آشنایی با روتور و استاتور

استاتور و روتور چیست؟

استاتور و روتور از اجزای اصلی در موتورهای الکتریکی به‌شمار می‌روند. در بسیاری از صنایع و کاربری‌های مختلف این نیاز وجود دارد که از نیروی الکتریسیته برای تبدیل آن به‌نیروی مکانیکی و در نتیجه ایجاد کار بهره گرفت. این جاست که انواع الکتروموتورها یا همان موتورهای الکتریکی به‌کمک بشر آمده و این مهم را انجام می‌دهد. برای آن که بتوانیم درک بهتری از کاربرد و نقش استاتور و روتور در موتورهای الکتریکی داشته باشیم ابتدا با ید تا درباره این تجهیز کمی اطلاعات داشته‌باشیم. در این مقاله تلاش کرده این تا توضیحات کاربردی و مفیدی در خصوص موتورهای الکتریکی و اجزای سازنده‌ی آن ارائه دهیم. چنانچه شما نیز به الکتروموتورها و نقش و ساختار آن ها علاقه‌مند هستید تا انتهای این مقاله ما را همراهی کنید.

مطلب مرتبط:

الکتروموتور (موتور الکتریکی) چیست؟

روش‌های مختلف راه‌اندازی الکتروموتور چیست؟

الکتروموتور چیست؟

موتور الکتریکی یا همان الکتروموتور وسیله به‌منظور تبدیل کردن انرژی الکتریکی به مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. اختراع این موتور یک گام بسیار بزرگ برای تحقق بسیاری از اهداف بود که در سال 1822 میلادی توسط یک دانشمند انگلیسی انجام شد. البته نوع اولیه این موتور با نمونه‌های امروزی آن بسیار متفاوت بود هر چند از نظر عملکرد و اهداف شباهت‌های زیادی نیز وجود دارد. در طی سال‌ها تغییرات و بروز رسانی‌های زیادی در الکتروموتورها رخ داد تا در نهایت به‌شکل امروزی ساخته شدند و مورد بهره‌برداری قرار گرفتند.

اساسا در موتورهای الکتریکی اساس کاربر مبنای الکترومغناطیس بوده‌و به‌کمک میدان‌های مغناطیسی ایجاد شده در سیم پیچ وظیفه خود را انجام می‌دهد. در واقع با عبور جریان الکتریکی از ماده‌ی مورد نظر توسط میدان مغناطیسی ایجاد شده اثرگذاری شده و به‌وسیله‌ی میدان مغناطیسی به آن نیرو وارد می‌شود. از این رو موتورهای الکتریکی به صورت چرخشی کار می‌کنند. در این تجهیزات به بخش ثابت آن استاتور و روتور نیز بخش متحرکت این تجهیز نام دارد. اغلب آن‌ها نیز از نوع برگشت پذیر بوده و قادر هستند تا انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریسته بدل کنند. در این حالت از موتورهای الکتریکی به‌عنوان دینام و ژنراتور استفاده می‌شوند.

کاربردهای الکتروموتور چیست؟

از این تجهیزات در کاربری‌های بسیار زیادی استفاده می‌شود. از سیستم‌های صنعتی تا مصارف خانگی همگی از این موتورها بهره می‌گیرند. در واقع الکتروموتورها از تجهیزات بسیار مهم و تاثیرگذار در مهندسی به شمار می‌رود. امروزه بدون این تجهیزات بسیاری از دیگر لوازم نیز از کار خواهند افتاد. کاربرد موتورهای الکتریکی که ساختاری نسبتا پیچیده داشته و از استاتور و روتور در آنها استفاده شده است شامل موارد زیر میباشد:

• ابزارآلات شارژی
• دمنده‌ها
• توربین‌ها
• پمپ‌ها
• کمپرسورها
• کشتی‌ها
• و در انتها ابزارهایی که با برق کار می‌کنند.

انواع موتورهای الکتریکی کدام است؟

تقسیم بندی در این نوع موتورها بسیار گسترده است. این بخش بندی‌ها بر اساس نوع برق ورودی به موتور تا اجزای داخلی مورد استفاده متفاوت است. اصلی ترین بخش بندی ها شامل:

1- الکتروموتور AC

2- الکتروموتور DC

3- الکتروموتور براش

4- الکتروموتور براشلس

5- الکتروموتور تک سرعته

6- الکتروموتور دو سرعته

اجزای تشکیل دهنده در موتورهای الکتریکی کدام است؟

این موتورها که در حقیقت محرک‌های اصلی در چرخاندن چرخ صنایع هستند دارای بخش‌های متنوع و مختلفی هستند که هر یک از این اجزا در کنار دیگری وظیفه‌ای مشخص و مربوط به خود دارد. این اجزا در موتورهای الکتریکی شامل:

1- استاتور و روتور

2- شکاف هوایی

3- سیم پیچ

4- منبع تغذیه

5- آرمیچر

6- آهن ربا

البته اجزای دیگری مانند پیچ سرصلیبی و پیچ شش گوش و پروانه خنک کاری و بلبرینگ و قلاب و غیره نیز در ساختار این تجهیزات مورد استفاده قرار میگیرد. برای اینکه بتوانی با اساس و مبنای کار در موتورهای الکتریکی بهتر آشنا شویم لازم است تا درباره اجزای داخلی آن به‌ویژه استاتور و روتور بدانیم. این دو بخش به کمک یکدیگر تولید نیروی گشتاوری می‌کنند در واقع مبنای کار این نوع موتورها می‌باشد. در ادامه این بخش به‌معرفی و شبوه‌ی کار این دو بخش از موتورهای الکتریکی خواهیم پرداخت.

