– دینام چیست ؟

عموما دینام، به عنوان یک ژنراتور الکتریکی شناخته‌می‌شود که برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی مورد استفاده قرارمی‌گیرد.

انرژی تبدیل‌شده توسط دینام، فقط به صورت جریان متناوب‌است.اکثر دینام‌ها، به منظور مقرون به صرفه و ساده بودن، از میدان مغناطیسی دوار همراه با آرمیچر ثابت استفاده‌می‌کنند.البته، یک دینام خطی یا یک آرمیچر دوار نیز می تواند بسته به نیاز و موقعیت، با یک میدان مغناطیسی ثابت استفاده‌شود.

به عنوان مثال، یک ژنراتور الکتریکی AC را می توان به عنوان یک دینام در نظرگرفت،چراکه این اصطلاح اغلب به یک ماشین دوار کوچک، که توسط موتورهای احتراق داخلی هدایت‌می‌شود، اشاره‌دارد.عموم مردم، این تصور غلط رادارند که باتری وسیله نقلیه، مسئول انجام کارهای مختلف‌است؛اما در واقع، قطعه ای که بیشترین برق خودرو را تولیدمی‌کند، دینام خودرواست،و باتری فقط برای روشن کردن وسیله نقلیه و تامین انرژی آن در مواقعی که موتور کار نمی‌کند،نصب‌می‌شود.

دینام، یکی از اجزای مهم سیستم شارژ در هر وسیله نقلیه‌است؛بنابراین، درک عملکرد آن در مواقعی که وسیله نقلیه شما روشن نمی‌شود، می تواند بسیار مفیدباشد.با توجه به مطالب فوق، بدیهی است که دینام نوعی ژنراتور است که با هدف توزیع برق در خودرو و شارژ مجدد باتری طراحی شده‌است.

صرفه نظر از برخی مدل‌های هیبریدی، همه خودروها تحت یک موتور احتراق داخلی استاندارد که یک دینام دارد، قرار می گیرند.دینام، معمولاً در جلوی موتور نصب می‌شود و یک تسمه به دور آن می‌چرخد.

———————————

2- اجزای دینام

اجزای اصلی و وظایف یک دینام به شرح زیراست:

1-  روتور و استاتور

روتور و استاتور اجزای یک دینام‌هستند که وظیفه تولید برق را بر عهده‌دارند.

روتور، یک قطعه استوانه ای‌است که توسط آهنربا احاطه‌شده‌است و در داخل استاتور، که مجموعه ای ثابت از سیم‌های رسانای مسی را نگه‌می دارد،می‌چرخد؛و الکتریسیته با حرکت آهنرباها بر روی سیم ایجادمی‌شود.

2- تنظیم کننده ولتاژ

تنظیم کننده ولتاژ، توان تولیدی دینام را بررسی‌می‌کند،و به سطح ولتاژ که به عنوان خروجی آن‌است، و باتری آن را به سایر قسمت‌های مختلف خودرو تحویل می‌دهد، نظارت‌می‌کند.

3- یکسو کننده دیود

عملکرد یکسو کننده دیود، در تبدیل ولتاژ از دینام به شکلی که بتواند توسط باتری برای شارژ مجدد استفاده‌شود،می‌باشد.

4- فن خنک کننده

دینام ها گرمای زیادی از خود ساطع‌می‌کنند که برای حفظ کارکرد کارآمد دستگاه باید در یک فاصله زمانی مشخص، خنک‌شوند.برای اینکه فن ها، بتوانند گرما را به خوبی آزادکنند، از دریچه‌های هوا و پوشش آلومینیومی ساخته‌می‌شوند.علاوه براین، دینام‌ها برای خنک کنندگی بیشتر به فن‌های چرخشی نیز مجهزهستند.جدیدترین مدل‌های دینام دارای فن‌های خنک کننده داخلی هستند؛ در حالی که نسخه‌های قبلی دارای پره‌های فن خارجی بودند.

———————————

3- دینام چگونه کار می‌کند؟

دینام در وسایل نقلیه، برای کمک به شارژ مجدد باتری استفاده‌می‌شود.برای این منظور دینام باید انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل‌کند.

