškodil.
Použití v oblasti pohonů
![Page 13: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/13.jpg)
Kompaudní motor
![Page 14: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/14.jpg)
Možnosti napájení
• Lineární změna napětí
•Nevýhoda – ztráty na regulačním prvku
• Lineární změna proudu - seriové motory, trakce
•Nevýhoda – ztráty na regulačním prvku
• Pulzní řízení
• Vícefázové napájení u krokových motorů
•Nevýhoda – složitější elektronika
![Page 15: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/15.jpg)
Možnosti napájení
Pulzně šířková modulace (PWM) průběh napětí na motoru
![Page 16: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/16.jpg)
Možnosti napájeníH – můstek
Umožňuje reverzovat směr pohybu a řídit rychlost buzením tranzistorů PWM signálem
![Page 17: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/17.jpg)
Uspořádání moderních motorků
![Page 18: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/18.jpg)
Rozsah parametrů mikromotorků a převodovek fy. MINIMOTOR
![Page 19: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/19.jpg)
Katalogový list typických mikromotorků
![Page 20: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/20.jpg)
PŘÍKLADMáte k dispozici následující katalogové údaje mikromotorku s permanentním magnetem. Jmenovité napájecí napětí Un= 4,5 V. Otáčky při chodu naprázdno jsou no= 16000 min-1 . Proud kotvou (rotorem) naprázdno Iao= 12 mA. Napěťová konstanta kE= 0,27 mV/min-1. Momentová konstanta kM=2,58 mNm/A. Motor napájíme ideálním zdrojem napětí. V konstantách je již obsažen i budící magnetický tok.
a) Z uvedených údajů vypočtěte odpor kotvy Ra
b) Motor nyní při jmenovitém napájecím napětí zatížíme tak, že otáčky klesnou na n1= 13000 min-1. Jaký proud v tomto režimu kotvou poteče a jakým kroutícím momentem bude motor pohánět zátěž?
c) Jakým kroutícím momentem působí motor na brzdu, když jej při jmenovitém napájení zastavíme?__________________________________________________________________________________
aain IRUU 00 aain IRUU , Pro chod naprázdno budea) Obecně platí
VknU Ei 32,400027,01600000 Vnitřní ind. napětí naprázdno
Odpor kotvy
15012,0
32,45,4
0
0
a
ina I
UUR
![Page 21: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/21.jpg)
VknU Ei 51,300027,01300011 b) Vnitřní indukované napětí při otáčkách n1
Proud kotvou při této zátěži mAR
UUI
a
ina 66
15
51,35,411
Kroutící moment M1 mmNIkM M 17,0066,058,211
c) Proud protékající kotvou při stojícím motoru A
R
UI
a
na 3,0
15
5,42
Kroutící moment M2 mmNIkM M 774,03,058,222
![Page 22: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/22.jpg)
Krokové motoryKrokový motor s pasivním rotorem
Cívky tvořící jednu fázi jsou spojeny do série
Vybuzená fáze přitáhne vždy nejbližší zuby tak,aby magnetický obvod měl nejmenší magnetickýodpor
Budíme-li postupně fáze A-B-C-D-A, točí se rotorproti směru hodinových ručiček
Pro otáčení ve směru hodinových ručiček budíme A-D-C-B-A
Jeden cyklus A-B-C-D-A znamená pootočení rotoru o jednu zubovou rozteč
![Page 23: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/23.jpg)
Krokové motoryKrokový motor s aktivním rotorem
Rotor je zmagnetován a natáčí sedle magnetické polarity pólů statoru
![Page 24: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/24.jpg)
Typy řízení krokových motorů
A. Dle polarity - unipolární (jednodušší elektronika, nižší spotřeba) - bipolární (vyšší kroutící moment)
B. Dle velikosti kroku - s plným krokem - s polovičním krokem (jemnější krok, náročnější na ovládání)
C. Dle počtu aktivních fází - jednofázové (nižší spotřeba) - dvoufázové (vyšší kroutící moment)
Označení cívek pro následující obrázky
![Page 25: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/25.jpg)
Principelní schéma unipolárního řízení Principelní schéma bipolárního řízení
Typy řízení krokových motorů
![Page 26: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/28.jpg)
![Page 29: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/29.jpg)
Ventilátor z PC
Bezkomutátorové (brushless) motory
![Page 30: Stejnosměrné motory v medicínských aplikacích](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022081501/56814a9d550346895db7ab13/html5/thumbnails/30.jpg)
Zapojení elektroniky u PC ventilátorů