آشنایی بیشتر با استاتور و روتور

زمانی که درباره الکتروموتورها مطالعه می‌کنیم قطعا با مفاهیم و اصطلاحاتی از جمله استاتور و روتور مواجه خواهیم شد. این دو بخش از اجزای اصلی در تمام ا نواع موتورهای الکتریکی هستند. برای درک و شناخت بیشتر این دو جز نیز دانستن معنای لغوی آنها می‌تواند کمک کنده باشد. استاتور به‌معنای ثابت بوده و روتور نیز یعنی چرخان. در حقیقت این دو قسمت بخش‌های اصلی هستند که یکی چرخان و دیگری ثابت است.

حتما بخوانید:

انواع منبع تغذیه صنعتی کدامند؟

تفاوت موتورهای AC و DC چیست؟

روتور چیست؟

روتور که در داخل استاتور تعبیه شده است روی شفت در موتورهای نوع AC قرار دارد. این بخش دلیل اصلی حرکت چرخشی در موتور بوده و موجب وارد شدن انرژی الکتریکی به الکتروموتور است. شفت در این نوع موتورها به‌وسیله چرخش‌های ایجاد شده در روتور به حرکت در اومده و در دستگاه ایجاد حرکت خواهد کرد. در واقع حرکت کردن روتور موجب می‌شود تا انرژی الکتریکی به‌نیرویی مکانیکی بدل شده و در نتیجه انجام عملی کار اتفاق افتد.

اما روتور از ورقه‌های نازکی از جنس فولاد ساخته‌شده است که در داخل آن به اصطلاح هسته‌هایی که آلومینیومی یا مسی هستند قرار می‌دهند. در برخی از متون گاهی اوقات به جار کلمه روتور از شفت و یا آرماتور استفاده می‌کنند که در واقع همه دارای یک مفهوم هستند. همانطور که گفته شد استاتور و روتور در هم فرو رفته‌اند(روتور در داخل استاتور تعبیه شده) و در این حالت یک شکاف بین این دو وجود دارد. هوای بین این دو قطعه در تست‌های مربوط به سنجش موتورهای الکتریکی مورد بررسی و سنجش دقیق واقع می‌شود تا از صحت آن اطمینان حاصل کند.

استاتور چیست؟

استاتور در حقیقت یک حجم استوانه‌ای و توخالی است که به وسیله چندین لایه از جنس فلز ساخته‌شده است. این لایه‌ها هر یک استوانه‌ای شکل بوده و به‌هم متصل شده‌اند. بین این لایه‌ها شیارهایی وجود دارد که درون آنها سیم پیچ‌ها را قرار می‌دهند. از این سیم پیچ‌ها به نام کلاف نیز یاد می‌شود. این کلاف‌ها به‌کمک هسته‌هایی که در آن‌ها تعبیه‌شده‌است یک آهنربا از جنس مغناطیسی را می‌سازند. سیم پیچ در موتورهای الکتریکی مستقیما به منبع تغذیه الکتریکی متصل می‌شود. به‌محض برقراری جریان برق میدان مغناطیسی در آهنربای مغناطیسی ایجاد می‌شود. بنابراین استاتور و روتور از اجزای اصلی در الکتروموتورها بوده و موجب می‌شوند تا موتور قادر باشد اهداف در نظر گرفته شده برای خود را به‌نتیجه می‌رساند.

توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه ساخت و تولید استاتور و روتور فعالیتی ندارد. 

چگونگی چرخش روتور درون استاتور

برای اینکه چرخش روتور در استاتور به‌آسانی صورت گیرد در طرفین شفت خروجی بلبرینگ‌هایی تعبیه شده است که موجب انجام حرکت‌های پیوسته و البته دروانی شکلی خواهد شد. درواقع از این بلبرینگ‌ها برای سهولت چرخش در روتور بهره گرفته می‌شود. استاتور و روتور با این بلبرینگ‌ها بدون سایش‌های اضافی که فرسایش ایجاد خواهد کرد کار می‌کنند.