3-1- دینام چگونه برق تولیدمی‌کند؟

تولید برق با موتور خودرو شروع‌می‌شود.بیشتر دینام ها، از طریق میل لنگ موتور و تسمه مارپیچ به حرکت درمی‌آیند.اگرچه، ممکن است در وسایل نقلیه قدیمی یک قرقره جداگانه که از میل لنگ به دینام حرکت می‌کند، نیز وجود داشته‌باشد.حرکت تسمه یا انرژی مکانیکی ناشی از آن ،مسئول چرخاندن روتور دینام با سرعت بسیار بالا، در داخل استاتوراست.هنگامی که روتور می‌چرخد، الکتریسیته تولیدمی‌شود.آهنرباهایی که توسط روتور احاطه شده‌اند، طوری‌قرارمی‌گیرند که از روی سیم مسی استاتور عبور کنند، و یک میدان مغناطیسی ایجادکنند.

میدان مغناطیسی ایجاد شده، ولتاژی تولید می‌کند که توسط استاتور دریافت‌می‌شود.تنظیم کننده ولتاژ، این نیرو را دریافت و آن را در قسمت‌های مختلف وسیله نقلیه پخش می‌کند و میزان ولتاژ دریافتی باتری را نیز مدیریت‌می‌کند.

3-2- اصول کار دینام

اصول کار دینام همانند القای الکترومغناطیسی‌است و طبق این قانون، برای تولید الکتریسیته، به هادی، میدان مغناطیسی و انرژی مکانیکی نیازاست.

هر ماشینی که می‌چرخد، فقط جریان متناوب تولید‌می‌کند.برای یادگیری اصول کار یک دینام، پیشنهاد‌می‌شود دو قطب مغناطیسی مخالف شمال و جنوب و شار بین این دو قطب مغناطیسی را در نظربگیرید.موقعیت سیم پیچ به گونه ای تنظیم‌می‌شود که سیم پیچ به صورت موازی با شار قرارمی‌گیرد، که در واقع این امر، منجر به قطع شدن شار و در نتیجه عدم القای جریان‌می‌شود.

———————————

4- کاربردها، مزایا و معایب دینام

1- کاربردهای دینام

کاربردهای دینام به شرح زیراست:

• استفاده‌درخودرو.
• استفاده‌درنیروگاه‌های تولید برق.
• و استفاده‌درکاربردهای دریایی.
• استفاده‌دربرق دیزل، چند واحد.
• استفاده‌درانتقال فرکانس رادیویی.

2- مزایای دینام

مزایای دینام به شرح زیراست:

• مقرون به صرفه بودن.
• سبک وزن بودن.
• نیاز تعمیر و نگهداری کم.
• ساده برای ساخت.
• قدرتمند.
• بسیار متراکم.

3- معایب دینام

معایب دینام به شرح زیراست:

•  دینام‌ها برای درست کارکردن، به ترانسفورماتور نیازدارند.
•   اگر گردش جریان زیادباشد، دینام‌ها می توانند گرم شوند.

———————————

5- انواع دینام

پنج نوع مختلف دینام وجوددارد که بیشتر شناخته شده اند و به شرح زیرهستند:

دینام خودرو: بیشتر در خودروهای مدرن استفاده‌می‌شود.

دینام لکوموتیو دیزلی یا الکتریکی: معمولاً در واحدهای چندگانه الکتریکی دیزلی استفاده‌می‌شود.

ودینام دریایی: در کاربردهای دریایی استفاده‌می‌شود.

دینام‌هایی مانند brushless: بیشتر در نیروگاه‌های تولید برق به عنوان منبع اصلی برق مورداستفاده‌قرارمی‌گیرند.

دینام رادیویی : برای انتقال فرکانس رادیویی با باند پایین استفاده‌می‌شود.

دینام brushless

همانطور که می دانید برای این که انرژی الکتریکی به مکانیکی تبدیل شود از موتورها استفاده خواهد شد. در صنایع مختلف از انواع متفاوت موتورها استفاده می شود. یکی از انواع موتورها، موتور براشلس است که نام دیگر آن موتور جریان مستقیم بدون جاروبک می باشد. جالب است بدانید این موتور در اواسط قرن ۱۹ میلادی اختراع شد.

در موتور براش جهت انتقال جریان به روتور از بخشی به نام جاروبک استفاده می شود و با چرخش روتور قطب ها جابه جا شده و موتور به حرکت در می آید. در طی این جابه جایی از طول عمر موتور کاسته می شود و نقش موتورهای براشلس پر رنگ تر می شود.

