ما هو الفرق بين المحرك الدوار الداخلي والآلة الكهربائية الدوارة الخارجية

المحرك الدوار الداخلي والمحرك الدوار الخارجي هما هيكلان شائعان للمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم. يكمن الاختلاف الأساسي بينهما في المواضع النسبية للجزء الدوار (العضو الدوار) والجزء الثابت (الجزء الثابت). بعد ذلك، سأشرح الاختلافات بينهما من وجهات نظر متعددة بالتفصيل.

جدول المقارنة

​

1. الهيكل الأساسي

محرك الدوار الداخلي:

هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا وبديهية للمحرك لدينا.

يقع الدوار (جزء المغناطيس الدائم) في وسط المحرك، مدعومًا بمحامل ومثبت على عمود المحرك.

يتم تثبيت الجزء الثابت (قلب به أسلاك نحاسية ملفوفة حوله) على غلاف المحرك ويحيط بالدوار.

أثناء التشغيل، يدور الدوار المركزي وينقل الطاقة عبر العمود.

المحرك الدوار الخارجي:

يمكن فهم هذا الهيكل على أنه "قلب من الداخل إلى الخارج".

يتم تثبيت الجزء الثابت على العمود المركزي الثابت للمحرك (ولا يدور).

يحيط الجزء الدوار (الذي يكون عادةً على شكل صدفة وله مغناطيس دائم على جداره الداخلي) بالجزء الثابت ويتم دعمه على عمود ثابت بواسطة المحامل.

أثناء التشغيل، يدور غلاف الدوار الخارجي بالكامل، مما يؤدي مباشرة إلى دفع الحمل الخارجي (مثل شفرات المروحة، أو مراوح الطائرات بدون طيار).

2. مقارنة ميزات الأداء

القصور الدوراني والاستجابة الديناميكية

الدوار الداخلي: تتركز كتلة الدوار في مركز الدوران، مما يؤدي إلى انخفاض عزم القصور الذاتي. وهذا يعني أنه يمكنه البدء والتوقف والتسريع والتباطؤ بسرعة كبيرة، مع استجابة ديناميكية ممتازة. إنها مناسبة للغاية للتطبيقات التي تتطلب التحكم السريع والدقيق في الموقع، مثل الروبوتات الصناعية وأنظمة المؤازرة.

الدوار الخارجي: يتم توزيع كتلة الدوار على الحافة الخارجية، مما يؤدي إلى لحظة كبيرة من القصور الذاتي. يتطلب البدء والتوقف قوة أكبر، وتكون الاستجابة أبطأ. ومع ذلك، بمجرد أن يبدأ الدوران، يصبح التشغيل أكثر استقرارًا، مع قدر أكبر من القصور الذاتي، مما يساعد على تخفيف تقلبات السرعة.

السرعة وعزم الدوران

الدوار الداخلي: يتميز الدوار بقطر أصغر، مما يسمح له بالوصول إلى سرعة دوران أعلى بنفس السرعة الخطية. ومع ذلك، نظرًا لقصر ذراع عزم الدوران (نصف القطر)، يكون عزم الدوران الناتج أصغر نسبيًا تحت نفس القوة المغناطيسية.

الدوار الخارجي: يتميز الدوار بقطر كبير، أي ما يعادل محرك قرصي ذو عزم دوران كبير. يمكّنها ذراع عزم الدوران الطويل من توليد عزم دوران أكبر بسرعة دوران أقل نسبيًا. وهذا مناسب جدًا لتطبيقات الدفع المباشر، مما يلغي الحاجة إلى آلية التخفيض.

أداء تبديد الحرارة

الدوار الداخلي: له مزايا واضحة في تبديد الحرارة. اللفات الجزء الثابت التي تولد الحرارة تكون على اتصال مباشر مع الغلاف الخارجي. يمكن تبديد الحرارة بسهولة إلى البيئة من خلال الغلاف والمشتت الحراري. لذلك، يمكنها تحمل كثافة طاقة أعلى.

الدوار الخارجي: تبديد الحرارة هو التحدي الرئيسي. الجزء الثابت الذي يولد الحرارة يكون محاصرًا بالداخل، مما يجعل من الصعب هروب الحرارة ويحتمل أن يتسبب في ارتفاع درجة حرارة المحرك. عادةً ما تكون هناك حاجة إلى تصميمات خاصة، مثل تصميم قنوات التبريد داخل الجزء الثابت الداخلي.

الهيكل والتركيب

الدوار الداخلي: هيكل كلاسيكي، عمود إخراج قوي، سهل التركيب.

الدوار الخارجي: يعمل غلاف الدوار الخارجي نفسه كقاعدة تثبيت للحمل (على سبيل المثال، يتم تركيب دافعة المروحة مباشرة على غلاف الدوار). الهيكل مدمج ويمكنه تحقيق القيادة المباشرة. ومع ذلك، فإن القوة الميكانيكية والتوازن الديناميكي للإسكان يتطلبان الكثير.

ملخص سيناريوهات التطبيق

المحركات الدوارة الداخلية مناسبة لـ:

محرك قيادة السيارة الكهربائية: يتطلب سرعة دوران عالية ويستخدم مع مخفض السرعة.

الروبوتات الصناعية وآلات CNC: تتطلب استجابة ديناميكية عالية وتحكمًا دقيقًا.

نموذج طائرة عالي السرعة-: يتطلب سرعة دوران عالية جدًا لعدم التحميل-.

الأجهزة المنزلية (مثل الغسالات والمكانس الكهربائية): التطبيقات التقليدية والناضجة.

المحرك الدوار الخارجي مناسب لـ:

مركبة جوية بدون طيار (دوار-متعدد): إن سرعة دورانها المنخفضة وخصائص عزم الدوران العالية تجعلها مناسبة جدًا للقيادة المباشرة للمراوح كبيرة الحجم-. إنها ذات كفاءة عالية، ولها هيكل بسيط، ولا تتطلب أي صيانة.

مروحة/منفاخ التبريد: يتم تركيب الشفرات مباشرة على مبيت الدوار، مما ينتج عنه هيكل مدمج وفعال وهادئ للغاية.

ماكينة الغسيل ذات الدفع المباشر-: بدون الأحزمة وعلب التروس التقليدية، فإنها تستخدم بشكل مباشر دوارًا خارجيًا ذو سرعة منخفضة وعزم دوران مرتفع لتشغيل الأسطوانة الداخلية. لديها ضوضاء منخفضة واهتزاز منخفض.

المحركات القرصية والمحركات المحورية: يعد دمج المحرك مباشرة في العجلة تطبيقًا نموذجيًا لهيكل الدوار الخارجي.