شیوه کار استاتور و روتور چگونه است؟

همانطور که گفته شد در فضای بین استوانه‌های استاتور سیم پیچ‌هایی تعبیه‌شده است که با ورود جریان الکتریسیته به آن بر اساس قانونی بنام قانون آمپر مبدل به نیروی مغناطیسی و چرخنده‌ای می‌شود. بعد از مدتی این نیرو تغییر کرده و بر اساس قانون فارادی این میدان مغناطیسی می‌تواند ولتاژی را روی کنداکتورهای میله‌ای که در داخل هسته در روتور تعبیه شده است القا نماید. همین موضوع موجب برقراری جریان در میله‌های روتور خواهد شد. علاوه بر آن جریان در روتور موجب می‌شود تا نیرویی به کنتاکتورها درون میله‌ها نیز وارد گردد. همین نیرو است که موجب به حرکت در آمدن روتور می‌گردد. از این چرخش و حرکت به وجود آمده نیز برای مواردی همچون:

• آسانسور
• پله برقی
• فن

استفاده بعمل می‌آید. پس از آشنایی با کلیت الکتروموتورها و نیز شناخت دو بخش اصلی از آن‌ها یعنی استاتور و روتور اینک برای انتخاب کردن و شناخت بیشتر این نوع از موتورها باید با مفهومی به نام گشتاور نیز آشنا شویم.

حتما بخوانید:

سروو موتور چیست؟ کاربرد آن

استپرموتور چیست؟ انواع و کارکرد آن

چرا روتور کمی اریب نصب می‌شود؟

میله‌ی روتور یا به اصطلاح چرخانه نصب به‌محور اصلی کمی اریب نصب می‌شود. دلیل اول این کار این است که صوت مغناطیسی حاصله کاهش یافته و موتور الکتریکی با این کاهش صوت قادر باشد تا بدون صدا کار کند. همچنین از هارمونیک در درزها نیز کم خواهد شد. دلیل بعدی این است که از این طریق گرایش روتور در الکتروموتور نسبت به هنگ کردن کمتر خواهد شد. دندانه‌های روتور به علت خاصیت جذب مغناطیسی محض (مستقیم) در تلاش هستند که در جلوی دندانه‌های استاتور باقی مانده و این تقابل زمانی رخ می‌دهد که دندانه‌های استاتور و روتور با هم مساوی باشند.

برای نصب کردن روتور بر روی محور از مهارهایی بهره گرفته می‌شود. در این حالت یک سمت محور را به منظور نیرو در حالات عادی بلندر از سمت دیگر آن طراحی می‌کنند. البته برخی از انواع موتورهای الکتریکی هستند که برای به جهت وصل کردن حسگرها دارای حالت‌های سرعت و وضعیت باشند. همانطور که پیشتر نیز اشاره شد بین استاتور و روتور فضایی وجود دارد که توسط آن القای انرژی از استاتور به روتور انجام می‌گردد. گشتاور این نیروی تولید شده نیز به نیرویی را وارد نموده و همین نیرو در چرخاندن میله مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر از روتور و ساختار آن صرفه نظر کنیم کلیت قوانین مورد استفاده در الکتروموتورها یکسان است.

انواع روتورها کدام‌اند؟

این قطعه از الکتروموتورها دارای انواع مختلفی می‌باشد که با توجه‌با کاربری مورد نیاز در بخش‌های مختلف با ویژگی‌ها و سبکی طراحی شده‌است. انواع مختلف روتورها عبارتند از:

1- قفس سنجابی:

این نوع از روتورها از جنس فولد لایه‌به‌لایه ساخته می‌شوند. در این حالت تسمه‌های از جنس مس و یا آلومینیوم در شکلی محوری و در فاصله‌های یکسان در اطراف آن نسب می‌شوند. در نهایت به وسیله رینگ‌هایی که در بخش انتهایی آن قرار گرفته‌اند بطور مداوم اتصال کوتاه می‌شوند. این نوع از روتورها به واسطه طراحی زیرکانه و ساده ای که دارد بسیار مورد توجه قرار گرفته است.

2- کلافی:

استاتور و روتور داخل آن در این حالت از یک هسته‌ی استوانه‌ای شکل ساخته شده‌اند و از شیارهایی برای نگهداری کردن از آن بهره گرفته شده که سه فاز بوده و در یک شکل Y شکل پیکربندی شده است.

3- قطب برجسته:

این نوع استاتور و روتور دارای یک آهنربای بزرگ از جنس فولاد هستند. در این آهنربا قطب ها به وسیله‌ی یک منبع تغذیه با برق مستقیم تغذیه می‌شوند. در این نوع روتور ایجاد میدان مغناطیسی کرده و سیم پیچ آرمیچر که بر روی استاتور نصب شده‌است نیز ولتاژ القا خواهد شد.

4- استوانه‌ای:

این نوع دارای یک محور استوانه‌ای شکل بوده‌که توپر ساخته‌شده‌است. از شیارهایی در طول خارجی آن به‌منظور نگهداشتن سیم پیچ بهره‌گرفته‌میشود. همچنین این شیارها نسبت به شیم پیچ به طور کامل عایق بندی شده‌اند و توسط رینگ‌هایی که لغزشی هستند در بخش انتهایی نگهداشته می‌شوند. این نوع انواع روتورها در موتورهای الکتریکی به وسیله‌ی جریان برق متناوب کار می کنند. تسمه‌های به کار رفته در این نوع از جنس فلز مس هستند.

حتما بخوانید:

ژنراتور چیست؟ کاربرد آن

موتور برق چیست؟ انواع و کاربرد

توجه: گروه صنعتی سپیانی در زمینه ساخت و تولید استاتور و روتور فعالیتی ندارد.