موتورهای براشلس در حقیقت موتورهای الکتریکی همگام هستند که به کمک انرژی الکتریکی جا به جا می شوند. موتور براشلس در ساختار خود آهنرباهایی دارند که نیرو را از جریان الکتریکی مستقیم دریافت می‌کنند و باعث چرخش روتور در داخل استاتور می شود.

از طرف دیگر در ساختار موتور براشلس به جای استفاده از براش از کنترل کننده موتور مرحله به مرحله استفاده شده است. این کنترل کننده موتور باعث به وجود آمدن چرخشی می شود که در نتیجه آن انرژی الکتریکی تبدیل به انرژی مکانیکی می شود.

این موتور برخلاف موتورهای القایی فاقد مؤلفه‌ای به نام لغزش است و در آن سیم پیچ ثابت است و آهنربا می چرخد. به همین دلیل جهت انتقال ولتاژ به سیم پیچ ها احتیاجی به براش یا همان جاروبک نمی باشد.

تاریخچه موتور براشلس

استفاده از موتورهای معمولی یا همان موتورهای براش تا دهه ۸۰ میلادی رواج بسیاری داشت. تا این که یک دانشمند انگلیسی به نام مایکل فارادی توانست با انجام آزمایشاتی اثبات کند که سیم دارای جریان الکتریکی می تواند در اطراف خود میدان مغناطیسی دایره ای ایجاد کند. پس از این دانشمند انگلیسی، دانشمندان دیگری آزمایشات مختلفی انجام دادند تا در نتیجه موفق به طراحی موتورهای براشلس شدند.

به این موتور که موتور بدون جاروبک دی سی نیز می گویند، نوعی موتور الکتریکی است که در ساختار آن برخلاف موتورهای براش یا معمولی از براش و کموتاتور استفاده نشده است. این نوع موتور در دسته موتورهای دی سی (DC) قرار می گیرد و در داخل آن آهنرباهایی قرار داده شده که به وسیله جریان الکتریکی مستقیم می تواند قدرت و انرژی مورد نیاز خود را دریافت کنند و باعث چرخش روتور در داخل دستگاه شود.

در این گروه از موتورها انتقال جریان الکتریکی از طریق آمپلی فایر و دستگاه تعویض هوشمند انجام می شود. انواع موتور براشلس به نسبت موتورهای معمولی مزایای بیشتری دارند و به همین دلیل امروزه در صنایع گوناگون نظیر کوادکوپترها و پهبادها کاربرد گسترده ای دارند.

مزایای موتور براشلس

با توجه به این که موتور براشلس فاقد جاروبک است و ساختار خاصی دارد، مزیت های زیادی را به همراه دارد. عدم وجود جاروبک یا براش در موتور براشلس باعث به حداقل رسیدن اصطکاک در طول عملیات، کاهش فرآیند تولید حرارت و در نهایت طول عمر بیشتر می شود. از دیگر مزیت های مهم موتور براشلس راندمان بالای آن است. موتور معمولی با جریان مستقیم تنها در نقاط خاصی در گردش خود می تواند به حداکثر گشتاور برسد، اما موتور براشلس به طور متداوم و پیوسته در حالت ماکزیمم گشتاور کار می کند

همچنین عدم داشتن جاروبک در این نوع موتور باعث افزایش طول عمر موتور شده و از ایجاد نویز جلوگیری می کند. این در حالی است که در موتورهای معمولی هنگام عبور تیغه های کموتاتور از جاروبک ها جرقه شدید ایجاد می شود که این جرقه ها نویزهای الکتریکی را به همراه دارد. در توان برابر موتورهای براشلس نسبت به موتورهای معمولی وزن کمتری دارند.

در موتورهای براشلس به جهت عدم تماس مکانیکی، حداقل گرما تولید می شود و نرخ سایش قطعات پایین می آید و فرآیند انتقال انرژی و بهره وری الکتریکی بهبود می یابد و در نتیجه باعث بهبود عملکرد موتور و قدرت آن می شود. بازدهی بیشتر موتورهای براشلس طول عمر باتری را تا ۵۰ درصد افزایش می دهد. از آنجایی که در موتور براشلس اصطکاک و جرقه ای ایجاد نمی شود، صدای کمتری نیز تولید می شود.

همچنین با توجه به این که قسمت استاتور به روکش خارجی چسبیده است، فرآیند خنک شدن موتور بهتر انجام می پذیرد. به طور خلاصه و تیتر وار می توان گفت مزایای موتورهای براشلس موارد زیر می باشد:

• بهره وری بالا
• ماندگاری بیشتر و طولانی
• گشتاور بالا و سرعت مطلوب
• بهبود عملکرد و راندمای بالای موتور
• تولید کمترین گرما و حرارت
• جلوگیری از سایش قطعات دستگاه
• افزایش طول عمر مفید باتری

نحوه عملکرد موتور براشلس

همانطور که گفته شد در موتورهای براش جهت انتقال جریان الکتریکی به سیم پیچ های موتور از جاروبک و کموتاتور استفاده می شود و جاروبک یا همان براش جریان الکتریکی را به کموتاتور انتقال می دهد. اما موتور براشلس همان طور که از نامش نیز پیداست، فاقد جاروبک است. احتمالاً سؤالی که پیش می آید این است که پس انتقال جریان الکتریکی به سیم پیچ ها از چه طریقی انجام می شود؟

نکته ای که در پاسخ به این سوال لازم است بدانید، این است که ساختار و طراحی یک موتور براش و یک موتور براشلس کمی با یکدیگر متفاوت است. در حقیقت در موتورهای براشلس برخلاف موتور براش یا معمولی، سیم پیچ ها بر روی روتور سوار نشده اند و بلکه بر روی استاتورها قرار گرفته اند. در عین حال روتور این نوع موتور از جنس آهنربا است و باعث شده تا جریان الکتریکی در آن به صورت پیوسته برقرار باشد. بنابراین احتیاجی به انتقال جریان الکتریکی برای فراهم کردن جریان مغناطیسی نمی باشد.

ساختمان موتور براشلس

استاتور

در موتور براشلس یا بدون جاروبک، سیم پیچی آرمیچر در شیارهای استاتور به صورت توزیع شده قرار گرفته است. این سیم پیچی به صورت سه فاز طراحی شده اما شبیه سیم پیچی موتورهای چند فاز است.معمولا اتصال سیم پیچی استاتور به شکل ستاره است اما در توان های بالا ممکن است به صورت ستاره ای نیز باشد.

هر سیم پیچ از تعداد بیشماری حلقه تشکیل شده که به شکل متوالی و با آرایشی خاص به همدیگر متصل شده اند. هر سیم پیچ در درون استاتور به شکلی توزیع شده تا بتواند یک قطب را تشکیل بدهد. استاتور موتور براشلس ساخته شده از ورقه های فولادی سیلیکونی با ضخامت مشخص می باشد که با اتصال به یکدیگر تشکیل یک پشته را می دهند.

روتور

در روتور موتور براشلس به جای سیم پیچی از آهنرباهای دائمی استفاده شده که این کار باعث حذف تلفات سیم پیچی روتور می شود و راندمان موتور بهبود می یابد. با توجه به نحوه قرارگیری آهنرباها در روتور و جهت شار مغناطیسی، ساختارهای متفاوتی در موتورهای براش لس به وجود می آید. موتورهای براشلس شامل دو نوع هستند که عبارتند از : براشلس Inrunner و براشلس Outrunner.

کاربرد موتور براشلس

همانطور که در مطالب بالا نیز گفته شد، موتور براشلس خاصیت کنترل پذیری بالایی دارد. به عنوان مثال تغییری کوچک در برنامه کنترل می تواند باعث جهشی بزرگ در سرعت سیستم شود. این موضوع موجب شده تا از این نوع موتور در انواع قطعات الکتریکی استفاده شود.

با توجه به این که این نوع موتور برای کنترل نیرو بسیار ایده آل و مناسب است، در آینده شاهد کاربرد بیشتری از آن در محصولات مختلف خواهیم بود. به عنوان مثال در برخی موارد که از موتورهای پله ای در محصولات استفاده می شود، موتورهای براشلس می تواند جایگزین مناسبی برای آن باشد.

موتور براشلس انواع مختلفی دارد و به دلیل کارایی و راندمان مطلوب در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. کاربرد موتورهای براشلس به طور گسترده در لوازم خانگی، خودرو، هوافضا، پزشکی، تجهیزات و ماشین آلات صنعتی خودکار و… می باشد. از جمله صنایع و دستگاه هایی که در ساختار آن از موتور براشلس استفاده شده است، به موارد زیر می توان اشاره کرد:

• هلی کوپتر و ماشین کنترلی
• مولتی روتور
• کوادکوپتر
• قایق کنترلی
• موتورهای خطی
• تفنگ ماساژور
• جاروبرقی روباتیک